預應(yīng)力錨索在高邊坡加固工程中的應(yīng)用

顏杜

摘要：隨著我國對交通、城市基礎(chǔ)設(shè)施等建設(shè)力度的不斷加大，高邊坡加固工程顯得極為重要，倘若作業(yè)不當，極易引發(fā)失穩(wěn)滑塌的危險，造成財產(chǎn)損失，危及生命安全。本文較系統(tǒng)地介紹了預應(yīng)力錨索在高邊坡防護中的應(yīng)用及其取得的良好加固效果，敘述錨索的作用原理及其施工工藝。

關(guān)鍵詞：預應(yīng)力錨索；高邊坡加固工程；應(yīng)用；原理；施工工藝

中圖分類號：U416.14文獻標識碼：A文章編號：1674-3024（2017）08-0120-01

引言

預應(yīng)力錨索在公路、鐵路、市政等領(lǐng)域的邊坡處理上起到關(guān)鍵的作用。預應(yīng)力錨索是一種較復雜的錨固工程，想要將它應(yīng)用好需要有擁有豐富的理論基礎(chǔ)和實踐經(jīng)驗的專業(yè)人才。對于路塹邊坡高，地質(zhì)比較差的地段一般都會采用預應(yīng)力錨索地梁（或框架梁），以確保高邊坡穩(wěn)定。

1.預應(yīng)力錨索的技術(shù)原理

錨索是一種用來承受拉力的桿狀構(gòu)件。鋼絞線或高強度鋼絲可以通過錨索固定于深部的穩(wěn)定地層中，通過設(shè)置于穩(wěn)定地層中的錨固段提供錨固力，并在被加固體表面通過張拉實現(xiàn)預加應(yīng)力，在邊坡面設(shè)置鋼筋混凝土錨墩作為抑制件，通過錨具對錨索施加預應(yīng)力后鎖在錨墩上，從而將邊坡表層不穩(wěn)定層通過錨索施加的預應(yīng)力緊緊固定在其下的穩(wěn)定層上，從而提高邊坡土體的抗滑及防裂能力，增加自穩(wěn)性。此原理類似于后張拉法的原理，構(gòu)筑物具有主動受力作用。

2.實例分析預應(yīng)力錨索在高邊坡加固工程中的應(yīng)用

2.1工程概況。某高速公路的高邊坡特點是坡高且陡，根據(jù)勘測資料，邊坡深部存在不穩(wěn)定滑動面，部分邊坡出現(xiàn)拉裂縫，有滑移趨勢。巖體表面一定深度內(nèi)受切坡、爆破偏壓的影響嚴重，節(jié)理裂縫發(fā)育，并夾有泥巖，受雨水浸濕后產(chǎn)生膨脹剝落，其抗風化能力差，邊坡極不穩(wěn)定。因此，設(shè)計采用框架梁式預應(yīng)力錨索錨固滑移體，窗孔式肋式漿砌片石護坡覆蓋于地梁上，竣工后看不到錨索工程的痕跡。另外，在坡頂和邊坡中部采用設(shè)截水溝和疏干孔等措施，對邊坡進行綜合加固處治的設(shè)計方案。

2.2施工工藝

2.2.1鉆孔。鉆孔在錨索施工過程中，起到控制工程質(zhì)量的關(guān)鍵作用。本工程設(shè)計孔徑為<130mm，傾角20，錨索間距6m×4m（高×寬）。邊坡共分7級，自上而下施工。為確保錨固工程不至于惡化邊坡和保證孔壁的粘結(jié)性能，鉆孔采用無水干鉆（在K260+160-+200左側(cè)二級邊坡施工時，本段地下水發(fā)育，采用底層打排水平孔排水，較好地解決了無水干鉆問題），根據(jù)鉆機性能和地質(zhì)條件嚴格控制鉆孔速度。由于此段邊坡巖層地質(zhì)較差，易于破碎，為防止巖屑淤于孔底，加鉆0.5m，鉆進達到深度后，不能立即停鉆，應(yīng)穩(wěn)鉆1-2min。鉆孔完成后，使用高壓空氣將孔內(nèi)巖粉及水體清除出孔外，以免降低水泥漿及孔壁巖土體的粘結(jié)強度。

