预应力锚索技术在公路高边坡施工中的应用

范轩华

摘 要：在经济的快速发展下，公路建設取得了非常明显的进步，在国计民生中发挥着至关重要的作用。预应力锚索技术在公路施工中具有非常广泛的应用，能够有效提高土体的稳定性。本文结合具体的工程案例，对锚索设计的原理以及在预应力锚索技术在公路高边坡施工中的应用进行了详细的分析和探讨。

关键词：预应力锚索技术；公路高边坡；应用

随着我国国民对公路质量要求的不断增高，传统公路高边坡防滑技术已经无法满足现今人们日新月异的需求，在当今形势下需要进行技术创新才能保证施工企业在激烈市场斗争中的重要地位，预应力锚索技术就是在这一严峻形势下应运而生的，其在公路高边坡施工中的应用为公路整体质量提供了强有力的保障。

1 工程概况

本文在预应力锚索技术研究分析中所选取的公路路堑边坡处于中低山地貌区，整个地形呈斜坡状分布，地形的相对高度在55 cm上下，地面标高的平均范围在850～950 cm以内，据勘察调查资料显示，该边坡最大可开挖的深度应控制在52 cm左右。该公路边坡岩石相对比较软弱，遭遇雨水天气易发生泥化现象，遇风则较容易风化，边坡岩体位于滑岩层，因此坡体的稳定性较差，在边坡施工中一定要注意这一问题，并且公路滑坡地段有地下水分布。

2 预应力锚索技术在公路高边坡施工中的应用意义

预应力锚索技术在公路高边坡施工中具有较强的应用意义，其贯彻公路高边坡施工中的多个环节，例如钻孔、安防、锚索组装、灌浆、锁定以及封锚等施工工艺都需要以预应力锚索技术为支撑。该公路边坡高度较大，并且坡度较为陡峭，因此在施工中仅采用适应性较强的轻型设备，本工程在施工中采用的是YG800型的全风动潜孔钻机，该设备质量较轻，能够实现整个机械设备的提升，并且该设备在应用中随意性较大，可以随意调整钻机的倾斜角以及方位，满足了公路高边坡施工要求，再加上预应力锚索技术的应用，不仅能够保证公路高边坡施工质量，同时还能够提升施工进度，对施工企业的发展具有一定的积极作用。

3 锚索设计的原理

对于锚索来说，可以将滑动土体所产生的拉力传递给公路岩土里面的高边坡结构。一般情况下，锚索是由锚头、锚固段和自由段所构成的。锚头作为进行锚索张拉固定施工作业的位置，一般情况下，锚头是由锚具、垫板和保护帽组成的。锚固段就是将远端拉力传递给稳定的岩土里面。自由段则是将锚头拉力传递给锚固段中间位置，一般具有注浆塞、防腐结构两部分组成。除此之外，锚索还具有注浆塞和支架等多种配件结构而成。为了使锚索能够承受外力的作用，在规定的工期内，就可以确保公路高边坡施工能够顺利的完成，从而可以确保土体的加固性能。

4 预应力锚索施工准备

4.1 主要施工设备选择

（1）成孔设备选择

在高速公路施工中，由于需要加固的边坡具有高度大、陡峭等特点，为了保障施工质量，必须选用适应性很强的轻型设施。在实际应用中，QZ-120K潜孔钻机，可以任意调整机械设备倾角和方位，从设计层面来看，它很容易满足施工要求。由于该钻机具有很轻的质量，1.5到2t的气动绞车，就能实现整个设备提升。QZ-120K型钻机不仅能进行人工搬迁，还具有结构简单的特征。钻机动力采用的是作业简单、移动方便、动力形式单一的全风动形式，动力一般隐藏在整个钻机的孔底，具有钻孔速度快、效率高，方便高边坡钻孔施工的特征。为了保障施工质量，在钻孔设计时，必须杜绝用水，使用无水钻进工艺的同时，降低施工成本，简化配套设施，进而不断提高施工工艺。

（2）动力设备、张拉设备

在动力机设备选择中，空压机作为钻机最主要的动力设备，对钻机成孔质量以及钻孔深度具有重要影响。根据实际施工要求，钻机耗风量一般在9到12立方米左右，通过2台12立方米的移动式空压机，协助2台钻机施工。在张拉设备以及灌浆施工中，由于整个工程单孔式灌浆量较少，通常使用砂浆灌注的方式进行施工。张拉设备一般选用YCD-1500的配套式高压油泵以及千斤顶。

