預(yù)應(yīng)力錨索在公路邊坡支護中的應(yīng)用研究

【摘要】文中介紹了在公路邊坡加固工程中預(yù)應(yīng)力錨索支護技術(shù)發(fā)展情況，分析了錨固段長度不夠、后期養(yǎng)護不足、預(yù)應(yīng)力張拉不規(guī)范等常見問題，闡述了支護方式優(yōu)化以及錨索安裝和固定、預(yù)應(yīng)力施加和張拉、錨索補漿和封錨等技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】邊坡施工；預(yù)應(yīng)力錨索；公路邊坡支護

【中圖分類號】U416.14" " " "【文獻標志碼】A" " " "【文章編號】1673-6028（2024）02-0125-03

0 引言

預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)是一種邊坡加固技術(shù)，通過預(yù)應(yīng)力錨索使巖土體產(chǎn)生抗拉應(yīng)力，從而有效地控制邊坡的變形。隨著巖土錨固技術(shù)的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)由錨索抗滑樁發(fā)展到錨索地梁，其后在錨索地梁的基礎(chǔ)上發(fā)展出了錨索框架。在這個過程中，錨固基礎(chǔ)理論、設(shè)計、材料以及施工工藝等技術(shù)不斷發(fā)展創(chuàng)新。

預(yù)應(yīng)力錨索施工中需在公路邊坡上設(shè)置一定數(shù)量、直徑和深度的鉆孔，將錨索通過鉆孔從邊坡下方的軟弱層穿過并錨固于堅硬的巖層中，通過機械對錨索進行張拉，實現(xiàn)對邊坡的加固。預(yù)應(yīng)力錨索的種類較多，按照鋼絞線的類型分為粘結(jié)式和無粘結(jié)式；按內(nèi)錨頭的類型分為機械式和粘結(jié)式；按粘結(jié)式內(nèi)錨頭的傳力方式分為拉力型和壓力型等。預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)具有操作簡單、穩(wěn)定性好、造價低等優(yōu)勢，能夠有效解決公路工程邊坡穩(wěn)定問題，為公路施工提供保障。

目前，國內(nèi)外已有多種形式的預(yù)應(yīng)力錨索應(yīng)用于邊坡加固工程中，但不同形式的預(yù)應(yīng)力錨索在公路邊坡加固工程中的應(yīng)用效果存在差異。日本在20世紀90年代出現(xiàn)了現(xiàn)澆混凝土框架錨固，并在此基礎(chǔ)上形成了利于機械化生產(chǎn)的P.C格構(gòu)錨固工法和Qamp;S框架工法。前者是由預(yù)應(yīng)力混凝土框架和灌漿錨索組成，后者是將預(yù)先在工廠加工組裝好的矩形鋼筋籠按一定形式置于邊坡上，然后在鋼筋籠上噴射混凝土。

我國于20世紀90年代中后期也嘗試應(yīng)用P.C格構(gòu)，但由于當時施工條件比較落后，建筑機械化、自動化和工業(yè)化水平低，缺少技術(shù)工作，交通運輸不夠暢達等原因，上述兩種工法均未在我國得到廣泛應(yīng)用和推廣。我國工程技術(shù)人員通過工程實踐和技術(shù)探索，結(jié)合我國工程技術(shù)條件，自20世紀90年代開始應(yīng)用現(xiàn)澆式預(yù)應(yīng)力錨索框架這種結(jié)構(gòu)。目前，對預(yù)應(yīng)力錨索框架的研究仍然不足，計算方法也是沿用一般地基梁的算法，將錨索框架拆成橫梁和豎梁來研究和計算。本文對預(yù)應(yīng)力錨索在公路邊坡加固工程中的應(yīng)用影響因素進行了分析，歸納了各影響因素對公路邊坡加固工程效果的影響規(guī)律，并結(jié)合具體工程實例對預(yù)應(yīng)力錨索在公路邊坡加固工程中的應(yīng)用提出了建議。

