高边坡治理中预应力锚索施工技术探讨

　　摘要：本文以乐昌至广州高速公路第T24合同段高边坡治理工程为例，对该工程中，预应力锚索的施工技术应用及其相关问题进行简要的阐述和分析，以供参考。
　　关键词：高边坡，预应力锚索，施工
　　锚索是通过外端固定于坡面，另一端锚固在滑动面以内的稳定岩体中穿过边坡滑动面的预应力钢绞线，直接在滑面上产生抗滑阻力，增大抗滑摩擦阻力，使结构面处于压紧状态，以提高边坡岩体的整体性，从而从根本上改善岩体的力学性能，有效地控制岩体的位移，促使其稳定，达到整治顺层、滑坡及危岩、危石的目的。
　　1、工程概况
　　项目区地处粤北山区，南岭山脉，山峦起伏较大，山系多近东西向展布。地势上总体由北往南，大致呈北高南低的趋势，海拔高程在100～1200m之间，相对高差较大。本合同段主线整体式路基宽度34.5m，路基挖土方185万m3，路堤填筑土方192万m3。地质情况为石英质片岩或砂岩区，地表风化厚度不大，覆盖层为耕织土。
　　2、施工技术方法
　　2.1钻孔
　　钻孔是锚索施工中控制工期的关键工序。为确保钻孔效率和保证钻孔质量，采用潜孔冲击式钻机。钻机钻井时，按锚索设计长度将钻孔所需钻杆摆放整齐，钻杆用完，孔深也恰好到位。钻孔深度要超出锚索设计长度0.5m左右。
　　钻孔结束，逐根拔出钻杆和钻具，将冲击器清洗好备用。用一根聚乙烯管复核孔深，并以高压风吹孔，待孔内粉尘吹干净，且孔深不少于锚索设计长度时，拔出聚乙烯管，塞好孔口。
　　两种特殊情况的处理：
　　渗水的处理。在钻孔过程中或钻孔结束后吹孔时，从孔中吹出的都是一些小石粒和灰色或黄色团粒而无粉尘，说明孔内有渗水，岩粉多贴附于孔壁，这时，若孔深已够，则注入清水，以高压风吹净，直至吹出清水；若孔深不够，虽冲击器工作，仍有进尺，也必须立即停钻，拔出钻具，洗孔后再继续钻进，如此循环，直至结束。有时孔内渗水量大，有积水，吹出的是泥浆和碎石，这种情况岩粉不会糊住孔壁，只要冲击器工作，就可继续钻。如果渗水量太大，以至淹没了冲击器，冲击器会自动停止工作，应拔出钻具进行压力注浆。
　　塌孔、卡钻的处理。当钻孔穿越强风化岩层或岩体破碎带时，往往发生塌孔。塌孔的主要标志是从孔中吹出黄色岩粉，夹杂一些原状的（非钻头碎的、非新鲜的、无光泽的）石块，这时，不管钻进深度如何，都要立即停止钻进，拔出钻具，进行固壁注浆，注浆压力采用1.2MPa，浆液为水泥砂浆和水玻璃的混合液，24小时后重新钻孔。雨季，常常顺岩体破碎带向孔内渗流泥浆，固壁注浆前，必须用水和风把泥浆洗出（塌入钻孔的石块不必清除），否则，不仅固壁注浆效果差，还容易造成假象。
　　2.2锚索制作与安装
　　（1）锚筋体材料：主要以预应力锚索为主。
　　预应力锚索为钢绞线。
　　（2）锚筋体组装：锚筋体组装应遵守下列规定。
　　①锚筋体组装：钢筋体的组装必须搭设组装平台，平台高度不小于30cm。
　　②锚索编束时，每根钢绞线需顺直、不扭不叉、排列均匀。采用机械切割，严禁采用电弧切割，沿锚索体轴线方向自由段每1.5～2.0m设置一个隔离支架，锚固段每1.0～1.5m设置一个隔离支架，并在锚固段两隔离支架之间中部设一道紧箍环，采用16号铁丝绕制，不得少于两圈，保证锚索体保护层厚度不小于20mm。锚索编束（包括注浆管）应捆扎牢固，捆扎材料不宜用镀锌材料。锚索体自由段应按设计要求采用塑料套管，与锚固段相交处的塑料管管口应密封并用铅丝绑架。
