公路高边坡工程中预应力锚索技术施工工艺分析

彭鹏铭

（中交第三公路工程局有限公司，北京101399）

不同等级、不同施工条件的公路工程有着不同的技术设计要求。根据公路工程的实际情况灵活选择施工技术不仅是保证施工环节顺利开展的前提条件，同时也是进一步提高公路功能指标的关键所在。高边坡施工并非公路工程的固定工序，而是一种常见的施工条件。近年来，随着我国公路工程建设规模的不断扩大，预应力锚索技术在实际施工中的应用次数不断增加，目前已经形成相对成熟的技术应用体系和质量控制体系。

1 预应力锚索技术原理

从技术原理的角度来看，预应力锚索技术的核心在于实现对边坡结构的加固。与传统的边坡加固技术不同，预应力锚索技术的针对性更强，其在实际应用中可以起到稳定岩体、提高公路稳定性的效果，从而为后续的施工活动以及公路运行打下良好的基础。在实际应用时，预应力锚索技术需要应用在高边坡的内部，主要依靠锚索的力量来提升公路高边坡的整体强度、牢固性和安全性，从而有效减少边坡下滑现象的出现，为后续施工创造良好的环境。此外，在应用预应力锚索技术的过程中，施工单位可以根据公路运营需求设置一定量的流水口，以确保在遇到强降水天气时可以将边坡内部的积水快速排出，减少降水对公路高边坡的侵蚀作用。同时，预应力锚索技术的应用还能在预防地表水下渗、土层表面的风化剥落现象上起到一定的控制效果[1]。

为确保预应力锚索技术的应用效果可以达到预期的高度，在实际应用时需要对施工现场的地形地势环境、水文特征以及气候特征进行深入的考察，尤其是要关注高边坡的组成特点以及岩土的类型、特性，最终有针对性地设计预应力锚索技术的应用方式。一般情况下，常用的施工方式为布置从上至下的预应力锚索，这种布置方式可以有效降低公路高边坡的荷载情况，避免高边坡荷载过大而影响锚索性能的发挥。

2 预应力锚索技术的施工准备

2.1 设备准备

预应力锚索技术的应用需要依靠动力设备与张拉设备，设备质量的好坏将直接影响钻孔的实际成孔质量，同时也会对钻孔深度的控制效果造成影响。预应力锚索技术所使用的钻机需要依靠空压机为其提供动力来源，钻机的常规耗风量约为9～12m3，实际施工时需要设置两台移动空压机为两台钻机提供动力。需要注意的是，钻机和空压机的规格、数量配置需因地而异，不同的施工条件对于机械设备的要求也不尽相同，故施工单位必须结合施工要求进行设备搭配和选择。而在后续的高边坡灌浆施工环节中，必须使用张拉设备，而张拉设备型号的选择则要根据实际灌浆量和灌浆方式来选择。例如，灌浆量较少的高边坡工程中一般采取单孔灌浆，而所使用的张拉设备则为YCD-1500高压油泵和千斤顶。

众所周知，公路高边坡工程自身的坡度和高度都相对较高，若选择的设备体积过大、质量较高时，则很难在高处施工中使用，且使用过程中也会出现动作方向改变困难的情况，因而公路高边坡工程一般优先选择轻质量、动作方向调动便捷的设备。实践证明，YG800型号的钻孔机在高边坡工程中具有较高的实用性，可以满足多种情况下的高边坡施工要求，且具有操作简单、移动方便、钻孔效率高的特征，能够有效提高施工效率，降低施工难度[2]。

2.2 其他准备

在应用预应力锚索技术之前，施工单位需要根据施工现场的地形地势环境和气候条件制订完善的技术应用体系和质量监督指标，并落实设备、人力、材料等多方面的准备工作。首先，施工单位需要对施工现场进行全方位的考察，分析地形地势的走向、岩体的结构组成和性质、岩体的边坡倾斜角度、自然气候特征、降水情况等，结合自身的实际施工能力分析施工难度，并对施工过程中可能出现的问题进行预测，提前落实相应的准备工作和应急预案。施工计划初步制订之后，需要进一步在施工区域标注钻孔的位置、孔向和角度。若需要搭建脚手架，则必须保证脚手架的稳定性，一般使用专用钢管对脚手架进行固定，脚手架搭建完成之后需要对其稳定性能和耐受力进行分析判断。其次，施工单位需要准备预应力锚索技术所需的基本生产材料，尤其是在选择锚索材料时，应对锚索的强度、规格有明确的要求，严格控制锚索质量，杜绝使用低质量的锚索材料。当设备和材料进场时，施工单位需要对其进行质量抽验，且运输人员需要出具相关质量合格证明，确保设备和材料的质量要求达标之后才能批准其进入施工现场，并采取相应的存储保管措施。最后，施工单位需要针对预应力锚索技术的特征和应用方式对施工人员开展技术培训，确保每一位施工人员均能掌握预应力锚索技术的应用方法和了解其重难点，认真落实技术交底工作，以求达到规范施工行为的目的[3]。

