公路高邊坡施工中預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)的應(yīng)用

李運富

引言

預(yù)應(yīng)力錨索是利用錨索張拉力的施加，起到巖土體加固的作用，及使其狀態(tài)穩(wěn)定或改善內(nèi)部應(yīng)力狀況的一種支擋結(jié)構(gòu)。作為一種承受拉力的桿狀構(gòu)件，錨索主要利用鉆孔、注漿體在深度穩(wěn)定地層內(nèi)固定鋼絞線，通過張拉加固體表面鋼絞線出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力，來實現(xiàn)穩(wěn)定加固體及降低變形等問題的出現(xiàn)。自上個世紀(jì)40年代以后，預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)得到了廣泛地應(yīng)用，如隧道、地下工程、邊坡工程等。高邊坡施工作為公路工程建設(shè)的重要組成部分，在其施工中往往會出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象，將預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)直接用于滑坡治理，可有效提升公路工程質(zhì)量，延長公路工程施工年限。本文主要對預(yù)應(yīng)力錨索加固結(jié)構(gòu)類型、技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了分析與探究。

一、預(yù)應(yīng)力錨索加固結(jié)構(gòu)類型

錨索緊固頭通常在承力結(jié)構(gòu)物上進(jìn)行固定，也就是外錨結(jié)構(gòu)。通常選用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)作為外錨結(jié)構(gòu)，其具有多種不同結(jié)構(gòu)形式，施工結(jié)構(gòu)形式選擇必須嚴(yán)格按照加固邊坡巖土情況進(jìn)行確定，如樁、墻等。

1、預(yù)應(yīng)力錨索樁

錨索與錨固樁為預(yù)應(yīng)力錨索樁的重要組成部分，因預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)置于樁的上部，可約束樁變形現(xiàn)象，并對懸臂樁受力、變形狀態(tài)進(jìn)行有效改善，達(dá)到樁截面、埋設(shè)深度減少的目的。在滑坡治理、基坑支護(hù)及高填方支擋、高邊坡加固施工中預(yù)應(yīng)力錨索樁得到了廣泛地應(yīng)用。根據(jù)橫向變形約束地基系數(shù)伐對錨索樁進(jìn)行設(shè)計計算。其計算假設(shè)關(guān)系有兩點：第一，假設(shè)每根錨索樁可對相鄰2樁滑坡推力及巖土側(cè)向壓力進(jìn)行最大限度承受，其中滑坡推力、巖土側(cè)向壓力等為作用于樁上的力，這種情況下，可對樁體自身重量等不進(jìn)行計算；第二，樁、錨固段樁周巖、錨索等作為一個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，受橫向變形約束的彈性地基梁為樁，錨拉點樁位移等同于錨索伸長。

2、預(yù)應(yīng)力錨索地梁

在鋼筋混凝土條形梁、格子梁及錨索結(jié)合加固邊坡設(shè)置錨索鎖定頭，這種結(jié)構(gòu)被叫做錨索地梁，如圖1所示。

圖1 錨索地梁加固邊坡示意圖

這種結(jié)構(gòu)是通過錨索地梁，利用錨索上施加的預(yù)應(yīng)力向穩(wěn)定地層內(nèi)傳送，以此達(dá)到邊坡加固的作用。該結(jié)構(gòu)的特點為均勻受力等，在地基承載力不足或邊坡松散的情況應(yīng)用效果最佳。

3、預(yù)應(yīng)力錨索板

錨索板是指在鋼筋混凝土墊板和錨索結(jié)合加固邊坡上設(shè)置的錨索鎖定頭，在滑坡、邊坡加固中預(yù)應(yīng)力錨索板得到了廣泛地應(yīng)用。按照被加固邊坡地基承載力大小對預(yù)應(yīng)力錨索板面積進(jìn)行確定，其公式如上所示。

根據(jù)中心有支點單向受彎構(gòu)件進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索板內(nèi)力的計算，同時雙向進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索板布筋作業(yè)，并對連接預(yù)應(yīng)力錨索板和鋼墊板的部分承壓及沖切強度進(jìn)行計算。

