预应力锚索挡墙在高速边坡处理中的应用

王继平

(山西省公路局忻州分局，山西忻州 034000)

某高速位于陕北黄土高原南部，境内以少石多土的黄土台塬、黄土梁峁沟壑为主。K25+655～K25+760段左侧路堑边坡，地貌单元属黄土区黄土梁峁堆积亚区斜坡地貌，该山坡走向呈近北—南向，地形北低南高，坡度约37°，坡面较完整;边坡所开挖的地段位于山坡北坡中部，该地段坡面完整、地形呈斜坡状。坡体目前稳定。

1 边坡稳定性分析

拟开挖高边坡地貌单元属黄土区黄土梁峁堆积亚区斜坡地貌，开挖地段位于山坡北坡中部，边坡地势较高，工程地质条件和水文地质条件简单，无断裂及构造运动迹象，自然边坡整体稳定性较好，但是本段挖方边坡以新黄土和老黄土为主，土方量较大，开挖期间遇雨季侵水或受到施工中强烈震动易发生滑塌失稳，需进行相应加固防护措施。

分级开挖后，按照公路路基设计规范采用简化Bishop法进行稳定性验算，圆弧搜索最危险滑动面，未采取工程防护前计算安全系数为1.12，采取工程防护锚索挡墙后计算安全系数为1.31，满足高速公路规范对边坡稳定性的要求，施工后边坡处于稳定安全状态。

由于边坡地质主要以新黄土和老黄土为主，下伏强风化砂岩，开挖后，土方量较大，遇雨季侵水或受到施工中强烈震动易发生滑塌失稳，同时自然边坡较陡，因此为工程安全及降低边坡高度考虑，采用以下防护形式:

K25+655～K25+765段路堑左侧边坡第一级锚索挡土墙防护。K25+660～K25+745段路堑左侧边坡第二级锚索挡土墙防护。K25+695～K25+725段路堑左侧边坡第三级锚索挡土墙防护。

2 施工准备

根据地质勘查报告，摸清工程区域地质水文情况，编制施工组织设计，根据地质水文及施工机具、场地、技术条件制定施工方案，进行施工部署及平面布置，划分区段。按设计尺寸搭设钢管钻孔操作平台，满足锚索施工要求，按设计要求测量放线，确定锚孔位置，用红油漆标写。施工前在施工区域内设置临时设施，修建施工便道及排水沟，安装临时水电线路，搭设钻机平台，将施工机具设备运进现场并安装维修试运转，检查机械、钻具、工具等是否完好齐全。进行施工放线，定出桩基线和各个锚杆孔的孔位，锚杆的倾斜角。

3 施工工艺

1)锚孔测放。锚孔已在抗滑桩护壁及桩身混凝土浇筑前根据设计图纸提供锚索孔标高及位置预埋，预埋管采用φ160镀锌钢管，孔位误差不得超过±0.2 m;锚杆的孔斜度(倾角)误差不超过 ±2°。

2)钻孔设备。根据锚固地层的类别、锚孔孔径、锚孔深度以及施工场地条件等来选择钻孔设备。岩层中采用潜孔冲击成孔;在易于塌缩孔和卡钻埋钻的地层中采用跟管钻进技术。

3)边坡刷坡。从上至下开挖坡体，开挖一级便防护一级;并同时完成相应排水设施。

4)钻机就位。根据预埋孔位，准确安装固定钻机，并严格认真进行机位调整，使钻头顺利进入已预埋的锚索孔，设计锚索方向为垂直桩身水平向下15°，在施工过程中，钻孔倾角和方向应严格按照设计要求。

5)钻进方式。锚索钻孔采用风动钻进，严禁采用水冲钻进。确保锚索施工不会导致边坡岩体的工程地质条件发生变化和并保证孔壁的粘结性能。钻孔速度根据钻机性能和锚固地层严格控制，防止发生钻孔扭曲和变径等情况。

6)孔径孔深。钻孔孔径、孔深等严格按照设计要求，不得小于设计值。为确保锚孔直径符合要求，实际使用钻头直径应小于设计孔径。为保证锚孔深度，实际钻孔深度宜大于设计深度0.2 m。

7)锚孔清理。当钻进深度达到设计深度后，稳钻1 min～2 min后方可停钻。钻孔孔壁如果有沉碴及水体等粘滞物，须清理干净。钻孔完成后，使用高压空气将孔内岩粉及水体清除出孔外，避免降低水泥砂浆与孔壁岩土体的粘结强度。相对坚硬完整的岩体锚固，可采用高压水冲洗，其他情况不宜采用高压水冲洗。若锚孔中有承压水流出，水压、水量减小后可下安锚筋与注浆。

