预应力锚索在高边坡支护中的应用

何龙政 申云玲

摘要：改革开放以来，我国的经济迅速发展，随着我国经济建设的发展，我国对城市基础设施的投入不断加大，岩土锚固在城市基础建设的应用越来越多；在岩土巩固中，随着锚固材料和施工技术的不断完善和技术的创新，预应力锚索[1]在城市基础建设的应用越来越重要。预应力锚索在高边坡支护中的应用也越来越重要，越来越被广泛的应用。本文将介绍预应力锚索在高边坡支护中的应用。

关键词：预应力锚索；高边坡；支护；应用

中图分类号：TU394 文献标识码：A

引言

这些年来，由于高速公路的快速发展，在高边坡支护中预应力锚索加固技术有着很重要的作用，由于预应力锚索加固技术显著的经济效益和社会效益，尤其是采用预应力混凝土框架与高强锚索，可以很大程度的减少结构物的自重量，这样既可以节省材料又可以保证工厂建设的安全和稳定。在整个高边坡支护[2]工程建设中，根据实际的施工情况对其采取一些合理的预应力锚索控制措施，则可以很好的减少预应力在高边坡支护施工过程中存在的病害。

一、相关工程概况

城市基础建设中，高速公路较为普遍，在建设中高边坡支护显得尤为重要，在建设中必不可少的会用到高边坡支护问题，认真考虑采用哪种高边坡支护形式，才具安全可靠、工期短、经济合理等优点是我们建设中要考虑的问题。在工程建设中我们要考虑许多方面的问题，其中包括（1）人工地质。在人工地质方面，有人工填土层，每一层地质情况，分布都有所不同，有的场地均匀分布，有些分布得不规则。在地质中是否有冲积层淤泥质土，除此之外还要注意中风化泥岩、强风化岩；粉砂岩以及少量微风化泥岩、粉砂岩情况所带来的施工质量问题。（2）水文地质条件。水文条件于预应力锚索在高边坡支护中的应用也是需要考虑的因素。

二、预应力锚索的作用机理

预应力锚索的作用机理是将岩土层对锚索锚固段的摩阻力，通过自由段传递到边坡结构物（地梁），以维持其受力平衡；其组成分为三部分：内锚头、外锚头和锚索体。内锚头又称内锚固段，置于稳定岩体中，受力后通过水泥砂浆与岩体联接而提供锚固力，锚索体一般由钢绞线组成，而外锚头主要由锚具与夹具组成，通过外锚头以实现对岩体施加预应力。一方面，由于预应力的作用，使岩体结构面呈压紧状态，从而提高岩体本身的整体性；另一方面，锚索的加固预应力直接改变了滑动面的抗滑力，使边坡得以加固、稳定。

三、预应力锚索在高边坡支护中的施工特点

高边坡预应力锚索框架支护加固效果明显，在施工中施工工期短，施工技术难度系数小，使用和通用的机械设备比较好，能较好的节约工程成本，在建设中受季节性影响比较小，在施工中可操作性比较大，施工过程中劳动系数低。这些特点都有助于预应力锚索在高边坡支护中的应用。

四、锚索的简单设计技术

1、确定锚索的数量

锚索的数量我们可以用公式E=KF-R（1）、Q=KBE（2）和n=Q/P（3）等其它有效辅助公式来准确计算，通常有公式（1）E=KF-R可以准确的计算出岩体剩余的下滑力，其中K表示相关的安全系数、F表示整个高边坡的下滑力、R则表示为高边坡的抗滑力。另外由公式（2）Q=KBE则可以精确算出锚索总锚固力，在此公式中K、B、E则分别表示相关的安全系数、边坡宽度以及高边坡的剩余下滑力。除此之外还可以根据公式（3）n=Q/P准确计算出锚索的的实际根数，在此过程中还可以通过P抗=P sinαtanφ+P cosα公式来有效计算出单根锚索抗滑力，其中P为高边坡锚索设计锚固力。我们可以根据公式对锚索的数量进行确定。选择合适的数量是首要步奏。

