压力分散型预应力锚索在滑坡治理中的应用

李国胜

（山西铁龙水利水电工程有限公司，山西 太原 030045）

1 工程概况

拟建的唐河水电站位于唐河中上游，总库容950万m3，需要对经过库区的大同—灵丘公路（省道S203线）的K106—K111段进行改线，将该段公路移到唐河南岸的山坡上，施工过程中对山坡进行开挖放坡。但由于K109+600—K109+800段公路南侧的山坡上铺设有陕京一线天然气输气管道，致使本段边坡总体坡率只能控制在1∶0.3~1∶0.5左右。

路基开挖完成后，本段坡体上出现了裂缝，坡体中部出现了小规模的滑塌，并呈加剧趋势。为确保大坝的顺利建设及S203线、天然气输气管道和坡脚国防光缆的安全运营，采用六索750kN压力分散型预应力锚索结合纵向地梁对该边坡进行彻底根治。

天然气管道上方卸载后采用预应力锚索加固，锚索间用纵向地梁连接。一级坡面地梁之间采用钢筋混凝土封闭处理。在滑坡周界外缘3~5m处设置一圈截水沟，拦截并旁引地表径流，使滑坡范围外的地表水不致流入滑体内。

2 工程地质条件

滑坡区地处中低山地区，公路北侧的唐河河谷宽0.4～1.0km，纵向坡度约为8‰，河床高程 1050m，南侧岸坡坡角 30°～35°，山体高程 1100～1165m，地形最大相对高差达115m。大部分边坡基岩裸露，岸坡较陡。

测区发育的地层岩性主要是太古界五台群老潭沟组变质岩、燕山期侵入岩和新生界第四系松散堆积层。测区地震动反应谱特征周期为0.35s，地震动峰值加速度为0.15g，对应的地震基本烈度为Ⅶ度。区内地表水主要来自唐河，地下水以潜水为主，以基岩裂隙水和松散岩类孔隙水的形式赋存。

坡体主要由五台群老潭沟组黑云斜长片麻状、燕山期侵入变辉绿岩脉及残坡积层组成。由于受多期构造活动形成的断层、节理的影响及多次侵入岩体的制约，岩体破碎、完整性差，风化深度较大，局部囊状风化深槽处厚度达10余m；地表出露的岩石风化程度较高，为全风化和强风化层。岩体强风化层厚度为15～30m。

3 锚索施工方法

3.1 锚索施工

钻孔：锚索钻孔孔径130mm，钻孔轴线与水平夹角下倾15°；钻孔要干钻，禁止水钻；开钻前对钻机安装进行复测，钻机严格按照设计孔位、倾角和方位准确就位；锚索孔深应大于锚索长度30～50cm，且锚索钻孔深度确保进入中风化岩层不少于8m；钻孔达到设计深度后，稳钻3～5min，用高压空气将孔中岩粉全部清除出孔外；钻孔验收合格后，方可进行锚索安装；完成钻孔后及时进行锚索安装和注浆，钻孔搁置时间不得超过24h；钻进时，如实对地层情况做好记录，如果地层情况有大的变化，及时上报变化情况，以便进行动态设计。

锚索制作：锚索材料选用无黏结预应力钢绞线，公称直径为15.20mm，极限强度1860MPa，为了方便张拉，将各单元锚索按照三色外皮不同长度下料，下料整齐准确，误差不大于50mm；下料时，钢绞线采用砂轮切割机，严禁使用电焊或气割，以免钢绞线受热而降低其抗拉强度；编束时，严格按照设计图纸安装，保证锚索的“平、直、顺”。制作好的锚索在运输和安装过程中不能出现死弯，不得损坏隔离架和注浆管；锚固段架线环间隔1m设置，自由段每2m设置1道架线环，以保证钢绞线顺直。

锚索安装：清孔完后，核对锚索编号与孔号一致，安装时利用锚索的重力，人工与机械结合，平顺缓缓推进，使之下滑到位，注浆管与锚索同时放入钻孔。

3.2 注浆

锚索注浆材料采用水灰比为0.4~0.5的纯水泥浆，水泥选用P.O42.5；注浆材料要搅拌均匀，随拌随用，超过4h的浆液必须废弃；锚孔注浆采用孔底返浆的方法，直至孔口溢出新鲜浆液，严禁孔口注浆或抽拔注浆管。如发现孔口浆面回落，应在30min内进行孔底压注补浆，确保孔口浆体充满。浆体强度检验用试块的数量每30根锚索不少于1组，每组试块不少于6块。

3.3 锚索张拉及封锚

当注浆体强度和传力系统混凝土强度均达到设计强度80%以上时，方可进行张拉作业。张拉时，应注意张拉承压面应平整，将承载板、锚具安装好，并与锚索轴线方向垂直，安装千斤顶时注意千斤顶要与锚索孔的中心在同一条直线上。安装前对千斤顶、油泵、压力表、游标卡尺等进行标定，张拉时提前检查油泵各个系统的工作情况，保持油路畅通，阀门有效。

张拉完成后，从锚具起量5cm钢绞线，多余的截除，再浇注10cm厚的C30混凝土锚头保护层。

4 工程质量

4.1 验收试验

规范要求锚索工程必须进行验收试验。当注浆体水泥强度、地梁钢筋混凝土强度和锚墩混凝土强度均达到设计强度100%以上时，方可进行验收试验。验收试验锚索的数量不少于锚索总数的5%，且不少于3根，试验锚索按随机抽样原则确定。本工程锚索总量381根，锚索验收数量20根，符合规范要求。

试验共分6级，初始荷载为拉力设计值的0.3倍，最大荷载为拉力设计值的1.5倍，即1125kN。分级加载分别为拉力设计值的 0.50倍，0.75倍，1.00倍，1.20倍，1.40倍和1.50倍。

每级荷载均稳定5～10min，并记录位移增量，最后一级试验荷载维持10min。

根据所检16根锚索的试验结果，在荷载达到试验值1125kN时，测得的总位移量均大于杆体自由段理论伸长值的80%，小于杆体自由段长度与1/2锚固段长度之和的理论弹性伸长值；且1～10min锚杆的蠕变量均小于1.0mm。根据试验结果及试验曲线，依据规范，判定本工程检测的20根锚索满足设计要求。

4.2 中间产品检验

水泥净浆试块检测结果：试块平均强度33.39MPa，试块强度标准差1.14MPa。参照《水利水电工程施工质量检验与评定规程》，水泥净浆试块质量合格。

4.3 山体位移观测结果

山体位移观测采用垂直位移观测和锚索蠕变观测相结合的观测方式。经对对比，山体已停止向外移动，说明采用六索750kN压力分散型预应力锚索结合纵向地梁对该边坡进行彻底根治取得了显著的效果。

5 结论

第一，在锚索安装过程中，岩粉容易堵塞注浆管，为此在安装注浆管前，在注浆管前端口上每隔5cm开5~8个制浆1cm左右的小口，防止因岩粉堵塞注浆管而注浆失败；在制作锚索过程中，在注浆管出浆口塞一团棉花，注浆时浆液会将棉花冲出，不会影响注浆质量；第二，在进行复杂地层钻进时，采用跟管钻进技术，保证钻孔顺利进行，有效提高了钻进效率；第三，在遇到岩层特别破碎的地层难以钻进时，采用先行固壁灌浆再钻进的方式进行，避免了因裂隙过大而造成漏浆；第四，在确定锚索钻孔进入中风化岩层8m时，采用钻孔电视技术，可清楚地了解到孔内的地层变化及岩石裂隙分布，对工程锚索钻孔进入中风化岩层具有重要的指导意义。