8)锚孔检验。锚孔钻造完毕，须经监理检验合格后，方可进行下道工序。孔径、孔深应符合要求，验孔过程中钻头平顺推进，不产生冲击或抖动，钻具验送长度应满足设计锚孔深度，退钻要顺畅无障碍，高压风吹验不应存在尘碴及水体明显飞溅现象。同时复查锚孔孔位、倾角和方位，全部锚孔施工分项工作合格后，即可认为锚孔钻造检验合格。

9)锚索体制作及安装。预应力锚索体由自由段、锚固段和外露张拉段三部分组成，用OVM-X型锚具锁定。锚索孔径φ=150 mm，锚索采用11根高强度低松弛的预应力钢绞线(φ=15.24 mm)制作，钢绞线的截取长度为锚固段+自由段+1.5 m外露张拉段，钢绞线强度Rb=1 860 MPa。安装前，要确保每根钢绞线顺直，不扭不叉，排列均匀，除锈、除油污，对有死弯、机械损伤及锈坑处剔除。自由段的锚索束每隔1.0 m用铁丝绑扎，涂刷防锈油或其他强力防腐涂料，套波纹管，并将管内注满黄油，两端外绕工程胶布封闭，每米绑扎一个架环对中支架固定。锚固段每隔1.0 m设一个扩张环。扩张环用厚20 mm的聚氯乙烯塑料板加工而成，两个扩张环之间用细铁丝绑扎锚索。锚索体安装前再次用高压风吹孔，然后用人工缓缓将锚索体放入孔内，用钢尺量测出锚孔外露出的钢绞线长度，并计算孔内锚索长度，确保锚固的有效长度。

10)锚固注浆。锚固注浆采用M40水泥砂浆，使用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水泥砂浆的水灰比应通过试验确定，浆液要搅拌均匀，随搅随用。锚索安装时应先将注浆管出口用胶布封住，以免阻塞。注浆的时候采用孔底返浆法一次注浆，注浆结束前稳定5 min～10 min。实际注浆量一般要大于理论注浆量，或以锚具排气孔不再排气并且有孔口浆液溢出浓浆作为注浆结束的标准。一次注不满或注浆后产生沉降时，要及时补充注浆，直至注满为止。注浆结束后，应将注浆管、注浆枪及注浆套管清洗干净，并同时做好注浆记录。

11)锚头楔体的制作。锚头楔体按设计要求采用C25钢筋混凝土与承压板整体浇筑。承压板长宽分别为0.3 m×0.3 m，厚度为2 cm;楔体长宽分别为0.4 m×0.4 m，厚度不小于30 cm;钢筋采用Φ14钢筋，钢筋接头应错开。如锚索与锚头楔体箍筋相干扰，局部调整箍筋的间距。混凝土浇筑时，尤其在锚孔周围，钢筋较密集，应仔细振捣，保证混凝土的振捣密实。锚头楔体混凝土与承压板同时浇筑，锚头顶面必须与锚索轴线垂直。

12)锚索张拉及锁定、封锚。锚杆施工前应先进行拉拔试验，取得锚固段地层与砂浆锚固体间的极限抗剪强度，以确定设计参数是否满足锚固工程稳定，安全的需求，进而确定是否需进行锚固段长度修正。

锚索张拉分五级进行，各级张拉力分别为设计张拉的25%，50%，75%，100%及110%，每级间隔2 min～5 min，最后一级间隔30 min，同时分别记录每级张拉时钢绞线的伸长量。为克服多种因素造成的预应力损失，初次张拉锁定后30 d左右，进行一次补偿张拉，锁定后从锚具量起，留出长5 cm～10 cm钢绞线，用机械切割多余的钢绞线，严禁采用电弧烧割。最后用水泥净浆注满锚垫板及锚头各部分空隙，然后用不低于20 MPa的混凝土封锚，施工时应防止锈蚀并兼顾美观。

4 施工注意事项

1)锚索制作的钢绞线必须符合现行国家标准的有关规定。钢绞线从盘丝上按设计长度截取，不得焊接。编束时确保每根钢绞线始终均匀排列，平直、不扭不叉。有死弯、机械损伤、严重锈蚀及电烧伤的严禁使用。截断时应使用机械切割，严禁电弧切割，编束前要清污除锈。

2)锚孔注浆和锚梁混凝土达到设计强度的70%时才能进行张拉，张拉前必须对张拉机具进行标定，避免出现应力误差。

5 结语

预应力锚索挡墙在边坡防护中应用较为广泛，施工时应严格依照设计，根据施工规范做好施工前的准备，并把握施工要点，确保施工质量满足设计及规范要求。

［1］赵晓彦.土质边坡特性及其锚固设计理论研究［J］.岩石力学与工程学报，2005(4):37-38.

［2］李海光.新型支挡结构设计与工程实例［M］.北京:人民交通出版社，2004.