2、锚索长度的确定

对锚索长度[3]的确定方法有很多，主要包括直接测量法和间接测量法，两种方法可以配合使用。目前对于锚索而言，锚固段长度的确定是没有具体的数值，它是根据具体的施工要求来有效确定的。随着锚固段长度的不断增加，而整个锚索承载力也会发生相应的变化，但这种变化只能通过专门的检测仪器才可以发现。另外值得注意是必须要保证强度对浆体抗压的要求，通常在强度不够的情况下需要增加锚索孔数、减小锚索间距以及分散浆体抗压强度等措施来减少强度不够问题。

（二）预应力锚索在高边坡支护中的布置

现阶段预应力锚索在高边坡支护应用过程中需要有效防止锚索加固第二效应的发生，这也是预应力锚索施工已出现的问题。因此需要施工人员对工程岩石的特征和施工地质条件进行系统的分析和研究，只有很好的把握住这些施工的条件和特点，才可以科学地进行间距的选择、层距的预应力锚索种类，如此也可以大大避免锚索加固第二效应的危害。

五、预应力锚索的施工方法

1、孔位定位放样

在进行钻孔施工前需要根据立面图和各工点工程平面图，并按照科学的设计要求，由专业的桩位测量人员采用全钻仪，利用孔位定位放样功能来准确测出桩位中心，以便能够将锚孔位置精确测放在高边坡施工坡面上，但是值得注意的是在此过程中必须要保证孔位误差在±50mm范围之内，以保证施工的质量。

2、搭设脚手架平台与钻机就位

为方便钻机作业，需在边坡上搭设脚手架平台。目前高边坡钻孔工程大多数是在高空条件下来进行的，故而对施工平台的牢固性与安全性有着极大的要求。主要包括在施工平台上做好防滑防冻准备，另外还需要对施工平台所铺的建筑模板、模板以及脚手架进行铁丝绑扎等其他牢固处理，以减少安全事故的发生。

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得超过±50mm，高程误差不得超过±100mm，钻孔倾角和方向符合设计要求，倾角允许误差为±1.0°，方位允许误差为±2.0°。

3、钻孔

（1）钻孔设备的选择

钻孔设备是钻孔的基本施工工具，对于钻孔机具的选择，必须要根据具体的锚固地层的类别、锚孔深度、锚孔孔径、以及施工的具体场地条件等因素来合理选择对应的钻孔设备。岩层中采用潜孔冲击成孔；在岩层破碎或松软饱水等易于塌缩孔和卡钻埋钻的地层中采用跟管钻进技术。

（2）钻进方式

钻进方式是决定钻孔质量和效率的关键。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，造成下锚困难或其它意外事故。

（3）钻进过程

钻进过程中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作好现场施工记录。如遇塌孔缩孔等不良钻进现象时，须立即停钻，及时进行固壁灌浆处理（灌浆压力0.1～0.2MPa），待水泥砂浆初凝后，重新扫孔钻进。

（4）孔深孔径

对孔径和孔深的把握情况。在进行钻孔孔径确定时，必须要让实际使用钻头的直径不能小于孔径的设计尺寸，以提高孔径的精确程度。在确定钻孔深度时，也需要保证实际钻孔的深度要大于设计深度的0.2m以上，这样才能保证钻孔的有效性。

（5）锚孔清理

钻进达到设计深度后，不能立即停钻，要求稳钻1～2分钟，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，使用高压空气（风压0.2～0.4MPa）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土体的粘结强度。除相对坚硬完整之岩体锚固外，不得采用高压水冲洗。若遇锚孔中有承压水流出，待水压、水量变小后方可下安锚筋与注浆，必要时在周围适当部位设置排水孔处理。如果设计要求处理锚孔内部积聚水体，一般采用灌浆封堵二次钻进等方法处理。