二、工程案例

某公路工程施工路段路塹邊坡處于中低山貌區(qū)，斜坡狀為其地形，25度到35度之間為其坡度范圍。55厘米為地形相對高度，52厘米為邊坡開挖最大深度，850厘米到950厘米之間為地面標(biāo)高的平均范圍。該路段具有較為軟弱的邊坡巖石，極易出現(xiàn)風(fēng)化及泥化情況，通過數(shù)據(jù)顯示，滑巖層為其巖體形式，具有較差的坡體穩(wěn)定性，同時滑坡地段分布著較為豐富的地下水。為達(dá)到加固該公路高邊坡的目的，本文主要選用預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)進(jìn)行施工，利用OVM—4型夾片錨具進(jìn)行公路高邊坡預(yù)應(yīng)力體系的建立，同時選用高強低松弛鋼絞線、膠結(jié)式錨固段進(jìn)行施工。450KN為各個錨索設(shè)計噸位，相比設(shè)計噸位，超張拉應(yīng)力可控制在468KN左右。梁斜托、錨固段等為預(yù)應(yīng)力錨索的重要框架。9.5米為錨索固體段的長度，各個孔進(jìn)行4根鋼絞線的設(shè)計，選用C30鋼筋混凝土作為框架梁斜托，選用水泥砂漿（M40）作進(jìn)行內(nèi)錨固段施工。在孔口外設(shè)置梁斜托，其功能為將張拉力提供給錨索。

三、公路高邊坡施工中預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)的應(yīng)用

預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)作為公路高邊坡加固施工的重要組成部分，其技術(shù)水平的高低將直接影響到公路工程的整體質(zhì)量，甚至影響到公路事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。為此，在公路高邊坡施工中，相關(guān)部門及施工單位必須重視預(yù)應(yīng)力錨索施工，規(guī)范施工流程，采取科學(xué)有效的措施，有效提升施工質(zhì)量，實現(xiàn)公路建設(shè)的社會效益與經(jīng)濟效益。

1、設(shè)備選擇

因該工程具有高度較大、較陡的邊坡，可選用較強適應(yīng)性的輕型設(shè)備進(jìn)行施工，如YG800型全風(fēng)動潛孔鉆機。由于這種鉆機具有較輕的重量，可達(dá)到提升整機的目的。通過對鉆機方向、傾角等進(jìn)行有效調(diào)整，可對設(shè)計規(guī)定進(jìn)行最大限度滿足。因鉆機屬于全風(fēng)動動力，較為單一，在移動過程中較為便捷。在公路工程高邊坡施工中，嚴(yán)禁有水出現(xiàn)在鉆孔施工，為降低施工成本，增加施工效率，可選用污水鉆進(jìn)方式進(jìn)行施工，并對鉆孔配套設(shè)施進(jìn)行簡化。

2、鉆孔

作為錨索施工的重要組成部分，鉆孔施工中，公路錨索孔設(shè)計直徑為Φ115米，25度為其角度，3.5米x4米為錨索間距，15度為其坡度，由此可見，可選用風(fēng)動干鉆方式進(jìn)行鉆孔施工。應(yīng)確保鉆孔深度等與施工規(guī)定相符。定位、鉆進(jìn)及鉆孔沖洗為鉆孔的主要流程。定位是指鉆孔前，利用尺子進(jìn)行測量，并將鉆機專業(yè)鋼管設(shè)置在腳手架上，按照設(shè)計規(guī)定進(jìn)行定位施工。安裝就位鉆機后，應(yīng)對傾角、方位角進(jìn)行及時調(diào)整，確保其符合施工規(guī)定后，應(yīng)進(jìn)行鉆進(jìn)施工。選用統(tǒng)一配置的鉆桿進(jìn)行鉆進(jìn)作業(yè)，嚴(yán)格遵循錨索設(shè)計長度進(jìn)行鉆桿長度的確定，應(yīng)確保其整齊排列，放置過程中不能出現(xiàn)歪斜狀況。逐一對各個鉆桿進(jìn)行鉆孔施工，完成后，應(yīng)確保孔深與施工要求相符，并沖洗鉆孔?？蛇x用高風(fēng)壓管向孔底插入的方式進(jìn)行施工，可同時進(jìn)行插入與吹風(fēng)施工。