　　③锚索体完成隔离支架与紧箍环的组装后，应在其底端接装导向帽，以便下锚顺利。导向帽采用铁丝绑接牢固，不得采用焊接。
　　④当采用二次补充注浆的锚索组装时，应同时装放二次注浆管和止浆密封装置。止浆装置应设在自由段和锚固段的分界处，并具良好可靠的密封性能。宜用密封袋作止浆密封装置，密封袋两端应牢固地绑扎在锚索上。并注意二次注浆管之锚固段内设花孔和封塞。
　　⑤压力分散型（拉压复合型）锚索锚固段钢质承载板与挤压套之间要求采用对拉栓接固定，各单元锚索应有明确可靠标记，以便采用差异分步张拉。
　　（3）锚索体防腐：锚索体防腐与隔离一般采用首先刷防锈油漆，然后涂脱水黄油，最后外套塑料套管处理。锚索体的防腐宜采用无粘结预应力筋和压力分散型锚头等技术，提高自由段的防腐等级和改善锚固段的工作状态。
　　（4）隔离支架：隔离支架应由钢质、塑料或其他对锚索体无损害的材料制作。
　　（5）塑料套管：塑料套管的材质、规格和型号应满足设计要求。套管尽量避免剪断和接头，如有接头应绑接牢固并作密封处理，确保不产生拉脱和破损现象。
　　（6）注浆管：注浆管需满足设计要求，具有足够强度，保证在注浆施工过程中注浆顺利，不堵塞、爆管或破损拉断。一次注浆管捆扎在锚索体中轴部位，注浆管头部距锚索体末端宜为50～100mm。若采用二次注浆，须另置注浆管。二次补充注浆管捆扎在防腐塑料套管外侧，二次高压注浆管与一次注浆管一起捆扎或采用同一管路，管口要求用胶布封堵严实，并按设计要求预留花管孔眼和安放止浆装置。
　　（7）自由段长度除满足设计要求外，应充分考虑张拉设备和施工工艺要求，一般预留超长1m。
　　（8）组装完成的锚索体应顺直分开，保证通风干燥。在运输和吊装过程中，应细心操作，不得损伤锚索体及其防护介质和组成部件。锚索安装由卷扬机和吊车提供吊运，人工安装。
　　2.3锚索组装质量要求：
　　①锚索编束时，严格依据设计尺寸下料，每股长度误差不大于±50mm。
　　②锚索顺直完好、无死弯硬折或严重碰割损伤，排列分布与编束绑架应符合设计要求。
　　③锚索自由段：防锈漆刷盖均匀，不见黑底；防腐油完全覆盖和填充锚索材料与外环层之间的空间；缠绕密封牢固严实。
　　④锚索自由段的塑料套管绑扎稳固密塞，具有足够强度，外观完好，无破损修补痕迹；注浆管安装位置正确，捆扎匀称，松紧适度；隔离(对中)支架、紧箍环和导向尖壳等分布均匀、定位准确，绑扎结实稳固。
　　⑤导向帽尺寸制作误差≤±5mm，接装定位误差≤±20mm。
　　⑥锚索组装完成应按锚索体长度和规格型号进行编号挂牌。
　　⑦压力分散型（拉压复合型）锚索锚固段所有钢质材料外露部分表面要求涂刷防锈漆保护。挤压套要求进行现场挤压抽样试验，抽样数量宜为1~2％，试验荷载一般不小于200KN；外锚头所用锚具也必须进行抽样试验，一般抽样数量为3~5％，并满足相关技术指标。
　　⑧锚索安装时锚索轴线误差±3°。
　　向锚索孔装索前，要核对锚索编号是否与孔号一致，确认无误后，再以高压风清孔一次，即可着手安装锚索。
　　安装下倾锚索比较简单，没有更多的技术问题。安装上倾和水平锚索时要注意以下四点：检查定位止浆环和限浆环的位置，损坏的，按技术要求更换；检查排气管的位置和畅通情况；锚索送入孔内，当定位止浆环到达孔口时，停止推送，安装注浆管和单向阀门；锚索到位后，再检查一遍排气管是否畅通，若不畅通，拔出锚索，排除故障后重新送索。