4.2 预应力锚索设计

根据施工需求，在预应力体系中，使用OVM15—4夹片型锚具、低松弛高强钢线以及胶结式的锚固段构成对应的群锚体系，也就是OVM锚固状态。在锚索参数设置中，预应力根据施工要求，使用对应的低松弛高强钢绞线，超张拉应力为整个吨位设计的105%，每根锚索吨位设计为400KN；同时，每根锚索分别由4根钢绞线构成，钢绞线对应的砍断强度达到1860MPa。

5 预应力锚索技术在公路高边坡工程中的施工工艺研究

5.1 预应力锚索钻孔施工

预应力锚索钻孔是公路高边坡施工中的基础部分，也是公路高边坡施工中的关键环节，钻孔质量直接影响公路高边坡施工整体质量。因为预应力锚索钻孔施工会受地质环境等多种因素的影响，所以在预应力锚索钻孔施工前应对公路高边坡实际情况进行实地勘察，根据地质地形等实况确定钻孔方法，案例中所选取的公路在钻孔施工中采用的是回转冲击干钻方法。在钻孔过程中为了保证孔位满足相关施工规范，所以在钻孔施工前，首先应确定高边坡钻孔区域范围以及钻孔的大致孔向与角度，其次在脚手架搭建过程中应严格按照施工要求进行施工操作，需要在脚手架上安装专用钢管，并将其固定，而后将钻孔机安装在专用钢管的合理位置上，钻孔机安装完毕后利用罗盘确定钻孔机的具体位置。

5.2 编制锚索与下索施工

在编制锚索之前，需要对材料用量进行精确计算，确保计算结果无误后再对锚索实施下料操作，那么要保证预应力锚索相关计算的准确性，就要按照施工规范以及相关计算公式得出锚索编制需要的钢绞线预应力长度，钢绞线预应力长度通常用L表示，钢绞线预应力长度计算公式为：L=Ls+Lf+Lm+Ld+a。公式中的Ls是指锚索深度，Lf是指测力厚度，Lm是指锚具厚度，Ld是指机械设备的张拉位移程度，a是指对张拉设备之外长度的调节作用。计算出施工中实际需要预应力的长度，结合施工实际情况进行合理施工。在下索施工中，应以工程实况为依据，利用一定量的钢绞线进行锚索施工，并利用切割机对已经切割好的钢绞线进行有效检查，在施工中要避免钢绞线出现松散、锈蚀以及钢绞线磨损等状况，对于有质量问题的钢绞线应及时更换。

5.3 灌浆、预应力张拉以及封锚施工操作

公路高边坡灌浆施工可以分为自由段灌浆与锚固段灌浆，灌浆是预应力锚索技术施工中的重要施工环节，其质量与预应力锚索技术的稳定性有着直接性联系。灌浆中常采取的灌浆材料为水泥浆，其具有高强度、易灌注、膨胀性小等优势，并且无腐蚀作用，益于灌浆施工。预应力张拉施工一般应选择在灌浆一周之后，在预应力张拉试验亲，需要对抗拉力进行试验，试验合格后需要按照相关施工规范进行操作，张拉施工操作完毕后，为了进一步提升预应力锚索施工质量，应采取封锚施工操作，使岩体内部应力与施工要求保持一致性，为了保证公路使用寿命，注浆压力应控制在0.1～0.2 MPa范围内，利用相应的砂浆进行封锚操作，为了封锚的顺利性，应在锚头外部涂抹润滑油。

6 总结

综上所述，在公路施工中，预应力锚索技术具有非常重要的应用，在一定程度上发挥了有效的防护作用。在公路高边坡施工中，必须结合施工现场的实际情况，做好成孔设备、动力设备、张拉设备的选择，提高预应力锚索钻孔施工、编制锚索与下索施工、灌浆、预应力张拉以及封锚施工的质量，通过切实有效的措施，提高公路边坡的稳定性，使公路质量得到进一步的提高，为经济的发展做出积极有益的贡献。

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