高邊坡支護預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)研究

周君良

一、工程概況

貴州黔北某邊坡治理工程總占地面積14.5萬m2，高邊坡分多種支護形式。DE段高邊坡用預(yù)應(yīng)力錨索加固，材料為Φ15.24mm高強度低松弛黏結(jié)鋼絞線，每束12根，張拉最大鎖定荷載NT為1226.82kN。從上到下共分為A、B、C、D、E五級，A級上至壓頂梁間距1.5m，B～E每級間距3.0m。鉆孔孔徑自由段180mm，錨固段150mm，傾角20°。

二、預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)

1.技術(shù)優(yōu)勢

高邊坡工程中，基于預(yù)應(yīng)力錨索的應(yīng)用，可起到提升高邊坡穩(wěn)定性的效果，避免邊坡的位移與失穩(wěn)等質(zhì)量問題。同時，高邊坡支護中基礎(chǔ)開挖量較大，整體施工效率偏低，通過預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)的應(yīng)用，可減少工程量。此外，預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)還能夠合理地調(diào)整區(qū)域內(nèi)荷載分布情況，避免過度集中現(xiàn)象，優(yōu)化了邊坡受力狀況，解決了因荷載過度集中而引發(fā)的邊坡位移問題。

2.應(yīng)用原理

實際施工中，錨具、錨墊板與保護帽是必不可缺的工具。錨具的作用在于固定錨索，后續(xù)張拉作業(yè)時可避免偏移現(xiàn)象。在合適的區(qū)域設(shè)置錨索，張拉時達(dá)到力傳遞的效果，把較遠(yuǎn)的力有效的傳遞至巖體中，緩解邊坡區(qū)域受力過度集中的問題。在錨索的作用下，具備有效承受外力的能力，但若要確保高邊坡的穩(wěn)定性，還需對土體采取合適的加固措施，達(dá)到全面提高穩(wěn)定性的效果。

三、施工工藝

1.套管跟進成孔錨索施工工藝

主要流程為：搭建操作平臺→成孔→清孔→錨索制作→下鋼絞線錨索→注漿→張拉鎖定。

2.搭設(shè)操作平臺

以Φ48mm鋼管為原材料搭設(shè)操作平臺，同時還需搭設(shè)懸臂支架，通過焊接的方式將所有架體與錨固體連接。

3.成孔

（1）根據(jù)施工要求適配鉆機，用汽車吊將其吊裝到位，予以固定。

（2）現(xiàn)場測設(shè)傾角，準(zhǔn)確掌握鉆桿的位置并做調(diào)整，引孔定位從巖面開始鉆進，結(jié)束表面巖層部分的鉆進作業(yè)后，接單節(jié)長度為0.9m的鋼套管，以便跟管鉆進，待實際鉆進位置到達(dá)穩(wěn)固層0.5m后，再次從套管內(nèi)下φ150mm鉆頭，繼續(xù)向下鉆進，直至滿足深度要求為止。此處所用的鋼套管尺寸為直徑168mm、壁厚10mm；錨孔孔徑分節(jié)段考慮，自由段、錨固段分別為180mm、150mm。

（3）鉆進初期保持慢速狀態(tài)，鉆進量達(dá)到1.5m后，若無異常，則恢復(fù)正常速度。鉆進過程中，施工人員加強對鉆機定位、鉆桿方位的檢查，減小誤差。

4.清孔

經(jīng)鉆機鉆進施工后，孔內(nèi)易殘留巖粉、碎屑等不利于后續(xù)施工的雜物，若清理不到位，則會影響預(yù)應(yīng)力錨索的正常使用，使其錨固力降低。因此，必須全面清孔，給錨索施工提供質(zhì)量層面的保障。要求成孔孔壁保持垂直，孔內(nèi)無松動和塌陷的異常情況，內(nèi)部雜物得到有效的清理，沉渣量被控制在許可范圍內(nèi)，具體可以采用高壓風(fēng)清孔的方法。

5.錨索加工

根據(jù)設(shè)計長度要求，在下料場地精細(xì)化下料，盡可能提高下料精度，單根鋼絞線的長度誤差不超過2cm。下料選用的是砂輪切割機，利用該設(shè)備切割后，在一端剝除PE管（15cm），按要求設(shè)承壓板、支撐環(huán)，再用GYJ60A型擠壓機處理該部分，擠壓上P錨。鋼絞線需平行順直，綁扎牢固。準(zhǔn)確確定各處承載體的鋼絞線外露端，于該處設(shè)置臨時標(biāo)記和永久標(biāo)記?？紤]到注漿管的穩(wěn)定性要求，將其綁扎在錨索體上，管的端部距孔底50～100mm。在使用注漿管前，對其做詳細(xì)的檢查，不可破損或堵塞。綁扎后，在錨索頂部設(shè)導(dǎo)向帽，以便快速穿索。

對承壓板、P錨外部采取防腐措施，可均勻刷涂防腐油漆。經(jīng)質(zhì)量檢查后，若錨索加工質(zhì)量良好，則分區(qū)存放，采取防護措施，以免因日曬、雨淋而變質(zhì)。

