锚索支护在边坡治理中的应用

王源 WANG Yuan；陶泽源 TAO Ze-yuan

（昆明理工大学，昆明650093）

0 引言

近些年来，为了防止高大边坡的失稳，锚索支护成为了不可或缺的技术。但是对于其技术本身，其很多细节直接影响着设计和施工，忽略了这些细节就会带来不必要的安全隐患。本文以实际工程为例，介绍了锚索支护在设计、施工等中的情况。

1 工程概况

本项目拟在龙岗街道管辖内的南约社区马鞍岭的积谷田位置，为了能够合理解决龙岗区目前迫在眉睫的余泥渣土问题的处理，就需要建设专用的余泥收纳场。而受纳场位于龙岗街道南约设局的积谷田，现状为塘坑和低洼地，由2个挡土坝和高为51m，坡度为1:1，重度18（kN/m3），粘聚力为 15（KPa），内摩擦角为 28（度）。

2 气候现象

本地区主要的气候特征是以亚热带海洋性季风为主的，全面温度以高温为主，温度较为湿润，而且气候全年平均温度在22.4℃，但是两个极端温度相差甚大，极端最大气温为36.6℃，最低气温为1.4℃，全面雨量充足，但年际变化大；多年平均降雨量为l900mm，最高日降雨量为338.5mm，平均相对湿度为79%。

3 稳定性分析

该工程在坝体本体上都是以均匀的土质为主，我们为了能够进行稳定性的评价，大多数采用的是瑞典条分法进行。

其中γ为第i条块的重度；第i条块的土条宽度为bi；第i条块的平均高度为hi；土条地面中心法线与圆心的铅直线间夹角用αi表示；c为第i条块的粘聚力；Li为第i条块的滑动面弧长；φ为第i条块的内摩擦角。我们为了其稳定性系数0.8就需要通过公式确定，但是在0.8阶段的时候处于失稳状态，因此在起初决定削坡的方法能够使其达到稳定。决定将其坡度改为1:2.5，并分4级放坡。深圳的天气大多数都是以多强降雨为主，因此为了保证其在强降雨来临时候的稳定性，就需要经过计算稳定性的数据得0.9，一定程度上不能保持其稳定。因此，需要进行治疗。

4 治理方案的选择

由于治理方案多种多样，因此在进行治理方案选择的时候，就很难进行选择，但是我国根据自己国家的需要，选择的治理方案多为具有抗滑性的锚索等。由于坝体上土层面具有单一的特点，工程需要治理的面积又较大，使得抗滑桩便于其昂贵的预算为由被迫停止；因此在进行操作的时候，土钉的规定范围要控制在20m以内，与坡面最危险滑动面之间的距离我们一般控制在20m，因此，不能很好地应用到本次设计中。

该工程要根据其特有的特点来进行治理方案的选择，其中锚索将是最佳的方案。

5 锚索的设计与计算

5.1 确定锚索钢绞线的规格 我们在进行锚索钢绞线规则选用的时候，大部分采用的钢绞线的直径为15.2mm，我们可以根据表1的数据进行参考，不难看出公称抗拉强度1860MPa、截面积139mm2钢绞线，每根钢绞线极限张拉荷载Pu为259kN，屈服张拉荷载Py为220kN。

规范规定锚索设计下倾角为15°～30°。

本设计中取β=20°。

表1 国标7丝标准型钢绞线参数表

其中Nak为锚索轴向拉力标准值（kN）；Na为锚索轴向拉力设计值（kN）；Htk为锚索所受水平拉力标准值（kN）；β为锚索倾角（度）；rQ为荷载分项系数，可取1.3。则设计8条锚索的轴向拉力标准值和轴向拉力设计值公式为：

8条锚索的轴向拉力标准值和轴向拉力设计值的计算结果见表2

表2 各个锚索的轴向拉力标准值和设计值

在用公式进行锚固长度计算的时候，要根据规范要求进行，因为锚固长度是取两个公式计算出来的数值中的较大值。其中 la为锚固段长度（m）；d为锚固体直径（m）；frb为地层与锚固体粘结强度特征值（KPa），根据表3，取值110KPa；n为钢绞筋根数（根）；r0为边坡工程重要性系数，取1.0；fb为钢筋与锚固砂浆间的粘结强度设计值（KPa），根据表4，取值2.95×103KPa；ξs为固体与地层粘结工作条件系数，取1.0；ξ3为钢筋与砂浆粘结强度工作条件系数，取0.60。

