高速公路路基邊坡滑坡治理中預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)研究

駱龍飛

（貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴州 貴陽(yáng) 550001）

0 引言

高速公路項(xiàng)目建設(shè)中，會(huì)遇到路基邊坡失穩(wěn)坍塌的現(xiàn)象。經(jīng)實(shí)踐證明，預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)能有效控制路基邊坡的穩(wěn)定性。基于此，文章結(jié)合某高速公路的工程實(shí)踐，對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)進(jìn)行全面論述。

1 高速公路邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)原則及防護(hù)措施

1.1 邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)原則

常規(guī)的路基邊坡防護(hù)技術(shù)通常是應(yīng)用漿砌片石、水泥噴射等手段來(lái)實(shí)現(xiàn)加固邊坡的目的，但其造價(jià)較高、防護(hù)效果不理想，同時(shí)會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境造成較大破壞，所以亟需選擇更為科學(xué)有效的防護(hù)技術(shù)；有效提升邊坡穩(wěn)定性、可靠性是邊坡防護(hù)的基本設(shè)計(jì)原則。此外，在最大程度提升邊坡穩(wěn)定性的前提下，還要考慮節(jié)約成本、降低造價(jià)、節(jié)能環(huán)保等問(wèn)題；在進(jìn)行防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，要全面融入綠色、節(jié)能的設(shè)計(jì)理念，打造生態(tài)、環(huán)保、安全、可靠的防護(hù)景觀(guān)。

1.2 高速公路邊坡常用防護(hù)措施

針對(duì)坡度較緩、地質(zhì)狀況較好的區(qū)域，可通過(guò)綠色覆蓋的方法進(jìn)行邊坡防護(hù)；現(xiàn)階段，常用的邊坡防護(hù)措施主要有邊坡錨固防護(hù)、柔性防護(hù)及生物防護(hù)等。邊坡錨固防護(hù)主要是通過(guò)安裝錨索來(lái)達(dá)到防護(hù)邊坡穩(wěn)定的目的，安裝錨索時(shí)要對(duì)鉆孔位置進(jìn)行精準(zhǔn)定位，還要科學(xué)把控注漿壓力、漿體配比等各個(gè)環(huán)節(jié)，確保符合設(shè)計(jì)要求；而生物防護(hù)所包含的內(nèi)容較多，具體包含客土噴播防護(hù)、土工格室植草防護(hù)、三維植被網(wǎng)路基邊坡防護(hù)等各種防護(hù)技術(shù)。生物防護(hù)主要適用于邊坡較緩、方便種植的坡面，這種防護(hù)手段也能有效提升邊坡的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)對(duì)邊坡穩(wěn)定的科學(xué)化控制。

2 工程概況

某高速公路K86+197.5—K88+504段，全長(zhǎng)為2 306.5m，段內(nèi)包含高架橋、雷公山2號(hào)高架、3座通道和1段古滑坡處理。在建設(shè)單位提供的《關(guān)于雷公山古滑坡復(fù)活的報(bào)告》中指出，在樁號(hào)K86+740—K86+860 區(qū)段內(nèi)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的山體滑坡。設(shè)計(jì)單位及時(shí)組織相關(guān)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行了全面勘查。并根據(jù)實(shí)際情況制定了相應(yīng)的加固處理計(jì)劃。即調(diào)整滑坡體縱向坡度并卸載+全面排水+錨索地梁加固。本文選擇雷公山滑坡體中的K87+940—K88+100 段（全長(zhǎng)160m）作為工程案例進(jìn)行綜合探究。

3 工程邊坡加固項(xiàng)目采用的方案

（1）全面排水施工，在右方最高邊坡的坡頂位置設(shè)置梯形截水溝；并在一、二級(jí)邊坡坡面位置設(shè)置導(dǎo)水孔并安裝導(dǎo)水管，導(dǎo)水管直徑為60mm，塑料材質(zhì)；

（2）滑坡體右方邊坡加固，第一級(jí)邊坡K87+944—K88+100 區(qū)段通過(guò)6m 高擋土墻及人字形混凝土骨架植草防護(hù)，擋土墻為C20 混凝土，并在距墻角500mm 位置處設(shè)深層排水孔，采用梅花形設(shè)置，間距2m，長(zhǎng)20m；第二和第三級(jí)邊坡通過(guò)錨索地梁進(jìn)行植被防護(hù)，4?15.24 預(yù)應(yīng)力錨索，地梁橫向間距3m，縱向3 排，各錨孔設(shè)計(jì)噸位500kN，錨固段長(zhǎng)度為8～12m；第二級(jí)邊坡 K87+944—K87+952 及K88+079—K88+093 區(qū)段和第四級(jí)邊坡均通過(guò)噴撒草籽等方式進(jìn)行綠色防護(hù)。具體防護(hù)情況如圖1所示：

