预应力锚索施工技术在水利工程边坡治理中的应用

刘利华 李玉

摘 要：笔者就预应力锚索在大岗山水电站边坡治理中的应用进行阐述。由于大岗山水电站施工现场地理位置的特殊性，再加上地质条件的复杂，覆盖层比较厚，表层多为松散的堆积体，深部多断层交叉。特殊的地理位置造成在施工过程中使用特殊的支护施工方法进行。

关键词：施工方法；地形；措施；预应力锚索；施工方式

大岗山水电站右岸坝顶以下开挖边坡介于高程1135～950m高程之间，950～925m高程为大坝基坑开挖，开挖最大高差为210m，拱肩槽两侧边坡共设置6级马道，边坡30m/35m设一级马道，高程分别为1100m、1070m、1040m、1010m、980m、950m，1135m辅助供料平台宽度约为10.00m，边坡马道宽度约3.00m。拱肩槽上游侧边坡开挖坡比为1‥0.35～1‥0.4，拱肩槽上游侧边坡开挖坡比为1‥0.54～1‥0.88。坝区枯水期河水位952.6m，水面宽40～70m，水深7～11m，正常蓄水位1130m时谷宽380m。

1 预应力锚索概念以及施工工艺

1.1 预应力锚索定义

预应力锚索是指由钻孔穿过软弱岩层或滑动面，把一端（锚杆）锚固在坚硬的岩层中（称内锚头），然后在另一个自由端（称外锚头）进行张拉，从而对岩层施加压力对不稳定岩体进行锚固，这种方法称预应力锚索，简称锚索。国内应用较多，如长江南岸链子崖危岩体治理和会同县中心街滑坡治理中都采用了此种锚索。

1.2 施工工艺

预应力锚索施工工序较多、各工序间衔接紧促、工序先后逻辑关系较强、施工周期较长。锚索吨位、长度类型较多，容易混淆。锚索施工前须做好锚索详细布置示意图，并标识清楚每个锚索的详细参数（如坐标、孔深、吨位等）。

锚索施工程序如下：锚索排架搭设→→→锚索孔位放样→→→锚索钻孔（锚索编制）→→→下索→→→锚索灌浆（锚墩浇筑）→→→锚索预紧→→→锚索张拉→→→锚索抽检→→→封锚。

2 主要施工方法

2.1 施工准备

在进行准备过程中，首先要满足边坡锚喷施工完成后才能进行锚索施工。在钻孔施工前要先搭设施工作业排架，施工排架是施工过程中的重要承重设备。因此，在搭建完成后要由相关部门进行安全检查，验收合格符合安全承重标準后才能进行下步施工。

2.2 钻孔

锚索孔位根据设计图纸进行测放，局部位置结合现场地形进行调整，现场测放出锚索孔位置并用红油漆标示，锚索孔开孔前测放出方位角。开孔前确保锚索孔位、方位角、俯角等角度的正确，并经质检人员检验后方可开钻。

孔位坐标误差不大于10cm，钻进过程中及时纠偏并测量孔斜，终孔孔轴偏差不大于孔深3%，方位角不大于2°；锚索终孔孔深应大于设计孔深40cm，并不小于设计孔径10mm。

由于边坡地质条件复杂，成孔过程中可能出现掉块、卡钻、起钻塌孔，成孔难度极大。根据孔壁坍塌、岩体破碎情况，采取套管或灌浆等方法护壁。钻孔采用钢套管钻进，套管护壁方法采用单偏心扩孔跟管护壁，跟管直径根据设计锚索的孔径确定，同时记录钻进地质情况以便于后期控制锚索灌浆，跟管钻进结束后恢复原设计终孔孔径。钻孔的锚索钻机为YG-60、YG-80锚固钻机，拔管机为专用液压拔管机。现场需要进行跟管钻孔或固壁灌浆时应经现场监理工程师的确认。

锚索钻孔过程中详细记录钻孔地质情况，确保锚固段落在较完整岩层上，如钻孔至设计终孔后，岩石仍比较破碎则继续钻进直至较完整岩石为止。孔道经检查合格后，对孔口临时封堵保护。

2.3 灌浆

在灌浆前，要提供对应的灌浆记录和压力表合格率定的资料，并要认真检查仪器是否能正常工作。

在施工过程中会遇到各种意外问题，例如：岩石破碎的孔灌浆超过设计灌浆量的2倍甚至更大；采取灌浆记录仪限压、限流、间歇的办法，孔内填塞细沙。但是锚固段要一次性的灌满。在施工中遇到锚索孔内裂隙较大无法一次性灌满，采取待凝，再灌浆。如果遇到不能满足灌浆设计要求的锚索，需要根据锚索张力来重新设计方案。

