研究滑坡治理中压力分散型预应力锚索的具体运用

李国熙

（广西壮族自治区地质环境监测总站 广西桂林 541004）

研究滑坡治理中压力分散型预应力锚索的具体运用

李国熙

（广西壮族自治区地质环境监测总站 广西桂林 541004）

由于压力分散预应力具有结构合理、工艺灵巧、适应性广、施工速度较快以及造价低廉等优势，在各工程领域得到了广泛的应用。在滑坡治理工程中采用了该项技术，经过近一年的运转表明，效果良好。本文就该项工程治理方案中的预应力锚索进行介绍和研究。

滑坡治理；压力分散型；预应力锚索

1 前言

压力分散型锚索是采用无粘结钢绞线，借助按一定间距分布的承载体（无粘结钢绞线末端套以承载板和挤压套），使较大的总拉力值转化为几个作用于承载体上的较小的压缩力，避免了严重的粘结摩阻应力集中现象，使在整个锚固体长度上粘结摩阻应力分布均匀。理论上压力分散型锚索承载性能优于普通拉力型锚索。

2 工程概况

该工程的滑坡主要分布在主干道K9+720至K9+840段，滑坡前缘的宽度大约为120m，而沿着轴向的长度约为130m，滑坡轴向由北东至南西，向南西方向滑行。滑坡的平面形态呈现“葫芦”形，坡面向南西倾斜。而粉质的泥岩以及砂岩的倾斜度为向北东40°，倾斜角度为35°。滑坡则向着基岩倾向的反方向滑动，当滑坡的前缘有滑动鼓丘出现时，滑坡前缘会有鼓胀裂缝分布，跟滑动的方向呈九十度角，滑动的长度为0.5～1.0m，宽度为10～20m。滑坡后缘以及中上部的松树都会顺着滑动的方向发生倒伏，“醉汉林”的状态便由此产生。

该工程的无粘结预应力锚索呈现分散型的状态，锚索部分的拉力主要是由两个载体单元在不同位置的锚孔来承担，均匀的分布锚索的拉力，对锚索拉力集中存在的拉力缺陷进行克服。一般情况下，3根无粘结钢绞线内锚于钢质承载体则会构成一个整体的承载体单元，而钢绞线则是将特制挤压簧与挤压套对称的锚固在钢制载体上，单根的连接强度要高于200kN。位于中风化砂岩处的锚固段位长度为5m，而位于强化风粉质泥岩地层的锚固段长度为6m。该结构中的锚索拉力会转变成压力，并作用于锚固体砂浆体上传递力，普通锚索在传递受力时，会使得锚固体砂浆混凝土受拉，而砂浆混凝土的受压能力远远比受拉的能力大，因而受拉后的锚固体砂浆混凝土极易被破坏；压缩型的锚索固体砂浆混凝土在压力的作用下，会发生横向的变形，跟周围的岩体更紧密的结合在一起，使得锚固力进一步加强。就理论而言，在中风化以及中风化以下的地层中，跟普通型的锚索相比，压缩分散型的锚索的锚固能力明显较好。此类的锚索，由于其合理的机理以及简单的结构，在整个锚固段上均匀的分布了所有的荷载，因而在岩土锚固工程中被工程技术人员所重视，并在工程实践中得到了广泛的运用。锚索具体结构见图1。

3 施工工艺

预应力锚索施工工艺主要有钻孔、制作并安放锚索、注浆、锚墩（锁梁）浇筑、预应力锚索张拉、封锚等六个主要施工工序，具体流程如图2所示。

3.1 钻孔

3.1.1 搭建脚手架、安置钻机就位

将脚手架搭设在放好样的孔位上，并安装钻机就位，安装钻机时，要遵循四字方针“正、平、稳、固”，避免钻机在受力后发生摇摆以及位移。

3.1.2 施钻

图1 锚索设计结构图

图2 锚索施工工艺流程图

（1）锚索施工中，确保工程质量以及工期的关键程序便是钻孔，在本工程中，设计的锚索孔的直径为1.3cm，水平倾斜角度为25°。利用Yra150型锚索专用钻机完成钻孔施工，用吊车垂直升降钻机，人工水平移动钻机，工作的平台长和宽都是4m。

（2）钻进技术措施：①由于滑坡土体的稳定性较差，为了避免钻进受地表水的影响，需要由低处向高处进行钻孔施工，即先在主干道进行施工，而后进行后续施工。②为了有效排渣并对孔壁进行修正，干钻时要多提动钻具，并禁止使用清水冲洗钻进。③一旦孔壁出现坍塌，要使用护壁液对其进行保护，而后才能够继续钻进施工。

（3）校正孔深。根据设计的有关要求，钻孔延长的长度不能够超过1m，完成钻孔后，要利用钢卷尺孔深进行校正，保证孔深的误差小于1‰，并对原孔的深度进行保留，误差大于1‰时，要对误差存在的原因进行查明，并按照实际的孔深对其进行修正。

（4）预防并测定孔斜。①安装钻机时要做到周正，保持其处于水平状态，确保其温度，立轴的角度要正确。同时，需要增强钻具的刚度，并按照地层岩性的差异采用最为合适的钻进技术参数。②为了确保立轴的角度跟锚孔角度方向始终保持一致，需要经常使用刻度罗盘或者水平尺对主轴钻杆的角度进行测量，一旦角度出现偏斜的问题，要及时的纠正。