圖1 K87+940—K88+100段右側(cè)邊坡加固工程方案示意圖

（3）施工及運(yùn)營(yíng)時(shí)的監(jiān)測(cè)：為實(shí)時(shí)掌控邊坡穩(wěn)定狀況，施工單位要在滑坡體指定區(qū)域設(shè)置兩個(gè)深層次監(jiān)測(cè)斷面，依次為K87+980和K88+050區(qū)域，各斷面位置設(shè)置兩個(gè)監(jiān)測(cè)孔，監(jiān)測(cè)孔間距不低于30m。實(shí)際位置及深度綜合現(xiàn)場(chǎng)具體狀況來(lái)完成布設(shè)，深度不得低于25m。施工時(shí)要確保每天監(jiān)測(cè)1～3次，道路運(yùn)營(yíng)時(shí)每周監(jiān)測(cè)1～3 次，監(jiān)測(cè)內(nèi)容要全面結(jié)合滑坡體的具體情況確定（位移、地下水位等）。

4 錨索施工原理

（1）根據(jù)施工方案先后對(duì)邊坡實(shí)施開(kāi)挖和修正，然后依據(jù)相關(guān)規(guī)范對(duì)假定滑動(dòng)面土體實(shí)施鉆孔處理。當(dāng)鉆至指定部位，且土體絕對(duì)穩(wěn)定后，進(jìn)行孔道設(shè)置。孔道口部為錨索自由端，底部為錨索錨固端。錨筋通過(guò)鋼絞線(xiàn)制作后，經(jīng)孔底安裝到外部孔道口。然后灌注微膨脹水泥，養(yǎng)護(hù)一段時(shí)間后，水泥漿體與孔道會(huì)全面融合，從而起到加固邊坡的目的。

（2）錨索主要分為錨頭、自由端和錨固段三部分。而錨固段又包含內(nèi)部和外部錨固段兩部分，外部錨固段主要起張拉作用，內(nèi)部錨固端主要是用來(lái)固定錨索。自由端主要是為錨頭傳送拉力。錨頭是錨索的連接部件，具體分為外錨頭和內(nèi)錨頭兩種。內(nèi)錨頭連接方式主要有機(jī)械、膠結(jié)等形式，而外錨頭則主要有錨塞和螺紋等形式。

（3）錨索安裝中最重要的工藝是錨固施工。預(yù)應(yīng)力錨索施工工期長(zhǎng)、工藝復(fù)雜，在路基邊坡防護(hù)中應(yīng)用較為廣泛。

5 預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)要點(diǎn)

5.1 錨索鉆孔施工要點(diǎn)

錨索施工中，錨索鉆孔直接決定著錨固施工的成敗。結(jié)合相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)，并參考借鑒了大量相關(guān)文獻(xiàn)，整理出了該高速公路項(xiàng)目在不良地質(zhì)狀況下的錨索鉆孔施工要點(diǎn)如下：

（1）錨索孔布置時(shí)必須定位準(zhǔn)確、設(shè)置合理；同時(shí)確保鉆機(jī)穩(wěn)定、可靠、安全。

（2）實(shí)際施工時(shí)，通過(guò)精確測(cè)量對(duì)鉆孔導(dǎo)向架進(jìn)行調(diào)整，確保其傾角控制在30°左右，并對(duì)傾角進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，嚴(yán)格保證其符合相關(guān)規(guī)范。同時(shí)，保證鉆孔頂部和錨索之間的角度偏差不超過(guò)3%。

（3）為有效避免施工中路基邊坡出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，可結(jié)合具體情況采用干鉆方式施工。錨索鉆孔時(shí)，如出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，要立即停止施工并調(diào)查原因，待滿(mǎn)足安全條件后方可繼續(xù)施工。

（4）為保證鉆機(jī)設(shè)置的安全性和可靠性，實(shí)際施工時(shí)要對(duì)錨索的安裝過(guò)程進(jìn)行科學(xué)調(diào)整。

（5） 為便于后期施工，鉆孔深度必須要鉆至30cm處。

5.2 錨索造孔糾偏工藝要點(diǎn)