对不能满足灌浆设计要求的锚索应降级使用，同时需看锚索张拉后的锁定值是否满足设计要求。

2.4 编束

对钢绞线进行挤压锚头处理，处理之后的钢绞线根据设计结构进行编制成束，锚固段采用隔离架集束，隔离架间距1.0～1.5m，锚索内锚固段进浆管按照设计编入索体，外部与张拉端平齐，整条锚束用铅丝每隔1～2m捆扎，为了保证钢绞线与锚固材料更好的结合，内锚段比自由张拉段捆扎密一些。

2.5 锚索张拉

张拉采取单根预紧、整束张拉，整束张拉采用分级、分序循环张拉方式，张拉时以水平向每6根锚索为一个张拉单元。针对单根锚索张拉前先对单根钢绞线进行预紧（锚墩浇筑后7d即可进行），使锚索各根钢绞线的应力均匀后再进行整索张拉，张拉单排内先对单根锚索进行预紧（预紧张拉力为设计力20%），随后1＼2＼3＼4＼5＼6锚索按0.25f＼0.5f（f为设计张拉力）分级张拉，待6索都张拉至0.5f后，先将1＼3＼5锚索同时张拉0.75f＼1.0f至1.1f，最后将2、4、6锚索同时张拉0.75f、1.0f至1.1f。分级张拉间歇时间为5min。

锚索分级张拉时应同时测量其伸长值并与理论伸长值进行比较，同时张拉锁定后夹片错牙不得大于2mm。

锚索张拉过程主要按照设计张拉力控制，实际伸长值只做记录不为控制性项目。

如锚索安装后出现应力衰减应进行补偿张拉，补尝张拉次数不得超过2次，安装锚索测力计的监测锚索张拉前应将配套的锚索测力计对中后进行分级张拉，张拉吨位以锚索测力计读数为准。

3 质量控制与安全措施

3.1 质量控制

a.在施工过程中严格按照施工标准进行，脚手架的搭设必须稳定，对紧固件的紧固必须有专门的人员进行定期核查检验。

b.按照设计固定孔口坐标在脚手架上安装钻机专用钢管，将钻机放在专用钢管上，用經纬仪按边坡方向放出基线，然后用方向架放出锚索方位角，并根据要求调整到适合的角度，在定好角度后要进行再次的确认检验，以确保准确无误，将所有的紧固件再紧一遍，确保角度不变。

c.锚索孔径误差要调整在规定范围内。

d.孔位在使用前后要对其清洗干净。

e.锚索的编制要确定每一根钢绞线始终均匀排列、平直、不扭曲，对于有锈迹、油污的要清除干净，对于清除不到的地方要及时想出处理办法。

f.各种施工材料必须使用达标材料，禁止使用“三无产品”，张力机具要对其进行定期检查、标定，以标定曲线作为施工控制的依据。

g.钢筋、水泥等原材料进场后，必须堆放在有通风防潮的仓库内，防止生锈，若生锈必须按要求进行除锈处理。

h.在施工每个细节都要有专门的人员进行质量监督，质量责任到个人，这样才能确保质量过关。

3.2 安全措施

a.在施工过程中要始终本着安全第一、预防为主的方针，把安全隐患降到最低。

b.施工前进行安全技术交底，施工中应该分工明确，统一指挥。

c.进行施工前要对各项工作进行安全检查，并由班组长负责，责任到人，相互监督，施工人员进入现场应该佩戴好安全帽，操作人员应该精力集中，遵守相关的安全操作规定。

d.在施工过程中，由于施工工序复杂，要用到各种工种的操作人员，在人员上岗前，必须做到持证上岗，才能进行技术操作。

e.边坡加固工程钻孔通常是在脚手架上作业的，为确保脚手架安全稳定，采用双排方式，间距1.2～1.5m，重力集中处增加斜向及横向支撑，并设置短锚桩，将脚手架锚固在稳定的岩壁上。

f.高空作业应该设定保护措施，在进行危险工作时，要做好保护工作，确保把危害降到最低。

g.锚索固壁及孔道灌浆过程中应控制好灌浆压力，锚索体运输、安装时应注意安全。

h.加强排架高空作业规范，不得随意从高空坠落工具、材料等，避免伤及到其他人员。

总之，做好水利工程工作，是每位水利工程工作人员职责所在。预应力锚索施工技术在高边坡治理中运用的越来越广泛，因其不仅能加强边坡结构的稳固性，还能使边坡的整体稳定性得到增强，通过许多工程实例都能体现这种优势。这种技术也会随着基础建设工程的不断扩大而广泛应用，相信在以后的工程中预应力锚索技术也会不断的提升和加强，并会为以后的水利工程事业做出更大的贡献。

参考文献

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[2]周鹏.水利水电工程中预应力锚索的施工技术[J].中国水运月刊，2013，（11）：278-279.

[3]沈钦平，王守坤.水利工程预应力锚索施工工艺[J].科学与财富，2011，（7）：201-202.

（作者单位：中国葛洲坝集团第一工程有限公司）