2.2.2錨索的制作與安裝。本次制作的壓力分散型錨索由3個單元錨索組成，每個單元錨索由2根<15.24無粘結(jié)低松弛鋼絞線（強度等級1860MPa）內(nèi)錨于鋼質(zhì)承載體組成。各單元錨索的固定長度分別為11、12、13（本設(shè)計11=12=13），共同組成復合型錨索的錨固段。錨固段鋼質(zhì)承載體與擠壓套之間采用對拉栓結(jié)固定，所有鋼質(zhì)材料外露部分要求涂刷防銹漆保護。各單元錨索制作時應(yīng)有明確、可靠的標記，以便采用差異分步張拉。安裝時不能損壞無粘結(jié)鋼絞線表皮。鋼絞線下料長度L=Ls+Lm+Ld+a式中：Ls為錨索實際孔深；Lm為錨具厚度；Ld為張拉設(shè)備工作長度；a為調(diào)節(jié)長度。充分考慮各方面因素的影響，施工過程中錨索下料長度按實際孔深加長1.5m，鋼絞線用砂輪鋸切斷。

2.2.3注漿。以水泥漿膠結(jié)體為介質(zhì)可以將錨索鋼絞線與孔壁粘結(jié)在一起，而水泥漿是控制膠結(jié)體質(zhì)量的關(guān)鍵。為提高錨固段的錨固力，加快施工進度，通常采用早強高標號水泥（P.0.42.5R）和合理的水泥漿配合比：水灰比為0.38；流動度為15-17cm；外加劑摻量為0.8%。資料表明，水泥漿最佳水灰比為0.35，-，0.5，在這一范圍內(nèi)，漿體不僅具有足夠的流動度，而且固化后錨固體具有足夠強度凝結(jié)后變形也較小。注漿采用孔底返漿方式，注漿壓力控制在0.4MPa左右?？卓谝鐫{時間不低于2min時可停止注漿。

2.2.4預應(yīng)力張拉。當漿體及砼強度達到設(shè)計強度后，方可進行預應(yīng)力張拉。以3單元錨索為例，共分7級進行差異分步張拉。具體步驟：

（1）將所有錨索一起拉至15%P，將鋼絞線拉直，接觸緊密后松開。（2）將第一組錨索拉至分步荷載表中對應(yīng)荷載△P1，然后再與第二組錨索一起拉至分步荷載表中對應(yīng)荷載△P2（△Pl、△P2分別為分步差異張拉之第一、二級張拉荷載增量）。3）加上第三組錨索，按照設(shè)計荷載的25%、50%、75%、100%、110%分級張拉。錨索張拉共分二次，第二次為補償張拉，宜在48h后進行。第一次張拉后，地層受壓，錨梁產(chǎn)生徐變，鋼絞線松弛，造成預應(yīng)力損失，為補償預應(yīng)力損失，進行第二次張拉。

3.工程應(yīng)用效果及體會

（1）采用預應(yīng)力錨索加固邊坡，不僅保證了工期，而且在完成70%錨索張拉后，通過上百根錨索的作用，邊坡未發(fā)現(xiàn)變形，說明邊坡已穩(wěn)定。（2）該工程中，根據(jù)現(xiàn)場實際情況修改部分設(shè)計，如二、四級邊坡通過拉拔試驗，錨索破壞荷載遠大于設(shè)計荷載，采取縮短錨索長度、增加錨索孔數(shù)的方法，能更有效地對邊坡進行加固。（3）施工中應(yīng)建立完善的質(zhì)量保證體系，嚴格把關(guān)鉆孔、錨索制作與安裝、注漿以及預應(yīng)力張拉的工序。

4.結(jié)語

預應(yīng)力錨索在高邊坡防護施工中不受地形條件限制，施工工藝簡單，施工操作靈活方便，還可以大大降低土石方開挖量，減少天然植被破壞更有利于環(huán)境保護的要求。隨著我國邊遠貧困山區(qū)的開發(fā)、高速公路、鐵路工程的不斷建設(shè)，預應(yīng)力錨索已成為一種更為理想的高邊坡加固方式。