预应力锚索在高边坡病害治理中应用

论预应力锚索在高边坡病害治理中的应用
摘要：随着西部大开发战略的实施,在山区进行铁路、公路、水利等基础设施建设时,不可避免遇到边坡病害的问题。

尤其高速公路路基宽、线路长,近几年在山区进行建设过程中边坡病害问题十分突出。

本文以工程实例探讨了预应力锚索在高边坡病害治理中的应用，包含设计方案、施工工艺和工程质量评价等方面的内容，供相关工作人员参考。

关键词：预应力锚索，高边坡病害治理，应用。

中图分类号：x734 文献标识码：a 文章编号：
一、工程概况
某高边坡位于某市山区南部，坡规划在试验区内建设部分建筑工程，包括高位水池和试车台。

截止2001 年11 月30 日742 平台以上所有边坡开挖完毕。

2002 年4 月开始开挖标高742 m 平台以下发动机试车台，当下挖至8～10 m 深时，在经2002 年5月3 日一场雨后平台发生滑塌，施工因此停止。

同时在标高800 m 平台位置也发现细微裂缝，至2002年8 月19 日此裂缝已完全贯通，并产生明显下错。

二、试验区工程地质概况
该高边坡主要由花岗岩构成，山梁走向近南北，山坡走向北东，受构造面和风化影响，山坡上缓下陡。

地表覆盖残坡积粘砂土夹碎石，厚3～5 m，其下为强风化的花岗岩，呈碎石、块石状，厚10～20 m。

再下为中风化花岗岩，受多期构造影响，岩体构造面十分发
育，其中近东西向的断层成为该边坡变形的重要控制软弱带。

三、设计方案
3.1 预应力体系的选择
根据设计要求，我们选用新型系列的具有更高锚固力的hvm(海威姆)夹片锚具、直径f 15.24 mm、标准强度为1 860 mpa 的高强度低松弛预应力钢绞线和水泥砂浆胶结式锚固段组成预应力锚固体系。

3.2 锚索参数设计
在 1～5 级边坡设有68 片框架，每片框架设两根竖肋和两根横梁，横梁和竖肋交点处设预应力锚索1 束，共计272 束锚索，锚索孔径f 130 mm、间距4 m、倾角为25°，每束锚索采用7 根钢绞线，设计拉力900 kn。

在 6～9 级边坡设有39 片框架，每片框架设两根竖肋和两根横梁，横梁和竖肋交点处设预应力锚索1 束，共计156 束锚索，锚索孔径f 130 mm、间距3 m、倾角为25°，每束锚索采用7 根钢绞线，设计拉力900 kn。

锚索抗滑桩 11 根，截面为2 m×3 m，每根桩2束锚索，共计22 束锚索。

锚索孔径f 130 mm、水平间距1 m、倾角25°，每束锚索采用9 根钢绞线，设计拉力1 125 kn。

在实际施工时两根锚索孔外撇2°，以避免在锚固段产生群锚效应。

四、施工工艺
4.1 预应力锚索施工设备
成孔设备采用md—50 型钻机3 台；动力设备采用 p600 型0.7 mpa18 m3 英格索兰空压机2 台；注浆设备采用 ubj-2 型砂浆挤压泵1 台；张拉设备采用 ycj250-200 型千斤顶1 台。

4.2 预应力锚索施工工艺流程
预应力锚索施工工艺流程如下图所示。

4.3 预应力锚索施工工艺
(1) 钻进成孔
①根据边坡坡率和每级平台的实际宽度，脚手架搭设成方便钻机移动的工作平台。

采用3 台md—50 型钻机配ingersoll—rand 高频冲击锤体钻进工艺成孔。

②严格按照实际锚索孔定位进行钻机就位，钻机固定前按照设计孔位倾角和方位角用量角器和罗盘进行精确量测，待钻机固定后再进行复测。

成孔按照设计要求为：水平偏差和垂直高差均为±30mm，倾角25±1°之间。

③根据不同地层采用外平钻头配 ingersoll-rand高频冲击锤体和偏心锤头配无锡冲击锤体跟管钻进联合作业，避免卡钻、掉块和漏风现象发生，以提高锚索孔成孔效率。

