复杂地质预应力锚索锚固力问题与解决措施研究

范雄周

摘 要：预应力锚索施工技术是加固不稳定岩层的一种有效措施，在各种岩土工程中有着广泛应用，预应力锚索的锚固力大小直接决定着其应用效果，而锚固力大小主要取决于钻孔、灌浆质量。文章结合工程实例，分析复杂地质预应力锚索锚固力的影响因素，提出针对不同地质条件通过采用降水、跟套管和钢花管二次劈裂注浆等措施提高预应力锚索的锚固力的方法，为预应力锚索施工提供借鉴。

关键词：复杂地质；预应力锚索；锚固力；二次劈裂注浆

中图分类号：TU476 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）05-0155-01

近些年来，随着社会经济的不断发展，土建、水利等各种建设工程数量不断增加，工程施工中的岩层稳定是一项重要施工内容。预应力锚索技术在岩层加固中应用较为广泛，其施工水平会对整个工程建设周期、造价等产生极大影响[1]。保证锚固力达到设计值是预应力锚索施工成败的一个关键工序，所以，研究锚固力影响因素，探索锚固力实现措施，有着重要现实意义。本文就京台线建瓯至闽侯高速公路福州段JTA3合同段K111+060～K111+130段左侧边坡研究分析。

1 工程概况

京台线建瓯至闽侯高速公路福州段JTA3合同段K110+060～K111+130段左侧边坡最高约45 m，边坡最高为5阶，原设计采用拱形骨架防护。由于强降雨影响，边坡第一阶坡面出现裂缝，坡体开裂下错，拱形骨架开裂，边坡坡面有大量地下水渗出。查阅设计资料边坡地质为上覆薄层的坡积粘土，厚度约2.9 m，残积粘土厚度约5 m，砂土状强风化（晶屑）熔结凝灰岩厚度约2.2 m，碎块状强风化（晶屑）熔结凝灰岩厚度约 10.2 m，中风化（晶屑）熔结凝灰岩厚度约4.1 m，下伏微风化（晶屑）熔结凝灰岩。现场调查发现边坡上山体汇水面积大、地表植被茂密，地下水丰富，坡体孤石多，坡体地质情况很复杂。

经专家研究决定，在K111+060～K111+130段第1阶坡面增设满布8 m×8 m预应力锚索框架；采用6束预应力锚索，孔径为Ф150 mm，锚索总长30 m，锚固段长度12 m。

预应力锚索钻孔施工出现的问题有成孔和注浆困难等，不仅会造成经济、工期损失，而且也难以保证锚索锚固力满足设计要求。

2 复杂地质预应力锚索锚固力的影响因素

根据京台线预应力锚索施工经验分析预应力锚索锚固力低的主要影响因素有以下两方面因素。

2.1 地下水因素

现场钻孔时发现地下水非常丰富，采取常规钻孔施工时，地下水和钻渣结合形成泥浆，泥浆会封堵钻头处的风眼，沉渣无法吹出，锚孔成孔拔出钻杆后，钻造的孔马上被泥浆填充，锚索安装困难，注浆液无法渗透地层形成锚固段，锚索锚固力比较低。

2.2 岩层破碎和孤石因素

在预应力锚索钻孔时，有些段落钻孔需要穿过风化不均匀并夹杂大量孤石的岩层，受岩层破碎和孤石的影响，经常容易出现钻孔坍塌情况，导致卡钻，造成钻孔中止，锚索长度无法满足设计长度，注浆量达不到设计要求，为保证锚索长度和注浆量，保证锚固力满足设计要求，必须采取相应的施工措施。

3 复杂地质预应力锚索锚固力提高的有效措施

3.1 设置排水孔、降低地下水位

地下水丰富造成泥浆堵塞风眼难于成孔问题，可以采取设置排水孔、降低地下水位的方式来解决。就本工程而言，可以通过在第1和第2阶坡脚处设置仰斜式排水孔，其仰角为6 °，孔直径为100 mm，孔间距4 m，孔深20 m，可以有效减少目标地层的含水量，地下水位显著下降，确保锚索长度按设计安装施工，注浆液容易渗入周围地层并形成锚固段。

