高边坡压力分散型预应力锚索施工研究

姜 婷

（广州市市政职业学校， 广东 广州 510650）

1 工程概况

本文以某高速公路第十七合同段K81+635～K82+000 为背景，其路堑左右两侧分别是以35～42°为主的自然坡陡倾山体及沟谷和山间河流。一半挖方一半填方是这条路段的特征，坡度的最高值约为90m 左右，边坡具有相当复杂的地质条件，节理裂缝和小断层构造也非常发育。

2 压力分散型预应力锚索施工特点

（1）采用压力分散型预应力锚索，其最主要的目的是分散压力，使各处压力平衡，固定边坡地段的公路[1]，同时减少索锚的损耗，延长其使用寿命，因此，其首要的特点是具有合理性。

（2）该施工能够提升承载板的承载力，对承载板进行固定，并且其施工难度要求较低，可以有更多的精力去研究控制其他的不可控因素，提升整体设计的可靠性。

（3）使用该施工方式可以节省材料，一方面缩短锚索的长度，另一方面提升此后工序的完成率，如注浆工序，在一定程度是缩短工期的有效方法。

（4）该施工往往由多个部分构成，且各部分紧密结合，能提升锚索的抗拉力，转移部分拉力，保障锚索的稳定性。

3 预应力锚索施工

3.1 钻孔

为了使作业设备及工艺适应施工要求，前期使用多根锚索进行测试。先进行钻孔作业，其次注浆试验，当完成前两步后测试张拉值与锁定值。锚索施工中工程量比重偏大的钻孔作业，其是作为主要因素影响着施工工期和费用。因此，应该按照设计要求中的技术参数和地质构造类型，在钻孔施工中选择合适的施工设备与工艺流程。

钻孔施工安全须知：

①在钻井之前，充分依据设计要求和土壤条件，确定并标记钻孔位置。

③钻孔的孔洞偏差和底部的偏斜尺寸分别在±2.5°以内和低于锚索长度的1/30。

④确定锚索孔深一般依据锚索的类型、地质条件、钻孔的角度来定，孔深应≥设计长度，但不应过大，在较好地质或较差地质钻孔时，要求分别是20～40cm和≤80cm 为宜。

⑤锚索钻孔完成后清孔，紧接着进行锚索安装和注浆。注意湿式钻孔需要边向孔口注水边清洗，而干式钻孔是在保证注浆体和孔壁的高度粘接前提下，孔内粉碴被高力度风压将其吹出。

3.2 钻孔机械

在复杂土壤结构下作业，选择作业机械受各种因素影响，例如钻孔精准度、地层类型等。在岩石中可优选潜孔钻机，因为此钻机形成的钻孔内壁很粗糙，非常适合锚固的固定。旋转钻机及使用导管的钻机适合松散的岩石，在这类岩体中的钻孔多数需要多次钻孔注浆循环才能成孔；当土质呈粘性状时，适合用的钻机类型为带麻花钻杆的。

根据配气类型，潜孔型钻机配备的冲击器（也称为井底锤）分为无阀式和有阀式。J 系列和CIR 系列阀门式潜孔装置在中国普遍使用，此类潜孔器个别零件的使用周期低，对气压要求很依赖，极易损坏的柱销会使孔内掉入钻头；无阀式冲击器可正常工作于不同的气压下（0.7～5.OMPa），具有极强的适应力，且较好地克服了有阀式冲击器存在的问题。

在导管跟进钻孔时，务必使用偏心钻头及其配套冲击器。工程施工时间、客户要求及价格是导管选择标准的参考条件，一般选用厚度≥6mm 的普通钢。

3.3 锚索加工

有很多关键性因素制约着预应力锚索的下料长度，其中包含千斤顶的伸展度、定位板、应力测试仪、预留施工值、锚索的增长数值等。

这天晚上，米多翻来覆去无法入眠，脑海里一直在回忆鲍泽说的话。翌日，他收拾书包准备上学的时候，瞥见了桌上的笔筒里躺着一支录音笔。

预应力锚索各部分的生产标准长度误差值以≤5Omm 为宜，尺寸严格按照设计进行。制作无粘结的钢绞线时，防止油脂导管被破坏，否则采用塑胶带来包裹管道。在加工时以平直为排列标准，隔离架顺轴线延伸方向设置，且间隔距离为1.0～1.5m，捆绑要结实避免搬运时松散，保护杆体安全层的厚度值要≥2cm，且不许扭转。

