浅谈边坡预应力锚索框架施工

吴先和

（福建省榕圣市政工程股份有限公司）

浅谈边坡预应力锚索框架施工

吴先和

（福建省榕圣市政工程股份有限公司）

通过预应力锚索框架梁在路堑高边坡的施工，简述了锚索在路堑高边坡中的施工方法、施工技术要点，分析施工中可能存在的问题，为锚索在工程施工中积累了经验。

道路工程；高边坡；预应力锚索；框架梁；注浆；张拉；试验

预应力锚索作为岩土工程高边坡加固支护措施，随着城镇化建设的全面铺开，城市在扩展，城镇道路随之发展迅猛，造成有些道路依而建，采用开挖路堑的形式来修建路基。近年来比如锚杆加固、锚索加固、注浆钢锚管加固运用的较多，发展的也较快。本文结合福州市鹤林片区横屿组图道路工程高边坡防护加固，重点介绍锚索加固的施工方法、步骤和要点。

1　工程概况

拟建潭桥路K1+080～K1+310、K1+390～K1+415右侧，开挖后将形成路堑边坡，边坡坡脚设计标高16.0～20.5m，坡顶高程为25.7～59.9m，边坡高度为8.0～43.40m。根据勘察钻孔揭露，边坡段岩土层主要为杂填土、破积粘性土、残积粘性土、全风化花岗岩、砂土状强风化花岗斑岩、碎块状强风化花岗斑岩和中风化花岗斑岩。本段最高边坡为六级，在第一级采用重力式挡土墙，第二级～第五级采用预应力锚索框架梁防护，第六级采用植草防护。

2　预应力锚索施工工艺

2.1概述

本工程框架梁采用压力分散型预应力锚索进行锚固，每孔锚索由二单元共六束钢绞线组成，钢绞线采用直径15.24mm、强度1860MPa的高强度低松弛无粘结钢绞线。

压力分散型锚索一般由几个单元组成，各单元间因自由段长度不同而产生伸长量不同。因此，在进行整体分级张拉前，先计算不同单元间的差异伸长量和差异荷载增量，并按差异荷载增量先进行补足荷载张拉。

2.2路堑高边坡开挖施工

根据土质边坡、岩土边坡和岩质边坡的不同，确定土石方开挖采用人工、机械相结合的方法。根据现场地形可采取不同开挖方案，分桩号地段划分开挖工艺。路堑高边坡土石开挖施工应严格按照具体有关设计要求进行。开挖应分级进行，严格按照从上到下的开挖施工顺序逐级开挖，完成一级，支护一级，上级未支护完成，不得开挖下级，确保坡体稳定和结构安全。

2.3锚孔施工

2.3.1钻孔平台搭设

边坡坡面修整完成后，根据设计图纸对锚孔进行定位，采用φ48钢管扣件顺坡面架设工作平台，调整钻机立轴高度使其中心线与锚孔设计中心线—致，保证钻孔位置正确。

2.3.2钻孔

本工程钻孔孔径为φ150，与水平面夹角为20°。采用CSJ-40型锚固钻机，在本工程第三级坡面钻孔过程中，在钻进17m位置碎块状强风化花岗岩地层中遇松散、较破碎地层，钻孔塌孔造成卡钻，钻杆无法拔出。通知监理、设计单位后，按如下方法处理∶进行固壁灌浆处理（灌浆压力0.1～0.2MPa），待水泥砂浆初凝后，用小一号φ130钻头重新扫孔钻进；若采用固壁灌浆无法解决卡钻、塌孔问题，则采用跟套管钻进技术。

2.3.3清孔

钻孔完成后，采用高压风进行清孔，孔壁不得有黏土或粉砂滞留，以保证水泥砂浆与岩体的黏结力。钻孔清孔完成后，将孔口暂时封堵，封堵应密闭以免碎屑、杂物等进入孔内，同时保证封堵物容易取出。

2.4锚索的制作、安装

锚索有两个单元锚索L1、L2组成，L1、L2单元锚索分别由三根、六根无粘结钢绞线内锚于钢质承载体组成，见图1锚索示意图。

图1　锚索示意图

在锚索下料前对钻孔实际长度进行测量，做好详细记录，并按钻孔编号截取钢绞线，对各单元的锚索应做详细标记，以免张拉出错。锚索钢绞线下料长度应为锚索设计长度、锚头高度、千斤顶长度、工具锚和工作锚的厚度以及张拉操作余量的总和。

2.5注浆

锚孔钻造完成后应及时进行锚筋安装和注浆，注浆采用水灰比0.45～0.5的M40水泥净浆，注浆采用孔底返浆方法，压力一般为2.0MPa左右，直至孔口溢出新鲜浆液，严禁抽拔注浆管或孔口注浆。

2.6锚垫墩及框架梁浇筑

锚垫墩及框架梁采用整体浇筑法施工，土质边坡嵌入坡面为250～300mm，刻槽后用厚20～50mm的水泥砂浆进行基底调平，遇局部架空采用C30混凝土嵌补。现场浇筑时，注意混凝土振捣，尤其是在锚孔周围，钢筋较密，应仔细振捣，保证混凝土密实。

2.7锚索张拉、锁定

压力分散型锚索的张拉，因各单元间锚索自由段长度不同，张拉时要注意严格按分步张拉，根据计算的差异荷载，分单元张拉。张拉采用“双控法”，即采用设计张拉力为准，用伸长量校核，实际伸长量与理论值的偏差应在±6%范围内，否则应查明原因并采取措施后方可进行张拉。