3.2 采取套管跟进钻孔施工方式

本工程岩层破碎、稳定性差、存在大量孤石的特点，采取套管跟进的方式，预防不稳定的石块进入到钻造好的锚索孔中，给钻机钻进过程造成干扰，从而保证锚孔达到设计深度。

在套管跟进钻孔施工中，其主要技术要点有：

首先，做好钻机的安装。挖土并大致整平场地，调整钻孔机钻臂架的水平位置、高度、方位和倾角，使钻杆和套管夹具对准孔位，调整方位和倾角符合设计要求。

其次，安装管靴及第一节钻杆和第一节套管。第一节钻杆和第一节套管的前端镶有钻头，后端为丝扣。将钻杆插入套管中，置于钻臂架上，前端对准孔位；开动钻机，动力头正转，先安装第一节钻杆，再安装第一节套管。

第三，动力头同时带动钻杆和套管回转钻进。当遇有碎块状和孤石时，采用回转和冲击双作用钻进；钻进时从钻杆中用空压机压入空气吹出石渣，当第一节钻杆和套管钻到位后，安装第二接套管[3]。

第四，安装第二节钻杆和第二节套管，钻进清查，安装以后各节钻杆和套管，直至钻到设计要求深度。

最后，在安装锚索后，将钻杆逐节拉出并拆除。

3.3 注浆采用钢花管二次劈裂注浆

由于地下水影响，在锚孔成孔安装完锚索后，整个锚孔被泥浆填充，因泥浆护壁和润滑作用，导致注浆的浆液很难扩散到周围土体中，造成锚固力无法达到设计值700 kN，需要通过二次劈裂注浆来解决此问题。

在二次劈裂注浆中，PVC管材质注浆管无法承受二次劈裂注浆的高压力，影响浆液扩散效果，对此，本文采取钢花管二次劈裂措施，确保浆液通过高压泵压入周围土体，增加锚固段和土体的粘结力来提高锚固力。钢花管二次劈裂注浆其主要技术要点有：

首先，劈裂注浆管取壁厚2.0～2.5 mm的Φ22mm镀锌钢管，注浆距端头0.5 m至锚固段范围内梅花形布置孔径5mm间距 50 cm的出浆眼，钢花管每根长3.5 m，每个管之间用管接头连接，钢花管钻孔处用塑料胶带封闭，以防第一次注浆时浆液渗入钢花管影响二次劈裂注浆。

其次，锚索安装时，先安装第一节钢花管，待管尾离孔口 1 m左右时，安装第二节钢花管，依次安装完成。

第三，第一次用PVC注浆管利用水泥浆的压力和浮力将钻孔泥浆压出孔外，注浆时注意观察孔口流出浆液的颜色，当流出的浆液为纯水泥浆时，即停止注浆，使水泥浆液和锚索在锚固端粘结。

第四，当注浆浆液初凝时开始，采用水灰比0.5～0.6水泥浆，钢花管连接高压注浆管，打开排气阀，逐渐加压注浆，排出管内气体或残留水，当排气阀流出水泥浆液时，将排气阀封堵，继续加压注浆，注意观察、记录注浆量和孔口压力表的变化，注浆体在孔周围内的土体缝隙中延伸，扩散的浆体和土体形成锚固段，起到锚固作用，有效增大锚固力。

在本工程中，通过采取降水、套管跟进、钢花管二次劈裂注浆的方式，可以有效解决锚索在复杂地质中锚固力低的问题。经张拉试验后，锚索锚固力已经完全满足设计要求，达到了预应力锚索框架加固塌方边坡的效果，本次抢险工程按工期要求保质保量的完成。

4 结 语

综上所述，预应力锚索施工技术是现代工程建设中的一项重要技术，属于整个工程建设的环节，保证预应力锚索施工在预定工期内完成，对整个工程施工顺利进行有着重要意义。预应力锚索锚固力高低是决定预应力锚索工程关键因素，了解复杂地质条件下锚固力低的相关影响因素，采取合适的措施加以解决，确保锚索的施工质量，提高锚固力，有着十分重要的现实意义。

参考文献：

[1] 高小鱼，许水潮.松散堆积体预应力锚索钻孔施工措施[J].土工基础，

2009，（1）.

[2] 李世春，王浩.地下洞室顶拱预应力锚索快速施工技术[J].云南水力发 电，2012，（6）.

[3] 李秀龙.高边坡预应力锚索钻孔精度控制技术[J].云南水力发电，2014，

（S1）.