1 預(yù)應(yīng)力錨索在公路邊坡支護中常見問題

1.1 施工質(zhì)量較差

（1）錨索設(shè)計是對預(yù)應(yīng)力錨索受力的計算，其準確性直接影響預(yù)應(yīng)力錨索的應(yīng)用效果。若錨索設(shè)計不合理，在公路邊坡加固工程中就無法發(fā)揮作用，甚至會導(dǎo)致公路邊坡產(chǎn)生較大的變形，進而對邊坡的穩(wěn)定性造成威脅。

（2）在預(yù)應(yīng)力錨索施工中，若預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝不符合要求，如鉆孔角度、深度、鉆機臺數(shù)等不符合要求，將導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力錨索無法發(fā)揮作用。

（3）預(yù)應(yīng)力錨索的質(zhì)量檢測工作是對其設(shè)計、施工以及使用性能進行檢驗的重要環(huán)節(jié)。其質(zhì)量檢測工作不到位也會對預(yù)應(yīng)力錨索的應(yīng)用效果造成影響。

1.2 錨固段長度不夠

預(yù)應(yīng)力錨索的錨固長度主要由兩個因素控制，即錨固段長度和錨固力大小。通常情況下，錨固段長度越長，錨固體與巖土體的相互作用越強，其整體穩(wěn)定性越好；反之，錨固體與巖土體的相互作用越弱，其整體穩(wěn)定性越差[1]。

錨固段長度不足將直接影響到預(yù)應(yīng)力錨索的支護效果，其原因主要有兩個：一是錨固段長度不足會導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失過大；二是在施工過程中若出現(xiàn)卡錨現(xiàn)象則會導(dǎo)致錨索預(yù)應(yīng)力損失過大。通常情況下，預(yù)應(yīng)力損失過大主要是由于錨固體與巖土體的粘結(jié)力不足所致。

1.3 后期養(yǎng)護不足

預(yù)應(yīng)力錨索在公路邊坡加固工程中的后期養(yǎng)護對工程的整體效果具有重要影響。在預(yù)應(yīng)力錨索施工完成后，如果后期養(yǎng)護不到位，錨索中的水泥砂漿容易出現(xiàn)裂縫，從而影響預(yù)應(yīng)力錨索的整體性能。同時，在預(yù)應(yīng)力錨索使用過程中，若不進行后期養(yǎng)護，也會使錨索性能下降，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力錨索失效。因此，在施工完成后應(yīng)根據(jù)實際情況及時對預(yù)應(yīng)力錨索進行養(yǎng)護，以保證其發(fā)揮應(yīng)有的作用。

1.4 支護加固方式不合理

不同因素對預(yù)應(yīng)力錨索在公路邊坡加固工程中的應(yīng)用效果存在一定影響。因此，在公路邊坡加固工程中應(yīng)根據(jù)實際情況合理選擇預(yù)應(yīng)力錨索加固措施。同時應(yīng)盡量降低其他因素對公路邊坡加固效果的影響。在公路邊坡加固工程中應(yīng)充分考慮影響預(yù)應(yīng)力錨索在公路邊坡加固工程中應(yīng)用效果的各因素，并針對各因素合理選擇預(yù)應(yīng)力錨索加固措施。對于影響預(yù)應(yīng)力錨索在公路邊坡加固工程中應(yīng)用效果的其他因素，如不進行合理控制也會對預(yù)應(yīng)力錨索在公路邊坡加固工程中的應(yīng)用效果產(chǎn)生影響。綜上所述，只有細致分析影響預(yù)應(yīng)力錨索在公路邊坡加固工程中應(yīng)用效果的各因素，并采取相應(yīng)的技術(shù)措施進行控制和調(diào)整，才能使預(yù)應(yīng)力錨索在公路邊坡加固工程中發(fā)揮出應(yīng)有的作用。

1.5 預(yù)應(yīng)力張拉不規(guī)范

預(yù)應(yīng)力錨索張拉不規(guī)范會導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失，并導(dǎo)致錨索破壞，因此，在公路邊坡加固工程中預(yù)應(yīng)力錨索的張拉必須嚴格按照規(guī)范要求進行，確保達到規(guī)定效果。如果不按規(guī)范要求進行張拉，就會導(dǎo)致錨索變形過大，從而造成預(yù)應(yīng)力損失，降低其加固效果。