隔离架使锚索体各钢绞线相互分离，以保证锚索体周围均有一定厚度的浆体覆盖，同时也起到锚索体居中的作用。需注意的是，制作隔离架时不能采用木质材料，须使用塑料类、钢类或对杆体无影响的其它材料组成，而且不能用镀锌材料捆扎注浆管道与索体、承载体、隔离架。

高压注浆时，止浆密封设备和杆体需要一并加工并放置在指定的设计位置。全长无粘结型预应力锚索止浆密封装置应放在离孔口1.0～1.5m 处，其他锚索需安置在自由段和锚固段的中间位置。

3.4 锚索下锚

杆体作业施工前，按规定标准组装杆体，先对杆体质量进行查验。在杆体组装时，查看杆体是否因过大而扭曲变形，尾部使用胶带密封并预留1～2 个小孔，注浆管一起进入，防止被孔内沉积物堵塞。注浆过程中，注浆管的插入深度应根据浆液到达孔口速度而定。

杆体插入孔内不可以挂载重物和进行敲打，插入深度要≥设计深度95%；杆体的入孔实际尺寸要比设计尺寸多进20cm 左右，然后在注浆过程中抽出多插入的尺寸，保证第一个单元锚索锚头在注浆后能被水泥净浆包裹。

孔内被锚索插入后立即注浆，尤其是作业时有泥水混合物和坍塌危险的索孔要及时注浆。一旦锚索入孔不顺利，立刻检查或更换不完整的锚头及不合适的承载体。为减少钢绞线的保护层损伤，用胶带缠绕塑料管并同时包裹住涂有润滑脂的钢绞线，再次排查无误后方可继续作业。

3.5 锚索注浆

压力分散型锚索中全段的锚杆都可灵活伸长，主要是使用预应力筋的缘故，而它使用的是无粘结钢绞线，注浆中整段需要一次到位。

高铝水泥不可用于水泥浆液的使用，选平常使用的硅酸盐水泥。注浆时采用水灰比为0.4～0.45 的纯水泥浆；也可采用灰砂比为1：1～1：2 和水灰比为0.38～0.45的水泥砂浆。

注浆浆液注意两方面：一是均匀搅拌、防止其他不相关杂物如石料、土壤等落入；二是浆液应在初凝前用完。如果注浆施工开始或中途停止较长时间再作业，先使用水或者稀水泥浆润滑注浆泵和注浆管路。高压注浆当孔口溢出浆液或排气孔停止排气时，应立即封堵孔口或排气管，不得让水泥浆溢出，并持续注浆直到压力达到设计要求。

3.6 锚索张拉、锁定

施加张力的目的是进一步验证锚索的锚载荷和各种机械性能是否由于锚索的载荷而达到设计加固效果。张拉时不仅要确保安全性施工，也要兼顾应力分布到远端的时效性，因此加载速率通常在设计应力值的0.1/min，减二卸载速率宜在设计应力值的0.2/min 范围。

锚索张拉前对张拉设备进行标定，得出曲线参数，并对张拉设备分别进行标识。另外须满足两项要求方可进行张拉，其一为垫墩硅承受力达到设计值的70%，二是锚索加固部分浆体韧度超出设计值。

有些张拉作业必须按照程序进行，例如复合锚的张拉程序为：先张拉索体1～2次达到紧密连接索体各部位的目的，一般采用0.1～0.2Nt（设计拉轴力值），再按照设计锁定值进行补偿与整体张拉，然后依据土壤层或者张拉级别的大小持荷相应时间在张拉的每一阶段。锁定锚索后，要在一定的时间内观察应力的变化，采取合适的补偿张拉。

4 结束语

综上所述，在高边坡地区采用压力分散型预应力锚索的方式对高边坡进行防护，不仅能节约成本，也能缩短工期，提升工程整体的稳定性，延长锚索的稳定性，可为今后相关工程参考。