④钻进过程中认真记录岩粉情况，并根据岩粉鉴定结果确定最终成孔深度，确保锚固段设计长度。

⑤钻进过程中严禁开水钻，以避免对边坡稳定造成新的隐患。

当钻孔作业遇塌孔时，立即停钻，拔出钻杆跟管钻进或进行固壁灌浆处理，待 24 h 后重新钻进。

⑥成孔过程中用高压风对钻孔清洗，避免抱钻。

⑦在成孔后用高压风对钻孔清洗，保证钻孔干净，确保砂浆体和锚索孔壁间的有效锚固力。

(2) 锚索编制与安装
锚索采用强度为 1 860 mpa 的高强度低松弛预应力钢绞线，施工过程中从以下几方面做好管理：
①平整锚索编制施工场地，制作支架以放置切割好的钢绞线，避免锚索直接接触地面。

②钢绞线实际下料长度应比设计锚索孔深长2 m 作为张拉段，切割采用砂轮机，禁用电焊切割。

③自由段塑料套管选用聚氯乙烯软管分别套入每一根钢绞线，套管内空间充填无粘结预应力筋专用防腐润滑脂。

自由段与锚固段结合位置软管必须用胶带和细铁丝绑扎紧，防止水泥砂浆由此进入。

锚固段每隔2 m设一架线环，用细铁丝与钢绞线联接，架线环中间用铁丝绑扎紧作为紧箍环。

自由段每隔3 m设一架线环，中间不做紧箍环。

锚固段最前端使用100 mm 长f 60 钢管做为导向帽将7 根钢绞线焊接在一起，钢管另一头做成圆锥状方便下锚。

④确良锚索编制好后，检查总长度、锚固段长度、钢绞线有无交叉或重叠，并进行编号。

下锚时确保锚索编号与锚索孔号对应。

⑤人工下锚。

(3) 注浆
采用 ubj—2 型砂浆挤压泵进行注浆，注浆压力控制为0.4～0.5
mpa，采用标号不小于m25 的砂浆。

配合比：水泥∶砂＝1∶1，水灰比0.38～0.45。

为了保证锚索内锚固段砂浆质量，采取以下措施：
①严格控制水泥、砂子和用水量，掌握好配比和搅拌质量。

②注浆前先用清水或水泥清浆湿润压浆管壁。

③注浆时采用反向压浆工艺。

将压浆管随同锚索下到孔底，使用高压注浆泵由孔底开始向外反向压浆，随着注浆量的不断增多，边注浆边缓慢向外拔注浆管，保证锚固段注浆饱满。

由于自由段钢绞线受软管和所充填油脂保护，注浆可连续进行。

(4) 浇筑框架梁、抗滑桩
待框架、抗滑桩钢筋绑扎完毕，浇筑混凝土前应安装好锚垫板、螺旋筋并调直锚索与水平成25°。

(5) 施加预应力及锁定
待框架梁、抗滑桩混凝土强度达到 28 d 设计强度后可进行锚索张拉锁定。

采用ycj250－200 型张拉千斤顶和电动油泵分两次张拉。

张拉工艺如下：
①先用 10%设计拉力进行预张拉，对锚索起到调直和对中作用，同时消除由于进入自由段少许砂浆产生的摩阻力；
②锚索张拉共分 5 级进行，除最后一级超张拉(超张拉量为1.1 倍设计拉力)稳定10～20 min 外，其余每级需稳定5 min，并记录每一级钢绞线的伸长量。

张拉时采用对称张拉，避免产生过大次应力；
③第一次张拉完毕后，经过大约 15 d 时间后，进行第二次张
拉，以补偿由于土层和框架梁受压缩变形、钢绞线松弛、锚索滑移、温度变化和锚具自身变形等因素引起的预应力损失。

(6) 封锚
第二次张拉完毕后，孔外锚索预留 20 cm，多余部分用砂轮机切割，用c20 混凝土封闭锚头。

制作锚头时应保证混凝土与岩面紧贴，并保证承压面与钻孔轴线垂直。

五、工程质量评价
在施工完成后由煤炭科学院西安分院对所治理施工的第一期工
程ⅰ区进行深孔和地面观测点综合位移监测。

从监测资料分析，高边坡趋于稳定甚至产生回弹现象，病害治理取得预期效果，为后续工程的顺利实施打好了基础，赢得了时间，得到了业主的好评。

六、结束语
由于该滑坡是在发展至严重阶段被迫整治的，工期施工有抢险应急性质，需立即生效的抗滑措施，因此施工工期非常紧张。

采用预应力锚索施工工艺治理滑坡，缩短了施工工期，防止了大动破坏，为ⅱ期工程根治滑坡赢得了时间，打好了基础。

施工的具体实践及治理效果证明，采用预应力锚索技术治理滑坡安全可靠、工艺简单、可行性好，为治理滑坡的一个行之有效的工程措施，采用的施工工艺科学、先进，值得推广。

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