公路邊坡加固工程中常用的預(yù)應(yīng)力張拉方式主要有兩種：一種是千斤頂直接加載，另一種是程控千斤頂加載。由于千斤頂手動加載方式存在誤差大、效率低等問題，且無法實現(xiàn)自動控制加載速度和加載壓力，因此，可采用電腦控制伺服千斤頂加載，通過軟件技術(shù)和集成電路技術(shù)實現(xiàn)自動張拉。此外，由于不同型號的千斤頂對預(yù)應(yīng)力施加的控制效果不同，因此應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合適的千斤頂進行預(yù)應(yīng)力張拉。

如果公路邊坡加固工程中采用自動控制張拉方式進行預(yù)應(yīng)力錨索張拉，應(yīng)采用雙控程序進行張拉方式選擇和張拉控制參數(shù)設(shè)置。雙控程序的主要作用是防止因預(yù)應(yīng)力錨索張拉過快而導(dǎo)致錨索發(fā)生變形過大的情況。

2 公路邊坡支護中預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)分析

預(yù)應(yīng)力錨索是公路工程邊坡支護中的常用方法，在邊坡加固中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力錨索支護技術(shù)具有良好的應(yīng)用效果，能夠有效提升邊坡加固效果[2]，施工流程如圖1所示。

2.1 合理選擇支護方式

在公路工程邊坡施工中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力錨索支護技術(shù)，要選擇合理的支護方式。首先，預(yù)應(yīng)力錨索支護技術(shù)是一種主動支護法，具有主動加固的作用，能夠有效提高公路工程邊坡穩(wěn)定性，從而避免公路工程出現(xiàn)滑坡問題。其次，預(yù)應(yīng)力錨索支護技術(shù)具有較強的適應(yīng)性，在公路工程邊坡加固中具有良好的應(yīng)用效果，能夠有效提高邊坡穩(wěn)定性。再次，預(yù)應(yīng)力錨索支護技術(shù)的應(yīng)用具有一定的靈活性和多樣性，能夠根據(jù)邊坡的實際情況來選擇合適的支護方式。最后，對于高邊坡施工來說，采用預(yù)應(yīng)力錨索支護技術(shù)能夠有效提高邊坡穩(wěn)定性和安全性。

在支護方式選擇和操作中應(yīng)重點注意以下問題。一是公路工程邊坡地質(zhì)情況比較復(fù)雜，為保證公路施工質(zhì)量和安全，可以采用錨桿支護技術(shù)。如果公路工程邊坡地質(zhì)情況比較復(fù)雜，應(yīng)采用被動支護的方式。二是合理設(shè)置錨索間距。為了提高公路工程邊坡加固效果，應(yīng)合理設(shè)置錨索間距。三是根據(jù)邊坡開挖情況選擇錨索長度。如果公路工程邊坡開挖深度比較深，應(yīng)根據(jù)邊坡開挖情況合理選擇錨索長度。

2.2 錨索施工前的準備工作

在預(yù)應(yīng)力錨索施工前，應(yīng)做好施工準備工作，確保施工質(zhì)量。

（1）選擇優(yōu)質(zhì)材料。預(yù)應(yīng)力錨索的主要材料是高強度預(yù)應(yīng)力鋼材，為保證公路工程邊坡加固質(zhì)量，應(yīng)選擇優(yōu)質(zhì)材料，確保錨索施工質(zhì)量[3]。

（2）做好人員管理。預(yù)應(yīng)力錨索施工前，應(yīng)做好人員管理工作，確保施工人員具備相關(guān)資格證書，能夠有效完成工程施工任務(wù)。

（3）做好施工前的檢查。在預(yù)應(yīng)力錨索施工前，應(yīng)做好檢查工作，確保預(yù)應(yīng)力錨索能夠滿足實際使用要求，避免因施工問題影響公路工程邊坡加固質(zhì)量[4]。

（4）做好安全防護工作。預(yù)應(yīng)力錨索施工過程中會使用大量機械設(shè)備和工具等，為保證施工人員人身安全和工程順利開展，應(yīng)做好安全防護工作，確保公路工程邊坡加固質(zhì)量。