3.2 清孔

当钻孔的深度与原先设计的深度一致时，可以采用高压空气，将钻孔中的岩粉以及水都清除出空外，确保孔底不会有淤水存在，从而有效增强水泥浆跟孔壁岩体之间的粘结度。

3.3 制作并安装锚索

制作锚索时需要使用无粘结性、松弛度较低的预应力钢铰线，直径为15.24mm，强度为1860MPa。因为要根据实际的地质情况调整钻孔的深度，编索的长度要再确定钻孔深度后而定，截取的无粘结钢绞线作为张拉段，总长度要比锚索钻孔深度长1.5m。利用砂轮切割机对钢筋切割进行下料，为了避免钢筋会受热损伤或者抗拉强度降低，则不能够使用电焊。安制绑扎载体以及承载体时，需要使用专用弯折机将钢绞线弯折，并把这几个独立的单元体绑扎在一起，形成锚索束。完成绑扎后，要对其进行检查，检查合格后方能在锚索体内制入。在孔中同时注入注浆管以及锚索体，注浆管的直径为30mm，切记不能够绑死钢绞线。管端与孔底的距离为5cm，间距2～3cm绑架线环，在架线环中孔穿过注浆管，一直穿到钢绞线的底部。为了便于注浆，要求注浆管要比钢绞线的总长度多2m。在锚孔中顺直的放入锚索，并在孔外预留1.5m当作张拉段，下索前可以使用高压风将孔内的粉尘清除，等到粉尘都清洗干净后才能够在孔内布置锚索。

3.4 注浆

建议使用二次注浆法进行注浆，材料则使用纯水泥浆，第一次注浆浆液中，水灰比要控制在0.45～0.5之间，第二次浆液的水灰比则控制在1：1之间，浆体的强度不能够小于25MPa。在孔底插入注浆管进行反压注浆，注浆时，要从孔底缓缓的抽出注浆管，为了保证注浆压力要在孔口采取止浆的措施。要均匀的搅拌注浆浆液，以便随搅随用，完成初凝前就需要进行注浆施工，避免在浆液中有石块以及杂物混入，注浆作业时，由于中途停止的时间比较长，在具体的施工中，需要利用水或者稀水泥浆对注浆泵以及注浆管进行润滑，一旦孔口有浆液溢出，就可以停止注浆了。第一次注浆时，需要利用GYZS挤压泵送进行第二次注浆，从中间注浆管中注入浆液，浆液流经预留孔后会向外孔的地层发生劈裂，待浆液固结后，会形成比孔径大的水泥球，能够有效的增强锚固段的抗拉力，注意第二次压浆最终灌压力为4MPa。

3.5 浇筑锚墩（锁梁）

在进行锁梁混凝土施工时，浇筑混凝土要严格遵循《混凝土施工与验收规范》的有关要求进行施工。绑扎钢筋时，要根据具体的设计要求进行，不能够踩踏钢筋网，防止钢筋网受力后变形，浇筑混凝土时要注意连续性，尽可能的缩短混凝土灌注中断时间。

3.6 预应力锚索张拉

张拉锚索预应力时，常使用的设备包括：YCW100型千斤顶、ZB4500型高压油泵及HVM锚具等，在张拉前需做好张拉机具的标定。张拉锚索时要分步骤分批次进行，第一次先预紧张拉每根钢绞线，在每根钢绞线上施加50～100kN，第二次张拉要分级进行，设计的预应力为15%、25%、50%、75%和100%，其稳定时间前四级为5min，最后一级稳定时间30min，然后锁定。

3.7 封锚

完成张拉后，待所有因素都与设计的要求相符后，要对锚具进行测量，量出5cm的钢铰线，截取多余的锚索后浇筑C20混凝土对锚头进行封锁，避免锚索受到环风化的侵蚀，减少锚索的使用寿命。

4 试验检测

完成工程施工后，要对锚索单索的固力进行验证，确保其符合相关的设计，按照设计的要求对13根锚索进行了抗拔试验。检测仪器采用YCW120型千斤顶及ZB-500型电动油泵进行加压，计量器为SC120T数字测力仪，所用仪器均经过计量部门检定。

试验方法和步骤：

由于该场地的锚索为工程锚索，不允许进行破坏试验。所以本试验按验收试验方法进行，试验采用等荷载并实行分级加载法。

试验步骤如下：

（1）拉拔准备：剥除工作段PE管，洗净钢铰线，按图组装好机具；

（2）先将大千斤顶空打出一定长度的活塞行程，以使每一循环结束好退锚，同时锁死与大千斤顶配套的高压油泵的张拉截流阀；

（3）将相应的垫环、工作锚具安放在大千斤顶上，再用大千斤顶整体拉至的0.1ANt的力，测量初值记录。

5 总结

总而言之，采用预应力锚索抗滑与其它加固方案进行投资对比，不仅投资省，而且工期短，不影响道路正常运营，经济效益非常明显。根据设计及施工条件，选用较轻型设备，采用无水钻进工艺，动力采用移动式空压机，省去水冷系统，简化了施工设施，降低了施工成本。

[1]李国胜.压力分散型预应力锚索在滑坡治理中的应用[J].山西水利，2013（1）：41～42.

[2]蓝日彦.预应力锚索抗滑桩在滑坡治理中的应用[J].黑龙江交通科技，2011（10）：39～40.

[3]欧孝夺，周东.南宁市青秀山主干道K9+720～K9+840段滑坡治理工程检测试验报告[R].2006.

TV223

A

1004-7344（2016）04-0201-02

2016-1-14

李国熙（1985-），男，助理工程师，本科，主要从事水文地质、工程勘察设计工作。