公路高邊坡工程中預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)施工工藝分析

彭鵬銘

（中交第三公路工程局有限公司，北京101399）

不同等級、不同施工條件的公路工程有著不同的技術(shù)設(shè)計(jì)要求。根據(jù)公路工程的實(shí)際情況靈活選擇施工技術(shù)不僅是保證施工環(huán)節(jié)順利開展的前提條件，同時(shí)也是進(jìn)一步提高公路功能指標(biāo)的關(guān)鍵所在。高邊坡施工并非公路工程的固定工序，而是一種常見的施工條件。近年來，隨著我國公路工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)在實(shí)際施工中的應(yīng)用次數(shù)不斷增加，目前已經(jīng)形成相對成熟的技術(shù)應(yīng)用體系和質(zhì)量控制體系。

1 預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)原理

從技術(shù)原理的角度來看，預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)的核心在于實(shí)現(xiàn)對邊坡結(jié)構(gòu)的加固。與傳統(tǒng)的邊坡加固技術(shù)不同，預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)的針對性更強(qiáng)，其在實(shí)際應(yīng)用中可以起到穩(wěn)定巖體、提高公路穩(wěn)定性的效果，從而為后續(xù)的施工活動以及公路運(yùn)行打下良好的基礎(chǔ)。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)需要應(yīng)用在高邊坡的內(nèi)部，主要依靠錨索的力量來提升公路高邊坡的整體強(qiáng)度、牢固性和安全性，從而有效減少邊坡下滑現(xiàn)象的出現(xiàn)，為后續(xù)施工創(chuàng)造良好的環(huán)境。此外，在應(yīng)用預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)的過程中，施工單位可以根據(jù)公路運(yùn)營需求設(shè)置一定量的流水口，以確保在遇到強(qiáng)降水天氣時(shí)可以將邊坡內(nèi)部的積水快速排出，減少降水對公路高邊坡的侵蝕作用。同時(shí)，預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)的應(yīng)用還能在預(yù)防地表水下滲、土層表面的風(fēng)化剝落現(xiàn)象上起到一定的控制效果[1]。

為確保預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)的應(yīng)用效果可以達(dá)到預(yù)期的高度，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要對施工現(xiàn)場的地形地勢環(huán)境、水文特征以及氣候特征進(jìn)行深入的考察，尤其是要關(guān)注高邊坡的組成特點(diǎn)以及巖土的類型、特性，最終有針對性地設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)的應(yīng)用方式。一般情況下，常用的施工方式為布置從上至下的預(yù)應(yīng)力錨索，這種布置方式可以有效降低公路高邊坡的荷載情況，避免高邊坡荷載過大而影響錨索性能的發(fā)揮。

2 預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)的施工準(zhǔn)備

2.1 設(shè)備準(zhǔn)備

預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)的應(yīng)用需要依靠動力設(shè)備與張拉設(shè)備，設(shè)備質(zhì)量的好壞將直接影響鉆孔的實(shí)際成孔質(zhì)量，同時(shí)也會對鉆孔深度的控制效果造成影響。預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)所使用的鉆機(jī)需要依靠空壓機(jī)為其提供動力來源，鉆機(jī)的常規(guī)耗風(fēng)量約為9～12m3，實(shí)際施工時(shí)需要設(shè)置兩臺移動空壓機(jī)為兩臺鉆機(jī)提供動力。需要注意的是，鉆機(jī)和空壓機(jī)的規(guī)格、數(shù)量配置需因地而異，不同的施工條件對于機(jī)械設(shè)備的要求也不盡相同，故施工單位必須結(jié)合施工要求進(jìn)行設(shè)備搭配和選擇。而在后續(xù)的高邊坡灌漿施工環(huán)節(jié)中，必須使用張拉設(shè)備，而張拉設(shè)備型號的選擇則要根據(jù)實(shí)際灌漿量和灌漿方式來選擇。例如，灌漿量較少的高邊坡工程中一般采取單孔灌漿，而所使用的張拉設(shè)備則為YCD-1500高壓油泵和千斤頂。

眾所周知，公路高邊坡工程自身的坡度和高度都相對較高，若選擇的設(shè)備體積過大、質(zhì)量較高時(shí)，則很難在高處施工中使用，且使用過程中也會出現(xiàn)動作方向改變困難的情況，因而公路高邊坡工程一般優(yōu)先選擇輕質(zhì)量、動作方向調(diào)動便捷的設(shè)備。實(shí)踐證明，YG800型號的鉆孔機(jī)在高邊坡工程中具有較高的實(shí)用性，可以滿足多種情況下的高邊坡施工要求，且具有操作簡單、移動方便、鉆孔效率高的特征，能夠有效提高施工效率，降低施工難度[2]。