3 主要施工工艺

3.1 钻孔施工

钻孔施工之前，施工单位需要明确孔洞的具体参数，如深度、大小、位置、走向等，尤其是要确保孔洞的位置准确。施工单位要严格按照既定的施工设计，依次开展测量、放样、定位等多项工作。钻孔时需要在目标位置布置脚手架，并将钻机安装固定在脚手架上。钻机固定完成之后，即可按照钻孔设计要求调整钻机的方位角和倾角，钻机纵横误差不得超过±50mm，高程误差不得超过±100mm，钻孔倾角和方向要符合设计要求，倾角允许误差为1%，锚索与水平面的交角为20°。钻杆是钻孔施工的关键材料，钻杆的长度一般需要根据预应力锚索的长度来决定。钻杆要按照标准角度与孔洞垂直，且钻杆的规格要满足孔洞的深度。此外，钻孔施工时还应注重对工作风压的调控，并密切关注钻孔区域的情况，必要时可以暂停施工。若钻孔施工时发现钻孔位置的底层较为软弱，则需要及时对钻进的速度进行调整，避免因为钻进速度过快而引发坍塌问题。钻孔结束之后，需要使用高压空气（风压0.2～0.4MPa）清除孔洞岩粉和水体。

3.2 组装锚索

预应力锚索采用6束φ15.24mm、标准抗拉强度为1860MPa、高强度、低松弛的无黏结预应力钢绞线编制。钢绞线的下料长度为锚固段、张拉段和自由段三者的长度总和。首先，实际施工时需要进行精确的计算，以求减少下料长度的误差，理论上需要将下料长度误差控制在5cm以下。其次，施工单位还应对钢绞线进行一定的防锈处理，处理完成之后需要将其调整为顺直状态，平放在组装台上。一般情况下，不同段的防锈处理方式也会存在一定的差异性。以自由段为例，防锈处理时需要在自由段上涂抹一层防锈漆，随后涂抹一层油脂，并穿上PR管进行保护，最后需要对自由段和锚固段的连接处使用封口胶带进行密封处理，并在封口胶带处缠绕一层铁丝，从而最大程度上保证固定和密封效果，避免在施工过程中出现水泥砂浆流入管内的情况。最后，钢绞线需要进行排列组装，施工单位需要在锚索之间放置注浆管，并添加导向帽，组装完成之后即可挂上编号牌，堆放在指定区域等待使用[4]。

3.3 安放锚索

安放锚索时，需由多名施工人员通过人工的方式进行抬放，将锚索的一头放置在孔边。钻孔施工完成，且孔底清理完成、孔壁质量检验合格后才能放入锚索。放置锚索时，应将塑料管伸入孔底，从而起到压缩孔内空气的效果，确保可以将孔内的杂质吹出，最后再将锚索放入孔内，且孔外需要预留一定的长度。结合以往的施工经验来看，吹孔过程中可能会出现碎石掉块的情况，从而导致锚索无法顺利放入。为了预防这种情况，可以先将锚索放入之后再进行吹孔操作。

3.4 灌浆施工

水泥砂浆强度7d不低于20MPa，28d不得低于40MPa，配合比为1∶1（重量比），水灰比值为0.45。从材料性能的角度来看，水泥砂浆自身的流动性较差，故在灌浆施工过程中可能会出现注浆管堵塞的情况。由于锚索成孔之后孔内难免会存在一定量的积水，因此孔洞所需要承受的压力也会随之增高，而水泥砂浆在与水接触之后会出现离析现象，水泥砂浆中的砂石材料则会沉淀，最后导致锚固段的强度下降。此外，钻孔结束之后需要及时安装锚索并完成灌浆施工，灌浆过程中需要根据浆液强度设置灌浆时间[5]。

3.5 锚索张拉和锁定处理

锚索的预应力张拉分五次施加，依次取设计值600kN的0.25、0.5、0.75、1、1.1倍进行逐级张拉，每级荷载施加后，稳定观测时间不小于10min。若第二次张拉时提高了张拉力等级，则应在两次张拉之间间隔3d的时间，其目的是弥补第一次张拉时土层和锚墩的预应力受损情况[6-7]。锚索锁定后，做好记号，观察3d，若没有异常情况则留长20cm后用手提砂轮机切割多余钢绞线。

4 结束语

综上所述，目前我国公路工程高边坡工序的施工技术以预应力锚索技术为主，该技术的应用不仅可以有效提高高边坡施工的施工效率和施工速度，同时也能够进一步提高其综合质量和性能，这对于提升我国公路建设水平无疑有一定的现实意义。