谈高边坡预应力锚索施工技术

李东升

山体滑坡或土石滑落在中国南方的很多区域由于自然和人为的各种因素影响经常发生，是山区铁路、公路的主要病害之一，对山区铁路、公路建设和交通设施危害极大。新建杭甬铁路客运专线五峰寺隧道入口由于地处废矿遗留的边坡处，在施工过程中就出现了山体滑坡和碎石滚落现象，但通过细致的地质调查、钻探，分析山体滑坡的原因，采取了预应力锚索结合坡面主动防护的综合治理方案，取得了良好的效果。

1 工程实例

新建杭甬铁路客运专线五峰寺隧道入口处由于浙江省宝业集团废矿治理工程施工，致使隧道进口顶部形成一近乎直立台阶状坡面，坡顶距离隧道拱顶约为60 m，坡度约为1∶0.3～1∶0。为保证坡体稳定性以及减小其对今后运营安全的影响，设计采取了先对坡面进行刷坡处理并清除表面危石，之后采用预应力锚索+坡面设主动防护网对此边坡进行加固防护。本文仅着重介绍预应力锚索施工技术。

2 主要工程材料

2.1 锚索体材料规格及参数

预应力锚索设计标准:锚索按设计要求采用3根φ15.24 mm高强度低松弛钢绞线制作，钢绞线强度Rb=1 860 MPa、张拉控制力为930 MPa，采用OVM15-3型锚具锁定。

1)预应力钢绞线采用无锡金羊金属制品有限公司生产的φ15.24 mm高强度低松弛钢绞线。2)锚具和垫板:锚具采用开封泰利预应力有限公司生产的OVM15-3型锚具，垫板采用200 mm×200 mm厚15 mm钢板加工而成。3)锚索体结构:预应力锚索体由承压板、自由段、锚固段和张拉段四部分组成。

2.2 水泥

锚索体注浆水泥采用浙江金首水泥有限公司生产的525号旋窑普硅水泥。所用水泥必须取样送检合格后方可使用。

2.3 外加剂

为了提高早期强度且不影响后期强度，缩短锚索施工周期，增加浆体流动性，采用了苏州生产UNF-5型高效减水剂(最佳掺量为水泥重量的0.6%)。

3 预应力锚索施工要点

主要施工工艺流程为:边、仰坡坡面清理→脚手架搭设→孔位测放→钻机就位→钻孔、清孔→锚索制作、安装→注浆→浇筑锚墩→锚索张拉、补张拉→锁定→封锚。

3.1 坡面处理

在施作预应力锚索前必须对隧道进口仰坡进行处理，清理坡面及坡顶松动岩石和危石。由于该工点为采石场，其既有开挖面不规则，根据设计图纸要求，如坡面岩体稳定，可按稳定岩体坡面进行锚索的施工，禁止爆破，以减少对既有边坡的扰动。经过现场实际观察，第三、四台阶岩体基本稳定，在施工预应力锚索前只需将表面危石、浮石处理后即可进行预应力锚索施工;第二台阶左右两侧岩体较为破碎，局部有裂隙，在施工前应先清除其表面危石、浮石后，采用“锚、网、喷”将其封闭，再进行预应力锚索施工。

3.2 脚手架搭设

脚手架搭设应在仰坡按设计要求完成刷坡和防护后进行。均采用φ50×3.5 mm钢管进行搭设。

脚手架搭设应根据坡面实际情况进行设置，内侧必须紧贴坡面，并在坡面上按1.2 m×1.2 m设置锚杆与脚手架连接牢固。脚手架必须配合施工进度进行搭设，一次搭设高度不应超过相邻连接锚杆以上两步，保证搭设过程中稳定。

3.3 锚孔测放

根据“五峰寺隧道进口仰坡坡面防护正面展式图”，按设计要求，将锚孔位置准确的测放在坡面上，孔位偏差不得超过±20 mm。

3.4 钻孔设备

采用潜孔钻钻进成孔。钻孔孔径为130 mm。

3.5 钻机就位

根据坡面测放孔位，准确安装固定钻机，并严格认真进行机位调整，确保锚孔开钻就位纵横误差不超过±50 mm，高程误差不超过±100 mm，钻孔倾角和方向符合设计要求，倾角允许误差±1.0°，方位允许误差 ±2°。

3.6 钻进方式

钻孔要求干钻，禁止采用水钻，以确保锚索施工不致于恶化边坡岩体的工程地质条件和保证孔壁的粘结性能。钻孔速度根据使用钻机性能和锚固地层严格控制，防止钻孔扭曲和变径，造成下锚困难和其他意外事故。

3.7 钻进过程

钻进过程中应对每个孔的地层变化，钻进状态(钻压、钻速)、地下水及一些特殊情况做好现场施工记录。如遇到塌孔、缩孔等不良钻进现象时，须立即停止钻进，及时进行固壁灌浆处理(灌浆压力0.1 MPa～0.2 MPa)，待水泥浆初凝后重新扫孔钻进。锚孔倾角为 20°。