2.2 其他準(zhǔn)備

在應(yīng)用預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)之前，施工單位需要根據(jù)施工現(xiàn)場的地形地勢環(huán)境和氣候條件制訂完善的技術(shù)應(yīng)用體系和質(zhì)量監(jiān)督指標(biāo)，并落實(shí)設(shè)備、人力、材料等多方面的準(zhǔn)備工作。首先，施工單位需要對施工現(xiàn)場進(jìn)行全方位的考察，分析地形地勢的走向、巖體的結(jié)構(gòu)組成和性質(zhì)、巖體的邊坡傾斜角度、自然氣候特征、降水情況等，結(jié)合自身的實(shí)際施工能力分析施工難度，并對施工過程中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)測，提前落實(shí)相應(yīng)的準(zhǔn)備工作和應(yīng)急預(yù)案。施工計(jì)劃初步制訂之后，需要進(jìn)一步在施工區(qū)域標(biāo)注鉆孔的位置、孔向和角度。若需要搭建腳手架，則必須保證腳手架的穩(wěn)定性，一般使用專用鋼管對腳手架進(jìn)行固定，腳手架搭建完成之后需要對其穩(wěn)定性能和耐受力進(jìn)行分析判斷。其次，施工單位需要準(zhǔn)備預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)所需的基本生產(chǎn)材料，尤其是在選擇錨索材料時(shí)，應(yīng)對錨索的強(qiáng)度、規(guī)格有明確的要求，嚴(yán)格控制錨索質(zhì)量，杜絕使用低質(zhì)量的錨索材料。當(dāng)設(shè)備和材料進(jìn)場時(shí)，施工單位需要對其進(jìn)行質(zhì)量抽驗(yàn)，且運(yùn)輸人員需要出具相關(guān)質(zhì)量合格證明，確保設(shè)備和材料的質(zhì)量要求達(dá)標(biāo)之后才能批準(zhǔn)其進(jìn)入施工現(xiàn)場，并采取相應(yīng)的存儲保管措施。最后，施工單位需要針對預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)的特征和應(yīng)用方式對施工人員開展技術(shù)培訓(xùn)，確保每一位施工人員均能掌握預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)的應(yīng)用方法和了解其重難點(diǎn)，認(rèn)真落實(shí)技術(shù)交底工作，以求達(dá)到規(guī)范施工行為的目的[3]。

3 主要施工工藝

3.1 鉆孔施工

鉆孔施工之前，施工單位需要明確孔洞的具體參數(shù)，如深度、大小、位置、走向等，尤其是要確?？锥吹奈恢脺?zhǔn)確。施工單位要嚴(yán)格按照既定的施工設(shè)計(jì)，依次開展測量、放樣、定位等多項(xiàng)工作。鉆孔時(shí)需要在目標(biāo)位置布置腳手架，并將鉆機(jī)安裝固定在腳手架上。鉆機(jī)固定完成之后，即可按照鉆孔設(shè)計(jì)要求調(diào)整鉆機(jī)的方位角和傾角，鉆機(jī)縱橫誤差不得超過±50mm，高程誤差不得超過±100mm，鉆孔傾角和方向要符合設(shè)計(jì)要求，傾角允許誤差為1%，錨索與水平面的交角為20°。鉆桿是鉆孔施工的關(guān)鍵材料，鉆桿的長度一般需要根據(jù)預(yù)應(yīng)力錨索的長度來決定。鉆桿要按照標(biāo)準(zhǔn)角度與孔洞垂直，且鉆桿的規(guī)格要滿足孔洞的深度。此外，鉆孔施工時(shí)還應(yīng)注重對工作風(fēng)壓的調(diào)控，并密切關(guān)注鉆孔區(qū)域的情況，必要時(shí)可以暫停施工。若鉆孔施工時(shí)發(fā)現(xiàn)鉆孔位置的底層較為軟弱，則需要及時(shí)對鉆進(jìn)的速度進(jìn)行調(diào)整，避免因?yàn)殂@進(jìn)速度過快而引發(fā)坍塌問題。鉆孔結(jié)束之后，需要使用高壓空氣（風(fēng)壓0.2～0.4MPa）清除孔洞巖粉和水體。