表3 土体图锚固体粘结强度特征值

表4 钢筋、钢绞线与砂浆之间的粘结强度设计值fb（MPa）

计算锚索的锚固长度，计算结果见表5。

表5 各个锚索的锚固长度计算结果

6 预应力锚索的施工工艺

6.1 施工工艺顺序 ①测量放线、场地平整：锚杆施工需有5.0m宽左右脚手架的作业平台面，施工前先将土方按设计坡比挖至设计标高，并平整好场地，通过测设标高各找预留标记定好锚杆位置。②钻机就位，调整机倾角：待平整好场地，吊入钻机就位，测量钻杆角度，控制误差在±1度以内。钻机安装要求牢固，施工中不得产生移位现象。③钻孔、清孔：钻孔采用回转钻进方式，孔径150mm，锚孔采用干作业成孔，以防卡钻、塌孔。钻孔达到设计深度后，提钻换用扩孔钻头进行锚杆底部扩孔（孔径400mm）。扩孔长度达到设计扩孔深度（0.5m）后终孔。钻孔完毕后，用强风清孔，以清除孔内岩屑、泥渣等残留物。④锚索制作：钻孔完毕，在清孔的过程中，应组织工人制作锚索。按设计要求制作锚索。钢绞线锚固段架线环与紧箍环每隔1米间隔设置，紧箍环系16号铅丝绕制，不少于两圈，自由段每隔2米设置一道架线环，以保证钢绞线顺直。⑤安放锚索：安放锚索时，应防止杆体扭曲压弯，注浆管随锚索一同放入孔内，管端距孔度为50-100mm杆体放入角度与钻孔倾角保持一致，安放好后杆体始终处于钻孔中心。下锚时在注浆管与锚头齐平处作一标记，下锚时抓住锚杆和注浆管一齐下，以防止注浆管脱落，下锚完毕，再次检查注浆管与锚头是否齐平，如发现注浆管拉出，应拨出，重新下锚。⑥清孔：下锚完毕后，用强风清孔，置换出孔内多余泥渣及岩碎。⑦注浆：清孔完毕后，连接好灌浆泵和预埋的灌浆管，同时按设计要求制备好水泥浆，进行灌浆。水泥浆应过筛，整个灌浆过程必须连续。一边灌浆一边拔出灌浆管，拔管过程中必须保证灌浆管始终埋在水泥浆内，一直到孔口流出水泥浆为止，方可终止注浆。二次注浆采用高压注浆，注浆压力2～3MPa。注浆完毕，应立即清洗注浆设备。⑧锚索张拉：锚固体强度大于20MPa并达到设计强度的80%后方可进行张拉锁定保持15min，然后卸荷至零，再重新张拉至锁定荷载锁定作业。

6.2 施工注意事项 ①钻孔要保证位置正确，要随时注意调整好锚孔位置（上下左右及角度），防止高低参差不齐和相互交错。②钻后要反复提插孔内钻杆，遇有粗砂、砂卵石土层，在钻杆钻至最后一节时，应比要求深度多10～20cm，以防粗砂、碎卵石堵塞管子。③钢绞线使用前要检查各项性能，检查有无油污、锈蚀、缺股断丝等情况，如有不合格的应进行更换或处理。断好的钢绞线长度要基本一致端量应从挡土、结构物连线算起，外留1.5～2.0m。钢绞线与导向架要绑扎牢固，导向架间距要均匀；注浆管使用前要检查油污破裂堵塞，接口处要处理牢固，防止压力加大时开裂、跑浆。④注浆前用水引路，检查输浆管路，注浆后及时用水清洗搅浆、压浆设备及注浆管等。

7 结语

①本文通过运用瑞典条分法对边坡的稳定性进行了评价，并结合深圳地区当地的气候情况确定了支护方法。②通过在深圳市龙岗区建筑垃圾与渣土受纳场工程中对于锚索支护的设计，成功克服了滑动面与坡面距离远的难题。③施工中有很多细节直接影响着工程的安全性，其重要性是不容忽视的。

[1]GB50330—2002，建筑边坡工程技术规范.

[2]深圳市龙岗积谷田临时受纳场岩土工程勘察报告,2009,10.

[3]沈蒲生.钢筋混凝土结构设计原理[M].高等教育出版社,2007.

[4]李文茂.路堑边坡喷锚防护的应用[J].内蒙古科技与经济，2007(08).

[5]潘明杰.高边坡加固综述[J].水利科技与经济，2007(01).