高边坡预应力锚索施工技术要点

　　摘要：本文通过介绍预应力锚索应用在加固高边坡施工时的主要施工工艺，并提出一些保证施工质量的控制措施，确保施工安全和边坡稳定。对类似工程有一定的借鉴意义。
　　关键词：高边坡；锚索；张拉；施工
　　一、工程设计概况
　　某高速公路A1合同段某段从山腰通过，路堑边坡达50余米高，每10m设1个平台，设计坡率:第1、2、3级为1：0.5；第4、5级为1：0.75。本标段路堑高边坡防护设计采用压力分散型锚索，在4级、5级坡面上设置预应力锚索框架，锚索长度为30m，其中锚固段长14m；每孔锚索共3个单元，每个单元由2根无黏结钢绞线内锚(通过特制挤压簧和挤压套对称锚固，单根连接强度大于200kN)于钢质承载体组成，预应力锚索为ASTMA416-87a标准1860级￠15.24mm高强低松弛钢绞线;锚具为HVH型。
　　二、预应力锚索试验
　　在预应力锚索正式施工前，应进行锚索的抗拉破坏试验，以验证设计所采用的锚索的设计参数和施工工艺的合理性以及锚索的安全系数，并在锚索施工前及时向设计单位提交试验报告，以验证和调整设计。
　　三、施工工艺流程
　　施工工艺流程:测量放线→边坡开挖修整→搭设施工平台→钻孔与清孔→锚索制造与安装→压浆→框架梁制作→锚索张拉与锁定→封锚。
　　1.测量放线
　　根据各工点工程立面图，按设计要求，测放边坡开挖坡面线，自上而下待各级边坡开挖修坡完成后再测放该级边坡上的锚孔位置，并标桩定位。锚孔位置误差不得超过±20mm。如遇既有刷方坡面不平顺或特殊困难场地时，需经设计监理单位认可，在确保坡体稳定和结构安全的前提下，适当放宽定位精度或调整锚孔定位。
　　2.边坡开挖与修整
　　边坡开挖必须按设计要求进行，分层、分级开挖，严格做到开挖一级，支护一级，上一级未支护完，不得开挖下一级。避免因边坡暴露时间过长而造成新的危害。边坡开挖方法：土质边坡采用挖掘机械开挖，人工清理；岩质边坡采用小药量松动爆破清除，用风镐或挖掘机锤头对边坡进行修整。边坡上的悬石和松石必须及时清除以防落石危及作业安全。边坡开挖修整的坡度及平面位置应符合设计要求。
　　3.搭设施工平台
　　为满足施工设备安装及施工操作需要，必须架设施工平台。施工平台采用45mm钢管脚手架及木枋塔设，平台宽为3～５m，每层高度满足钻孔施工相应，以便于设备安装钻孔对位为宜。平台应加固，能承受3T以上的水平推力。每层平台临空面安装安全防护栏并挂安全网。各层平台间搭设上下梯步，梯步两侧安装安全防护栏。
　　4.钻孔与清孔
　　钻机严格按照设计孔位、倾角和方位准确就位，并保证设备稳定性，采用测量角具控制角度，钻孔倾角和方位应符合设计要求，倾角允许误差位±1.0°，方位允许误差±2.0°。钻孔设备根据地层条件、孔深及孔径选用相应的钻机配套，钻进方法：土层一般采用回转钻成孔，采用取芯干钻或螺旋钻进，不宜采用清水钻进，以防止钻孔塌孔及土质边坡沁水滑塌。岩石一般采用气动冲击钻孔成孔，且钻进过程严禁开水冲钻及冲洗孔壁，同时应严格控制钻进速度，防止钻孔偏斜、扭曲或变径。钻进过程中要认真做好施工记录，如实反应钻进工作情况及钻进过程中的地层变化，钻进状态（钻压、钻速）、地下水等特殊情况。同时应将取出的土体与设计所认定的土体加以对比，有偏差时应及时修改其设计参数。钻孔孔径、孔深不得小于设计值，并超钻50cm。钻孔达到设计深度后，必须使用高压空气(风压为0.2～0.4MPa)将孔中岩粉及水全部清除，以免降低水泥浆与孔壁岩体的黏结强度。若遇钻孔中有承压水流出时，待水压、水量变小后方可下锚索。钻进过程若遇塌孔应立即停钻，并进行注浆固壁处理(灌浆压力为0.10～0.20MPa)，待水泥浆凝固后，重新钻进或采用跟管钻进工艺，以保证锚索顺利下入锚孔。