3、錨索組裝

鋼絞線為錨索組裝的材料（鋼絞線下料長度=錨固段長度+自由段長度+張拉段長度），下料長度偏差可控制在5厘米以下。鋼絞線通過除銹處理，隨后在組裝臺順直放置，可將一層防銹漆刷在自由段上，并進(jìn)行油脂涂抹。最后進(jìn)行PR防護(hù)管安裝，選用封口膠帶對鋼絞線自由端、錨固段連接位置進(jìn)行纏繞，利用鐵絲捆扎，防止管內(nèi)流入水泥漿。遵循施工規(guī)定，進(jìn)行鋼絞線的正確排列安裝，并在錨索間放置注漿管，錨索前進(jìn)行導(dǎo)向帽安裝。完成安裝錨索作業(yè)后，進(jìn)行編號牌的掛設(shè)。

4、放置錨索

錨索需在錨孔成孔進(jìn)行放置?？衫糜菜芰瞎芟蚩椎咨烊?，通過壓縮空氣將孔內(nèi)巖屑吹出，隨后在孔內(nèi)平放錨索，確保外露長度符合施工要求。在吹孔施工中，如出現(xiàn)碎石掉落，無法順利放入錨索，可先放置錨索再進(jìn)行吹孔作業(yè)。

5、錨索灌漿

作為錨索施工的重要階段，錨索注漿質(zhì)量的優(yōu)劣將對錨索承載力造成直接的影響。通常選用水泥漿、水泥砂漿進(jìn)行錨孔灌注施工，一定程度上水泥砂漿配合比與材料質(zhì)量將對錨桿粘結(jié)強度與防腐效果造成極大的影響。由于水泥砂漿具有較差的流動性，極易出現(xiàn)注漿管堵塞現(xiàn)象。為此，錨索注漿施工中，必須對水泥砂漿質(zhì)量、漿液性能等進(jìn)行充分了解。水泥漿體材料選擇必須遵循設(shè)計規(guī)定進(jìn)行，根據(jù)本工程實際情況，可選用普通硅酸鹽水泥進(jìn)行施工。二次高壓劈裂注漿法的應(yīng)用，可對地層錨固力進(jìn)行有效提升。完成錨孔鉆進(jìn)施工后，應(yīng)立即安裝錨索體及進(jìn)行錨孔注漿作業(yè)。二次劈裂注漿法，主要通過注漿強度進(jìn)行劈裂注漿時間的有效控制，并封堵二次注漿管錨固段，并進(jìn)行花孔設(shè)置。在二次注漿施工中，選用鍍鋅鐵管及鋼管作為高壓注漿管，根據(jù)摻入量進(jìn)行注漿材料的添加。

6、錨索張拉、鎖定及封錨

選用高強度、低松弛鋼絞線作為預(yù)應(yīng)力錨索邊坡施工的材料。520.8kN為錨索張拉控制力，張拉程度與設(shè)計規(guī)定相比，應(yīng)多出10%。按照錨索材料與鎖定力大小進(jìn)行張拉設(shè)備的選擇，選擇過程中應(yīng)對其通用性能進(jìn)行充分考慮。張拉設(shè)備在張拉施工前必須進(jìn)行標(biāo)定，千斤頂小于1000kN標(biāo)定時，可選用2000KN的壓力機，標(biāo)定數(shù)據(jù)和設(shè)計規(guī)定偏差必須控制在2%以下。張拉速度控制在每分鐘40KN左右，相比設(shè)計拉力，張拉力為其20%以下，逐級增加張拉荷載，直至完成張拉作業(yè)。完成張拉、鎖定作業(yè)后，必須及時檢查錨具、夾片及鋼絞線的質(zhì)量，鋼絞線可選用手砂輪機切斷，并進(jìn)行徹底清理作業(yè)，錨頭封閉可選用C30混凝土進(jìn)行施工。

四、結(jié)束語

綜上所述，隨著工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴大，越來越多的公路工程呈現(xiàn)出地質(zhì)復(fù)雜的特點，高邊坡施工作為公路工程加固施工的重要內(nèi)容，其施工是否符合施工規(guī)定，對工程建設(shè)質(zhì)量具有至關(guān)重要的作用?，F(xiàn)階段，因多種因素的影響，我國滑坡現(xiàn)象較為嚴(yán)重，并帶來了巨大的財產(chǎn)損失及人員傷亡。為此施工單位必須重視公路工程高邊坡施工，選用科學(xué)有效的技術(shù)進(jìn)行施工，如預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)，作為一種新型技術(shù)，該技術(shù)在公路高邊坡施工中的廣泛應(yīng)用與推廣，為災(zāi)害預(yù)防提供了強有力的技術(shù)保障。

（作者單位：鄭州市路通公路建設(shè)有限公司）