為有效確保鉆孔位置及各傾角角度滿(mǎn)足施工規(guī)范要求，施工過(guò)程中要利用全站儀、鉛錘儀、羅盤(pán)等測(cè)量?jī)x器對(duì)位置及角度進(jìn)行校核并調(diào)整。實(shí)際進(jìn)行鉆孔時(shí)要采取下列具體措施：

（1）結(jié)合邊坡實(shí)際情況對(duì)鉆機(jī)位置及角度進(jìn)行控制。當(dāng)鉆進(jìn)0.2～0.3m 時(shí)，要對(duì)鉆孔的傾斜狀況進(jìn)行檢查，并對(duì)鉆孔角度實(shí)施嚴(yán)格校核。

（2）造成鉆孔偏位的原因較多，例如邊坡不穩(wěn)、施工人員操作不當(dāng)?shù)?。在?shí)際施工時(shí)要根據(jù)施工具體環(huán)境對(duì)排渣設(shè)施、鉆桿、校核設(shè)備、孔口導(dǎo)向管等設(shè)施的參數(shù)指標(biāo)實(shí)施科學(xué)調(diào)整，并通過(guò)調(diào)整鉆頭來(lái)防止錨索孔產(chǎn)生偏斜。

（3）鉆孔時(shí)，結(jié)合邊坡周?chē)唧w地質(zhì)狀況合理確定鉆孔的相關(guān)參數(shù)。

5.3 錨索制造及安裝要點(diǎn)

錨索材料是影響整個(gè)邊坡穩(wěn)定防護(hù)施工質(zhì)量的關(guān)鍵。施工前，要嚴(yán)格根據(jù)清單內(nèi)容對(duì)錨索的材質(zhì)、規(guī)格、質(zhì)量證明文件等相關(guān)信息進(jìn)行全面檢查，從而保證原材料的質(zhì)量滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

（1）預(yù)應(yīng)力錨索選擇4?15.24 高強(qiáng)度低松弛、無(wú)黏結(jié)鋼絞線(xiàn)，其標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)強(qiáng)度不低于1 860MPa；預(yù)應(yīng)力錨索每孔設(shè)計(jì)為500kN，選用OVM15-4型錨具。

（2）結(jié)合實(shí)際地質(zhì)狀況合理確定錨孔深度及錨固長(zhǎng)度。

（3）在下放錨索前要對(duì)孔道進(jìn)行仔細(xì)檢查，確保孔內(nèi)完整、通暢。安裝時(shí)，要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)錨索變形情況，若出現(xiàn)變形及時(shí)進(jìn)行糾偏處理。

（4）嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行鉆孔施工，待鉆孔完成后及時(shí)對(duì)鉆孔情況進(jìn)行檢測(cè)，確保滿(mǎn)足施工要求。

（5）在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索和承載板連接時(shí)，采用無(wú)黏結(jié)鋼絞線(xiàn)穿過(guò)鋼板圓孔，利用擠壓簧和擠壓套相連接，之后根據(jù)承載體之間的距離將其拼裝成完整的錨桿體系。

（6）對(duì)錨固段以2m 為間距布設(shè)隔離架，防止鋼絞線(xiàn)出現(xiàn)纏繞問(wèn)題，同時(shí)確保承載體位于鉆孔中心位置；并在每個(gè)錨索的外露部位做好標(biāo)記。

5.4 錨索的注漿要點(diǎn)

5.4.1 注漿配合比設(shè)計(jì)

錨索注漿施工時(shí)，選擇強(qiáng)度等級(jí)為P.O42.5R 的硅酸鹽水泥；對(duì)于漿料用量過(guò)多、開(kāi)裂較為嚴(yán)重的部位，在進(jìn)行錨索施工時(shí)，要根據(jù)設(shè)計(jì)方案實(shí)施回填。針對(duì)破碎部位，則可應(yīng)用水灰比為1∶1～0.45∶1 的水泥漿進(jìn)行注漿補(bǔ)強(qiáng)。

鉆孔漿體水灰比在完成束線(xiàn)施工后，要減少減水劑的摻量，使其降低到1%左右，而水灰比也由原來(lái)的1∶1～0.45∶1降至0.38∶1。

5.4.2 注漿施工要點(diǎn)

注漿質(zhì)量直接決定錨索安裝的質(zhì)量，同時(shí)也決定著其承載能力的高低。

（1）漿體材料的配比嚴(yán)重影響錨桿的牢固程度，施工中通常采用水泥砂漿進(jìn)行注漿。

（2）適當(dāng)增大注漿壓力可有效提升注漿質(zhì)量和效率。通常通過(guò)插入注漿管和封堵管口的方式提高注漿壓力。

（3）錨索注漿時(shí)，為有效避免注漿管堵塞，在注漿前要全面了解水泥砂漿的和易性等特性，以確保其達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5.5 張拉、鎖定和封錨要點(diǎn)