2.7.1差异荷载计算

因压力分散型锚索各单元长度长短不一，故必须先计算相邻两单元之间的差异伸长量和差异荷载增量。对于二单元共六束压力分散型锚索，其计算公式如下∶

差异荷载增量∶

其中差异伸长量∶

以上各式中∶

l1、l2，分别为第一、二单元锚索的自由段长度，且l1>l2；

Δl1、Δl2分别为在给定最终张拉荷载作用下的伸长量；

Δl1-2为对应单元在给定最终张拉荷载作用下的差异伸长量；

σ为在给定最终张拉荷载作用下的钢绞线束应力；

P为在给定最终张拉荷载作用下的单根钢绞线束荷载；

A为单根钢绞线束的截面面积，取A=140mm2；

E为钢绞线的弹性模量，E=1.95×105MPa；

ΔP1为进行分步补偿差异张拉的第一、二级张拉荷载增量；以潭桥路高边坡k1+080～k1+165段右侧第五级边坡，单孔设计拉力650kN，L=31m，锚固长度14m为例。锚索设计荷载650kN，锁定荷载715kN。

2.7.2张拉油压表压力换算

张拉施工前，应将千斤顶、压力表送至有资质的检测鉴定机构进行标定。本项目已标定的08041331#压力表校准方程式为Y=0.047X+0.26，根据方程式换算油压表的具体读数，如表1∶拉力650kN、31m长、锚固段14m类型锚索张拉压力换算表。

表1　拉力650kN、31m长、锚固段14m类型锚索张拉压力换算表

2.7.3张拉步骤

预张拉∶在正式张拉前，先按照荷载为0.1倍的设计拉力预张拉，整体张拉1～2次，使锚索拉直，然后松开，量取伸长值S1。差异分步补偿张拉∶先按照差异荷载ΔP1张拉第一单元（最长一组锚索），并采用Δl1-2进行控制，张拉到位后锁定工作锚和工具锚，量取伸长值S2。

分级补偿，分级整体张拉∶按照上述，每级荷载张拉前先进行分单元补偿张拉后，再将二组锚索（即一、二单元）整体张拉，按照设计荷载的20%、50%、75%、100%、110%五级分级补偿，分级整体张拉，至张拉锁定，同时量20%时取伸长值S3及110%伸长值S4。除张拉最后一级荷载时持荷稳定10～20min外，其余各级持荷稳定5min。锚索锁定48h内，若发现明显的预应力损失现象，必须及时进行补充张拉。

实际伸长率的计算∶

l1（最长一组锚索）单元锚索∶Δl1=（S4-S1）

l2（次长一组锚索）单元锚索∶Δl2=（S4-S2）

2.8自由端注浆

张拉完成后，应及时对自由段进行注浆，注浆应严格按设计配合比进行，必要时可进行补注浆，以保证注浆的饱满。自由段浆液配比同锚固段注浆液。

2.9封锚

在补张拉锁定后，应尽快进行封锚处理。用手提砂轮机切除多余外露的锚索，并留长10cm的外露锚索，以防拽滑，锚头部分涂上防腐剂后用C30混凝土将锚头封闭。封锚应控制其外观质量，以免影响整体美观。

3　试验

3.1基本试验

预应力锚索施工前，不同的岩土层均应进行基本试验，即各岩土层应取试验数量不应少于3个锚孔进行抗拔拉破坏实验，试验孔具体位置根据现场实际情况有业主、设计、监理和施工共同确定。目的在于验证设计采用的工作锚索（杆）的性质和性能、施工工艺、设计质量、设计合理性以及所提供的安全储备。试验时应记录各级荷载及锚头位移等详细数据，并在施工前及时向设计单位提交试验报告，以便验证与调整设计方案。

应注意进行基本试验时，所施加最大试验荷载（Qmax）不宜超过锚索杆体强度标准值的0.9倍。

3.2验收试验

预应力锚索施工后，应进行验收试验，验收试验的锚索数量不应少于锚杆总数的5%，且不应少于5根。最大试验荷载应取锚索轴向拉力标准值的1.5倍。

进行验收试验时，加载宜按设计荷载的30%、50%、75%、100%、120%、133%、150%依次进行，最大试验荷载不能大于杆体承载力标准值的0.8倍。验收中每级荷载均应稳定5～10min，并记录位移增量。最后一级试验荷载应维持10min。如锚头位移增量超过1.0mm，则该级荷载应在维持50min，并在15min、20min、25min、30min、45min和60min时记录锚头位移增量。

锚索经抽样进行验收试验合格后，方可按设计要求进行张拉、锁定和封锚工作。对验收试验锚杆一般应从1.5倍设计荷载全部退荷至零后，再重新进行张拉锁定作业。

4　结语

通过福州市鹤林片区横屿组图道路工程高边坡防护加固工程的施工，总结边坡锚索施工一些经验，对于边坡施工合理确定施工顺序显得尤为重要，为确保施工和运营过程中路堑边坡的稳定，除应采取合理支挡加固措施外，还必须采用科学有效的施工方法、工艺及程序，避免施工过程中边坡失稳破坏，造成重大损失，甚至于留下后患。

[1]2013.05福州市鹤林片区横屿组团市政路网工程（潭桥路边坡支护设计）图纸.

[2]《土层锚杆设计与施工规范》（CECS∶222005）[S].

[3]《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）[S].

[4]《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》（JGJ85-2010）[S].

U416.13

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1673-0038（2015）11-0145-03

∶2015-2-20