3.2 組裝錨索

預(yù)應(yīng)力錨索采用6束φ15.24mm、標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度為1860MPa、高強(qiáng)度、低松弛的無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線編制。鋼絞線的下料長度為錨固段、張拉段和自由段三者的長度總和。首先，實(shí)際施工時(shí)需要進(jìn)行精確的計(jì)算，以求減少下料長度的誤差，理論上需要將下料長度誤差控制在5cm以下。其次，施工單位還應(yīng)對鋼絞線進(jìn)行一定的防銹處理，處理完成之后需要將其調(diào)整為順直狀態(tài)，平放在組裝臺上。一般情況下，不同段的防銹處理方式也會存在一定的差異性。以自由段為例，防銹處理時(shí)需要在自由段上涂抹一層防銹漆，隨后涂抹一層油脂，并穿上PR管進(jìn)行保護(hù)，最后需要對自由段和錨固段的連接處使用封口膠帶進(jìn)行密封處理，并在封口膠帶處纏繞一層鐵絲，從而最大程度上保證固定和密封效果，避免在施工過程中出現(xiàn)水泥砂漿流入管內(nèi)的情況。最后，鋼絞線需要進(jìn)行排列組裝，施工單位需要在錨索之間放置注漿管，并添加導(dǎo)向帽，組裝完成之后即可掛上編號牌，堆放在指定區(qū)域等待使用[4]。

3.3 安放錨索

安放錨索時(shí)，需由多名施工人員通過人工的方式進(jìn)行抬放，將錨索的一頭放置在孔邊。鉆孔施工完成，且孔底清理完成、孔壁質(zhì)量檢驗(yàn)合格后才能放入錨索。放置錨索時(shí)，應(yīng)將塑料管伸入孔底，從而起到壓縮孔內(nèi)空氣的效果，確保可以將孔內(nèi)的雜質(zhì)吹出，最后再將錨索放入孔內(nèi)，且孔外需要預(yù)留一定的長度。結(jié)合以往的施工經(jīng)驗(yàn)來看，吹孔過程中可能會出現(xiàn)碎石掉塊的情況，從而導(dǎo)致錨索無法順利放入。為了預(yù)防這種情況，可以先將錨索放入之后再進(jìn)行吹孔操作。

3.4 灌漿施工

水泥砂漿強(qiáng)度7d不低于20MPa，28d不得低于40MPa，配合比為1∶1（重量比），水灰比值為0.45。從材料性能的角度來看，水泥砂漿自身的流動性較差，故在灌漿施工過程中可能會出現(xiàn)注漿管堵塞的情況。由于錨索成孔之后孔內(nèi)難免會存在一定量的積水，因此孔洞所需要承受的壓力也會隨之增高，而水泥砂漿在與水接觸之后會出現(xiàn)離析現(xiàn)象，水泥砂漿中的砂石材料則會沉淀，最后導(dǎo)致錨固段的強(qiáng)度下降。此外，鉆孔結(jié)束之后需要及時(shí)安裝錨索并完成灌漿施工，灌漿過程中需要根據(jù)漿液強(qiáng)度設(shè)置灌漿時(shí)間[5]。

3.5 錨索張拉和鎖定處理

錨索的預(yù)應(yīng)力張拉分五次施加，依次取設(shè)計(jì)值600kN的0.25、0.5、0.75、1、1.1倍進(jìn)行逐級張拉，每級荷載施加后，穩(wěn)定觀測時(shí)間不小于10min。若第二次張拉時(shí)提高了張拉力等級，則應(yīng)在兩次張拉之間間隔3d的時(shí)間，其目的是彌補(bǔ)第一次張拉時(shí)土層和錨墩的預(yù)應(yīng)力受損情況[6-7]。錨索鎖定后，做好記號，觀察3d，若沒有異常情況則留長20cm后用手提砂輪機(jī)切割多余鋼絞線。

4 結(jié)束語

綜上所述，目前我國公路工程高邊坡工序的施工技術(shù)以預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)為主，該技術(shù)的應(yīng)用不僅可以有效提高高邊坡施工的施工效率和施工速度，同時(shí)也能夠進(jìn)一步提高其綜合質(zhì)量和性能，這對于提升我國公路建設(shè)水平無疑有一定的現(xiàn)實(shí)意義。