應(yīng)用延展性小，強(qiáng)度高的鋼絞線(xiàn)實(shí)施張拉。同時(shí)，還要結(jié)合錨索材質(zhì)、受力情況等相關(guān)因素合理選用張拉器具，先將張拉過(guò)程中的每項(xiàng)控制指標(biāo)準(zhǔn)確計(jì)算出來(lái)，并將數(shù)據(jù)輸入張拉儀器，確保張拉嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求實(shí)施。

（1）錨索張拉時(shí)，需保證各設(shè)備工作正常，錨墩強(qiáng)度及注漿強(qiáng)度等技術(shù)指標(biāo)滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范要求后再實(shí)施張拉。

（2）錨索張拉充分結(jié)合邊坡實(shí)際狀況，采用間歇式張拉的方法進(jìn)行張拉。先將其張拉至設(shè)計(jì)值的90%，14d后再次進(jìn)行張拉至設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的110%。然后采用檢測(cè)儀器對(duì)錨索實(shí)施全面檢測(cè)，確保相關(guān)指標(biāo)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行封錨；若達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，繼續(xù)進(jìn)行張拉施工。

（3）該工程錨索張拉采用分組別、分等級(jí)、單根張拉的形式。在等級(jí)劃分前要預(yù)先對(duì)其實(shí)施標(biāo)號(hào)處理，然后分別繪制錨索分布圖及張拉編號(hào)圖。

（4）預(yù)先對(duì)鋼絞線(xiàn)實(shí)施預(yù)張拉，然后逐步增大荷載至初始標(biāo)準(zhǔn)并鎖緊，14d后再次實(shí)施張拉。

（5）根據(jù)分級(jí)、分組情況先后對(duì)各鋼絞線(xiàn)實(shí)施預(yù)應(yīng)力張拉，然后根據(jù)標(biāo)號(hào)實(shí)施二次張拉；張拉時(shí)要進(jìn)行逐級(jí)加載，并嚴(yán)格控制加載速率。

（6）待鋼絞線(xiàn)完全張拉、鎖緊后，要對(duì)錨具和鋼絞線(xiàn)的質(zhì)量實(shí)施全面檢查。清除剩余鋼絞線(xiàn)，并采用水泥對(duì)錨頭實(shí)施封閉處理，然后將現(xiàn)場(chǎng)清除干凈。

6 檢測(cè)錨索施工質(zhì)量、邊坡穩(wěn)定情況

6.1 檢測(cè)錨固工程施工質(zhì)量

錨索施工完成后，需要對(duì)抗拔性能、錨索長(zhǎng)度以及張拉情況進(jìn)行綜合檢測(cè)。

（1）抗拔性能檢測(cè)：施加1.5 倍設(shè)計(jì)荷載情況下，錨索狀況良好，伸長(zhǎng)量完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）錨索長(zhǎng)度檢測(cè)：錨索長(zhǎng)度不足值不應(yīng)超過(guò)0.5m，且全長(zhǎng)不得低于設(shè)計(jì)值的90%。

（3）張拉質(zhì)量檢測(cè)：錨索張拉荷載檢測(cè)值應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)荷載的0.9～1.1 倍，且張拉后錨索狀況良好，伸長(zhǎng)量完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

6.2 監(jiān)測(cè)邊坡穩(wěn)定情況

在失穩(wěn)滑坡體處設(shè)置錨索，布設(shè)位移觀(guān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)其實(shí)施為期1年的位移及受力變化情況監(jiān)測(cè)。數(shù)據(jù)顯示，隨時(shí)間的增加，盡管錨索應(yīng)力存在下降趨勢(shì)，但邊坡穩(wěn)定性呈現(xiàn)整體上升趨勢(shì)，并且錨索應(yīng)力遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)警戒值。

7 結(jié)語(yǔ)

道路工程建設(shè)中，邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象嚴(yán)重影響施工質(zhì)量和安全。由于邊坡失穩(wěn)受地質(zhì)環(huán)境、施工方式等多種因素制約，始終是施工中面臨的難題。鑒于此種狀況，本文結(jié)合某高速公路山體滑坡段治理的工程，對(duì)其邊坡防護(hù)的設(shè)計(jì)形式、施工方法、錨索安裝、注漿施工等各個(gè)方面進(jìn)行了全方位分析，以期能為后續(xù)同類(lèi)工程提供借鑒。