6.下鋼絞線錨索

清孔后，盡快將錨索安裝到位，以免因中途間隔時間過長而塌孔。沿索體軸線方向，按1.5m的間距依次設(shè)置定位支架。注漿管與索體綁扎，將其視為整體，共同插入孔內(nèi)，直至與孔底相距50～100mm為止。若鉆孔環(huán)節(jié)使用到套管，則在錨索插入到位且經(jīng)過注漿后，及時將套管拔出。為滿足非錨固段錨索可自由伸長的要求，重點處理索體的自由段，對該部分做包裹處理（材料可以選擇塑料布或塑料管），局部與錨固體連接，該區(qū)域利用鉛絲綁扎穩(wěn)定。

索體長度的控制考慮兩方面，即錨索設(shè)計長度和張拉長度，兩者的總和即指的是索體長度，經(jīng)計算后確定具體長度并有效控制。錨索安裝環(huán)節(jié)，要求索體順直，入孔深度需達(dá)到錨索長度的95%及以上。索體到位后，加強防護，不可敲擊以及懸掛重物，否則均易影響索體的就位姿態(tài)。

7.注漿

DE施工段鉆孔傾斜角為20°，注漿管的出漿口應(yīng)距孔底50～100mm處，漿液自下而上連續(xù)灌注，從孔內(nèi)排氣、排水。注漿材料選用的是水灰比為0.45～0.55的水泥漿液，注漿壓力2.0～2.5MPa，當(dāng)孔口封口溢出漿液或排氣管停止排氣時即可停止注漿。隨灌漿壓力的增加，錨固體與周邊土層結(jié)合的穩(wěn)定性更強，摩擦角、粘聚力均有所增加，自然會帶來巖土體抗剪強度的提升。

8.張拉、鎖定

錨固體和錨墩梁結(jié)構(gòu)的混凝土實測強度均≥20MPa時，利用YC-6C型穿心式千斤頂和SY-60油泵張拉。錨環(huán)、夾片、索體張拉部分均要保持潔凈，不可殘留泥沙等污染物。分階段張拉，首次為預(yù)張拉（1～2次），目的在于使預(yù)應(yīng)力錨索保持拉緊的狀態(tài)，此后再按設(shè)計要求繼續(xù)張拉。

張拉采取“雙控標(biāo)準(zhǔn)”，以張拉力控制為主，利用伸長值校核，要求實測伸長值與理論值相差不超過±6%，若超出該范圍則及時暫停張拉，分析原因并采取處理措施。錨索鎖定過程中，千斤頂回油將導(dǎo)致鋼絞線向坡內(nèi)回縮，錨索鎖定荷載損失與該回縮量呈正比。張拉環(huán)節(jié)，適當(dāng)超張拉5%～10%，經(jīng)過兩次超張拉操作后，可減小應(yīng)力松弛損失（通?？蓽p少30～50%）。兩次超張拉結(jié)束后，若無誤則予以鎖定。

四、施工難點分析

1.成孔的垂直度控制

順利成孔的必要前提在于設(shè)備具有優(yōu)良的工作性能，因此要全面檢查設(shè)備，尤為關(guān)鍵的是套管絲扣聯(lián)接情況。將套管（必須附帶套管鞋）置于鉆具內(nèi)，要求偏心擴孔器完全被裸露在套管靴之外，于孔底增設(shè)橫向支撐，在扶正器的輔助下調(diào)整套管上端姿態(tài)，使其被完全扶正，套管與鉆桿維持同軸關(guān)系。做好上述工作是確保成孔垂直度的關(guān)鍵，否則將會發(fā)生套管歪斜現(xiàn)象，難以確保成孔質(zhì)量。

2.套管連接的磨損解決

工程經(jīng)驗表明，伴隨施工作業(yè)的持續(xù)推進，套管內(nèi)螺紋可能會逐步發(fā)生異常，從而導(dǎo)致受損極為嚴(yán)重。從該現(xiàn)象的成因來看，主要是套管接頭和套管銜接不當(dāng)有關(guān)，即該處未形成倒角。針對此問題，可從套管原材料采購入手，加強對套管原材料螺紋加工質(zhì)量的檢驗，要求內(nèi)螺紋必須形成倒角，同時套管內(nèi)外面都要保持足夠光滑的狀態(tài)，施工中偏心頭才可順利通過。在條件允許時，可對采購的套管采取處理措施，使用細(xì)紗布打磨，以人工加工的方式形成倒角。

3.夾層中遇石英巖層成孔

套管跟進鉆孔時，由于施工區(qū)域內(nèi)存在土夾石，因此時常會遇到石英巖層，由于其硬度較高，對成孔帶來一定的難度。每1h鉆孔進尺只能在10cm內(nèi)，既加大了成孔難度，又降低了施工效率。同時，在長時間的運行下，套管和鉆頭都將面臨巨大的損耗。經(jīng)深入分析與探討后，最終選擇替換鉆頭法。

五、結(jié)語

貴州黔北某邊坡治理工程高邊坡支護DE段所處地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜，作業(yè)時易產(chǎn)生大范圍擾動，破壞土（巖）體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，嚴(yán)重時還將引發(fā)滑塌等質(zhì)量安全事故。因此從實際情況出發(fā)，選擇相適應(yīng)的高邊坡支護預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)，同時做好各環(huán)節(jié)的施工作業(yè)，加強施工質(zhì)量檢驗，最終確保高邊坡支護施工技術(shù)的應(yīng)用效果。