　　2.4注浆
　　采用全段一次性注浆工艺，根据设计要求，为提高锚固段的抗拔能力，计划采用二次高压注浆技术，即劈裂注浆。二次高压注浆的注浆材料选用水灰比0.45~0.5的纯水泥浆。一次常压注浆作业从孔底开始，直至孔口溢出浆液，即全段一次性注浆；一次常压注浆结束后，应将注浆管、注浆枪和注浆套管清洗干净。对止浆密封装置的注浆应待孔口溢出浆液后进行，注浆压力不宜低于2.5MPa。对锚固体的二次高压注浆应在一次注浆形成的水泥结石体强度达到5.0MPa进行，注浆压力、注浆数量和注浆时间可根据锚固体的体积及锚固地层情况确定，并分段依次由下至上进行。锚索孔注浆采用注浆机，注浆压力保持在1--2MPa。
　　2.5立锚墩
　　锚墩的作用是把锚具的集中荷载传递到岩面和调整岩面受力方向。为了使锚墩上表面与锚索轴线垂直，预先将一根外径与钻头直径相同的薄壁钢管和垫板正交焊牢，浇筑锚墩前将钢管的另一端插入钻孔即可。
　　2.6锚索的张拉
　　张拉锚索前需对张拉设备进行标定。标定时，将千斤顶、油管、压力表和高压油泵联好，在压力机上用千斤顶主动出力的方法反复试验三次，取平均值，绘出千斤顶出力（KN）和压力表指示的压强（MPa）曲线，作为锚索张拉时的依据。因国产压力表初始起动压强不完全相同，所以，标定曲线上必须注明标定时的压力表号，使用中不得调换。压力表损坏或拆装千斤顶后，要重新标定。若锚索是由少数钢纹线组成，可采用整体分级张拉的程序，每级稳定时间2~3min；若锚索是由多根钢纹线组成，组装长度不会完全相同，为了提高锚索各钢绞线受力的均匀度，采用先单根张拉，3天后再整体补偿张拉的程序。
　　2.7封孔注浆
　　补偿张拉后，立即进行封孔注浆。对于下倾锚索，注浆管从预留孔插入，直至管口进到锚固段顶面约50cm；对于上倾和水平锚索，通过预留注浆管注浆。孔中的空气经由设在定位止浆环处的排气管排出。
　　2.8外部保护
　　封孔注浆后，从锚具量起留50mm钢绞线，其余的部分截去，在其外部包覆厚度不小于50mm的水泥砂浆保护层。
　　为保质保量地按期完成施工任务，工地必须成立QC小时，自始至终每个阶段坚持采用科学的工作方法，制定一系列对策和实施办法，及时改善锚索体结构，积极改进施工工艺，采用先进的网络技术组织施工，尽量做到均衡生产，使钻孔、注浆、张拉、封锚等工序互不延误，交叉进行，并按统一表格做好施工记录。
　　3、结束语
　　该工程锚索施工完成后，曾多次下雨，边坡未出现坍落、变形，说明边坡已经稳定，工程效果明显。确保了公路运营安全，经济效益很明显。实践证明，锚索技术用于高陡边坡防护很有前途。
　　
　　参考文献
　　1.广乐高速T24标实施性施工组织设计；
　　2.《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）；
　　3.《公路路基施工技术规范》（JTGF10-2006）；
　　4.《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076-95）。
　　

《高边坡治理中预应力锚索施工技术探讨》

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