3.8 孔径孔深

钻孔的孔径、孔深要求不得小于设计值。为确保锚孔直径，要求实际使用钻头直径不得小于设计孔径。为确保钻孔深度，要求实际钻孔深度大于设计深度0.2 m以上。

3.9 锚孔清理

钻进达到设计深度后，不能立即停止钻进，要求稳钻1 min～2 min，防止孔底尖灭，达不到设计孔径。钻孔孔壁不得有沉碴及水体粘滞，必须清理干净，在钻孔完成后，使用高压风将孔内岩粉及水体全部清除出孔外，以免降低水泥砂浆与孔壁岩体的粘结强度。若遇锚孔内有承压水流出，待水量、水压变小后方可安装锚筋与注浆，必要时在周围设置排水口进行处理。

3.10 锚孔检验

锚孔钻进结束后，须经现场监理对孔深、孔位、倾角和方向检验合格后方可进行下道工序施工。并在孔口处安装长0.5 m外径为130孔口定位钢管。

3.11 预应力锚索参数校验

锚索施工前应进行拉拔试验，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的稳定、安全的需求，进而确定是否需要进行锚固段长度修正。拉拔试验必须有施工单位、监理单位、设计单位相关人员共同参与并验收。

3.12 锚索体制作

锚索制作应按设计孔深进行制作并进行编号，确保锚索编号与孔号一致。锚索按设计要求采用3根φ15.24 mm高强度低松弛钢绞线制作，制作锚索时，钢绞线的下料长度为:锚固段+自由段+1.5 m外露张拉段。钢绞线均采用无齿锯切割。

锚索应进行防锈、防腐处理。锚固段锚索应清污防锈，锚索自由段应涂防腐剂、外套φ22 mm聚乙烯塑料套管隔离防护。张拉段锚索也应涂防腐剂，并套波纹管。钢绞线全长每隔1.0 m设置一个扩张环，锚固段在两扩张环间用铁丝扎紧，扩张环应用铁丝固定。

3.13 锚索体安装

安装锚索前必须核对锚索编号与孔号是否一致，确认无误后，再以高压风清孔一次，经现场监理合格后即可安装锚索。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、机械损伤及锈坑处必须剔除。

安装锚索时必须注意以下几点:

1)检查定位止浆环和限浆环的位置。2)检查排气管的位置和通畅情况。3)安装锚索时，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。4)锚索安装到位后，再检查一遍排气管是否通畅，若不通畅，拔出锚索重新安装。5)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50 mm范围内)，确保锚固长度。

3.14 注浆

锚索孔注浆材料为M35水泥砂浆。注浆采用孔底返浆法，注浆压力不小于0.6 MPa～0.8 MPa。孔内注浆为一次注浆，砂浆灌注应饱满密实，水泥砂浆凝固收缩后，孔口应进行补浆。

3.15 锚墩施工

锚墩是一个受压构件，它把锚具的集中荷载传递到岩面。此外，锚墩还具有调整岩面受力方向的作用，为了使锚墩上表面、锚头与锚索轴线垂直，在浇筑混凝土前必须先将垫板与孔口定位钢管正交焊接在一起。

3.16 张拉

张拉必须在锚孔注浆达到设计强度的70%后进行，张拉前必须对张拉等进行标定，避免出现应力误差。

锚索张拉分五级进行，各级张拉力分别为设计张拉力的25%，50%，75%，100%，110%，每级间隔 2 min ～5 min，最后一级间隔30 min，并分别记录每级张拉时钢绞线伸长量。为克服地层徐变等因素造成的预应力损失，第一次张拉锁定后30 d左右，进行一次补偿张拉，然后锁定，切除多余钢绞线，用混凝土封锚。

3.17 封孔注浆

注浆管从预留孔插入，直至管口进入锚固段约50 mm时开始注浆。孔内的空气经由设在定位止浆环的排气管排出。

3.18 外部保护

封孔注浆后，从锚具量起50 mm钢绞线，其余部分全部切除，在其外部包覆厚度不小于50 mm的C30混凝土封锚。待坡面整治完毕并清理后即可对锚头刷漆并在其上喷涂锚索编号。

4 两点体会

1)本工点地质复杂，因而在施工中应加强对锚索钻孔岩层的监控，发现地质变化及时与设计院联系，调整锚索长度或加密锚索，以保证其可靠性和安全性。

2)水对滑坡体影响巨大，为避免滑坡，造成损失应做好施工过程中的临时排水、疏水措施。

5 结语

预应力锚索加固危险高边坡，具有受力条件好，技术先进、设计位置灵活、节省投资和施工速度快等优点，并能根据边坡情况动态调整预应力锚索设计参数，既有效保证了岩体的稳定性，又给施工创造了安全条件，适用于铁路、公路高边坡加固及结构倾斜、不良地质病害的治理。本工程自2010年5月28日开工，至当年年底完工，施工后经过近1年的位移观测，平面位移及沉降量均满足要求，并历经多次暴雨，边坡防护均保持完好，达到加固效果。可见采用预应力锚索治理高边坡病害已取得了明显的工程效益，其应用前景必将更加光明。

［1］ CECS 22∶2005，岩土锚杆(索)技术规程［S］.

［2］ GB/T 5224-2003，预应力混凝土用钢绞线［S］.

［3］ GB 50330-2002，建筑边坡工程技术规范［S］.

［4］ 杭甬铁路客运专线五峰寺隧道进口仰坡、高边坡防护设计图［Z］.

［5］ 杭甬铁路客运专线设计文件［Z］.

［6］ 张立刚.边坡加固锚索预应力损失因素与实例分析［J］.山西建筑，2010，36(8):114-115.