2.3 錨索的安裝和固定

在錨索安裝過程中，應(yīng)選擇與錨索直徑相匹配的錨固劑，保證錨固劑能夠與土體充分結(jié)合。在進行錨固劑涂抹時，應(yīng)按照設(shè)計要求進行，確保涂抹厚度達到設(shè)計標準。在涂抹過程中應(yīng)注意將涂抹方向保持一致，保證錨固劑能夠與土體充分結(jié)合。在錨索安裝時，應(yīng)確保其中心位置與設(shè)計位置保持一致，并對其進行固定，避免出現(xiàn)位移問題。在固定過程中，應(yīng)選擇合適的固定方式，確保錨索能夠承受拉力。當采用螺栓和螺母等方式進行固定時，應(yīng)確保其安裝質(zhì)量符合要求。

當采用預(yù)應(yīng)力筋進行固定時，應(yīng)選擇合適的固定方式。一般情況下，預(yù)應(yīng)力筋安裝時需要對其進行整體固定和保護。在安裝過程中應(yīng)注意保護好預(yù)應(yīng)力筋，避免出現(xiàn)接觸損壞情況。同時還需確保錨索施工質(zhì)量符合設(shè)計標準要求，為公路工程施工質(zhì)量提供保障。

2.4 預(yù)應(yīng)力施加與張拉

預(yù)應(yīng)力施加與張拉是預(yù)應(yīng)力錨索支護中的重要內(nèi)容，應(yīng)引起足夠重視。在公路工程邊坡加固中，為有效提升預(yù)應(yīng)力錨索支護效果，應(yīng)合理選擇張拉段長度、施加預(yù)應(yīng)力的方式和張拉方法，確保張拉施工符合規(guī)定要求。

2.5 錨索補漿和封錨工作

（1）錨索補漿。錨索注漿工作完成后，應(yīng)對錨索注漿工作進行檢查，查看是否存在漏漿情況。若出現(xiàn)錨索漏漿現(xiàn)象，應(yīng)采取措施進行補漿。錨索補漿后應(yīng)檢查錨具、錨孔和注漿管的清潔情況，若存在不清潔情況，應(yīng)對錨具和注漿管進行清洗處理，確保注漿工作順利完成。

（2）封錨工作。在完成錨索注漿工作后，應(yīng)對預(yù)應(yīng)力進行檢查，確定錨固質(zhì)量合格后再進行封錨工作。封錨時，應(yīng)先對鋼筋籠內(nèi)的水泥漿進行清理，確?？變?nèi)沒有積水，再將預(yù)應(yīng)力筋束裝入孔內(nèi)。最后將注漿管口插入孔內(nèi)進行注漿，待注漿管注滿后，再用水泥漿對鉆孔進行封錨處理。封錨時應(yīng)做好記錄工作，詳細記錄封錨時間、封錨長度、封錨方式和封錨壓力等信息。

3 結(jié)語

預(yù)應(yīng)力錨索是公路工程施工中常見的支護方式，能夠有效解決公路工程施工中的地質(zhì)條件和環(huán)境因素復(fù)雜問題，保證公路工程施工質(zhì)量。在預(yù)應(yīng)力錨索支護中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)具有較強的適應(yīng)性，能夠有效增強公路工程邊坡穩(wěn)定性。但在具體的預(yù)應(yīng)力錨索支護應(yīng)用中應(yīng)注意以下幾點。首先，在進行錨索施工時，應(yīng)嚴格按照相關(guān)操作規(guī)程進行操作；其次，施工過程中還應(yīng)加強對錨索施工質(zhì)量的監(jiān)督與控制，確保施工質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)范標準?？傊?，在公路工程邊坡支護中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)具有良好的應(yīng)用效果，應(yīng)合理選擇支護方式，明確應(yīng)用要點，提高錨索支護效果，為公路工程施工質(zhì)量提供保障。

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[作者簡介]王毅力（1971—），男，湖北紅安人，本科，工程師，研究方向：道路橋梁。