　　5.锚索体制作及安装
　　预应力锚索体由锚梁(锚墩)、自由段、锚固段和安全段4个部分组成。采用压力分散型锚索，由3个单元锚索组成，每个单元锚索分别由2根无黏结钢绞线内锚于钢质承载体组成，钢绞线通过特制的挤压簧和挤压套对称地锚固于钢质承载体上，要求单根的连接强度大于200kN。钢质承载体要求采用45号钢材加工制作，其厚度不小于2cm。
　　使用的锚索钢绞线规格质量必须符合设计要求，并经抽检合格。按设计图在施工现场编索。预应力锚索采用ASTMA416-87a标准1860级￠15.24mm高强度、低松弛、无黏结预应力钢绞线。安装前，要确保每根钢绞线顺直，不扭不叉，排列均匀，对其除锈、除油污，将有死弯、机械损伤及锈坑处的剔出。锚索下料长度按下式确定：
　　L=Ls+Lm+Ld+d
　　其中：L—预应力钢铰线下料长度；Ls—锚索实际孔深；Lm—锚墩（格构梁）及锚具厚度；Ld—千斤顶长度；D—预留长度。
　　实际施工中下料长度为孔深再加1.5m，已能够满足该工程的设计及所用设备要求。钢铰线的切割采用砂轮切割机切割，严禁采用氧气和电焊切割。
　　锚索制作在现场平坦地段预制，根据各支护段及各孔设计要求，分别编制锚索。按每束长度下料，平顺放于干净平整的场地，逐根检查钢铰线有无损伤，同时应进行防锈措施。然后量出锚固段和自由段的长度，作好标记，将钢铰线插入导向帽内，在锚固段按设计安装隔离架，注浆管沿隔离架中心孔穿过，沿锚索体轴线方向每1.0～1.5m设置一架线环，保证锚索体保护层厚度不小于20mm。锚索按自由段按照三层防腐要求进行，即船底漆、防腐油脂、塑料套管、制作。制作好的锚索应妥善保管，防止污染和破坏。对编好的锚索，根据不同类型的锚索分类编号，堆放在通风、干燥之处妥善保管。在锚孔施工完毕并经过检验合格后，及时对号入座进行锚索安装和灌浆。
　　安装锚索体前再次认真核对锚孔编号，确认无误后再用高压风吹孔，用钻具进行锚索孔检查，确定孔底清洁、孔壁无卡塞现象后方可进入下锚工序，以确保下索的顺利进行。为预防下索中弯折锚索，采用脚手架在锚孔倾斜的垂直面搭设导向架，将编好的锚索用人工运到孔口，缓缓将锚索送入孔内，下入锚索应预防锚索扭曲，如下索中途受阻，须将锚索退出，用钻机扫孔后重新下索。用钢尺量出孔外露出的钢绞线长度，计算孔内锚索长度(误差控制在50mm范围内)，确保锚固长度。
　　6.压浆
　　由于在锚索体制作中已将锚索自由段的各根钢绞线用PVC管封闭以及在锚固段和自由段交接处设止浆环，锚索采用一次灌浆工艺，灌浆设备为2UB4.5压浆泵，浆液采用1:1水泥砂浆，水灰比为0.45，浆体强度不得低于40Mpa，注浆压力保持在2MPa左右;采用孔底返浆方法，即注浆从孔底开始，连续进行，直至孔口溢出新鲜浆液，且严禁抽拔注浆管或孔口注浆，如发现孔口浆面回落，应在30min内进行孔底压注补浆2～3次，确保孔口浆体充满。若锚固段遇土质或砂土状强风化岩层且富水时，应采用二次高压劈裂注浆法来提高地层锚固力。注浆结束后，将注浆管、注浆枪和注浆套管清洗干净，同时做好注浆记录。
　　7.框架梁（锚墩）制作
　　框架梁（锚墩）是一个把锚索预应力荷载均匀地传递到岩体的受压构件，应根据设计施工图要求制作。框架梁（锚墩）施工顺序为先下方后上方，先中间后两边，根据放样结果，分层分块进行格构钢筋绑扎及模板支护浇筑。
　　在一个框架单元锚索注浆完成后即可绑扎钢筋、立模、浇筑框架梁和锚斜托。模板采用钢模、钢管支撑，内设拉杆加固。钢筋安装时，必须将锚索穿人波纹管内，并将波纹管准确地固定于框架梁钢筋网上。锚斜梁承压面应平整，并与锚索的轴线垂直。锚垫的铁件采用与锚具配套产品。
　　8.锚索张拉及锁定
　　通过现场张拉试验，确定张拉锁定工艺。锚索的张拉及锁定分级进行，严格按照操作规程执行。
　　8.1锚索张拉在内锚段灌浆和格构砼达设计龄期后3天内完成。张拉前，要计算每根锚索的理论伸长值。
　　8.2首先安装工作锚具、限位板、夹片、千斤顶及工具锚，安装前工作锚具的锥形及夹片表面应保持清洁，为便于卸下工具锚，工具锚上孔的排列位置须与前端工作锚的孔位一致，不允许在千斤顶穿心孔中钢绞线发生交叉现象。
　　8.3锚索张拉分两个阶段，第一阶段张拉到50%设计荷载第二阶段将锚索张拉到设计超张荷载，锚索张拉分级如下：
　　预紧张拉→50%设计荷载→75%设计荷载→设计荷载→设计超张荷载（最终锁定）。
　　8.4预紧张拉合格后，由大千斤顶分级整体张拉。每一级张拉稳压10min，最后一级张拉稳定20min。张拉时应记录每一级荷载伸长值和稳定过程中的伸长值，且与理论伸长值进行比较。实测伸长值不得大于理论伸长值10%，小于5%，否则应查明原因并作相应的处理。锁定时，钢绞线回缩量不大于5mm或荷载损失不大于5%张拉过程中，应准确记录油压表编号、读数、千斤顶伸长值、夹片外露段长度等。
　　8.5在设计张拉完成6～10d后再进行一次补偿张拉，然后加以锁定。补偿张拉后，从锚具量起，留出长5～10cm钢绞线，并将其余部分截去(须用机械切割，严禁使用电弧烧割)。用水泥净浆注满锚垫板及锚索各部分空隙，然后对锚头采用不低于20MPa的混凝土进行封锚，以防止锈蚀和兼顾美观。
　　3.8.6及时做好张拉记录，请监理工程师验收签证。
　　9.封锚
　　张拉结束后进行封锚浇筑施工，封锚前应将锚绞线上露头、钢垫板表面水泥浆及锈蚀等清除干部，并将与锚墩结合面凿毛，涂刷一层环氧基液，然后安装模板浇筑锚固头封锚。以防止锈蚀和兼顾美观。
　　四、结语：
　　预应力锚索加固技术已广泛应用于公路建设高边坡及各类工程建设边坡以及地质灾害防治工程滑坡等支护工程领域中，其技术含量较高、施工难度较大，但施工工艺较为成熟。然而，在施工过程中必须严格按照设计要求及相关施工规范、操作技术规程及质量验收标准进行施工及工序质量控制，并做好施工安全的防范措施，强化工序检验，才能保质、保量、安全地完成设计施工任务和保证支护结构的安全有效。
　　参考文献：
　　[1]陈育书.岩土锚固力的确定及应用[J]公路交通科技，2005，22(10).

《高边坡预应力锚索施工技术要点》

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