讨论岩土工程边坡治理中的预应力锚索技术

（广东省地质局第三地质大队，广东 韶关 512000）

随着民生工程建设及绿色新型产业建设脚步的加快，必定会有岩土工程边坡质量的需要。目前在岩土工程边坡治理中，比较频繁使用的一项技术便是预应力锚索技术，该技术理论较成熟，且经济可靠，加之预应力材料的不断发展和科技的进步，将预应力锚索技术应用于岩土工程边坡治理中，将会更加突显其技术优势。因此，对岩土工程边坡治理中的预应力锚索技术进行分析具有重要的意义。

1 预应力锚索技术的特征及作用机理

1.1 技术特征

预应力锚索属于一种支撑结构系统，两端分别与稳定岩土层和被加固物连接，以此形成一个新的结合复合体，能够承受拉力，且在对岩土层施加压应力时，可以避免边坡出现严重的变形的位移[1]。预应力锚索结构系统主要由锚索、锚头、锚固构成，其中锚索起到关键性的作用。预应力锚索技术的特征主要表现在以下几个方面：

①主动性。预应力锚索技术能主动建立后张预应力，目的是降低和消除天然立场对地质结构或建筑物的破坏。在实践操作过程中，能够根据现场实际的情况进行锚索位置、方向、深度、预应力大小进行调控，且可以主动调整预应力场，使其与天然力场相适应。②高效性。采用预应力锚索技术进行岩土工程的边坡治理，具有工期短的优势，能够加快工程的进度。同时在具体应用过程中，只需要使用较小的材料截面便可以实现较大的预应力。③破坏性低。应用预应力锚索技术治理边坡，对周围的环境污染较低，基本不会对固体产生扰动，另外不破坏岩层或土层的稳定性并达到加固的目的，也是其明显的特征之一。④应用范围较广。预应力锚索技术在岩土工程边坡治理中广泛应用，目前主要是应用于边坡加固、滑坡防治、斜坡挡土等工作中。

1.2 作用机理

（1）锚固原理。在岩土工程中，预应力锚索技术是一种比较常见的加固措施，起到防治岩块或土体下滑的作用。其技术原理是通过在岩土部位进行锚固，从而产生较大的预应力和张力，这样边坡岩体或者土体下滑时就会产生摩擦力，这有利于减少边坡岩体下滑的发生，并对岩土工程的边坡进行有效的防护[2]。另外，在应用预应力锚索技术时，会分割斜坡软弱结构面并形成相互连接的板状岩体，在施加预压力的情况下各板状岩体连接成一个整体，能够大大提升岩土边坡的稳定性，从而达到固定边坡的作用。

（2）锚固方法。在岩土工程边坡治理中应用预应力锚索技术时，需要掌握这几点锚固方法：首先是需要对滑架进行约束，促使边坡岩体结构能够形成一个整体；其次是需要通过预应力分担来有效抵抗岩体的自重或外部负荷，尤其是当边坡岩体出现开裂问题时，锚索预应力分担更加重要，避免边坡岩体整体结构遭受破坏而出现大规模岩体坍塌和下滑；最后是锚固之后还需要进行钢筋架的安装和混凝土浇筑，以此形成框格梁，这样有利于提升岩体边坡的稳定性和强度，避免由于雨水冲刷而使得岩土边坡出现变形或下滑的情况。

2 影响预应力锚索技术作用发挥的因素

在岩土工程边坡治理中应用预应力锚索技术时，也要明确影响治理效果的因素，主要包括以下几点：

（1）成孔质量。成孔质量是影响岩土边坡预应力锚索治理效果的关键因素之一。成孔质量包括钻孔的深度、大小、孔径等多个方面，在具体的施工过程中，需要选择合适的钻孔设备进行钻孔，在岩土边坡面使用大型机械施工明显不可取，只能够使用便携式的钻机固定施工，但是在钻孔过程中会产生剧烈的震动，使得成孔后出现下凹曲线，这样就会影响后期钢绞线的性能有效发挥。所以在应用预应力锚索技术时，还需要充分考虑钻孔质量这一问题。

（2）钢绞线。钢绞线是应用预应力锚索技术时必备的工具，需要保证支架稳固，且钢绞线表面无锈蚀，需要使用塑料软管对其进行严密保护，因为这些操作都会对岩土边坡的预应力锚索张拉和预应力发挥产生影响。另外，对于多根钢绞线编成的锚索，应当确保钢绞线之间不扭曲、不旋转，否则在张拉过程中会对预应力发挥产生影响，进而达不到理想的治理效果。

（3）注浆质量。在岩土工程边坡治理中应用预应力锚索技术时，需要进行孔内注浆，而注浆质量直接影响最终的锚固效果[3]。对此，在注浆之前，必须要严格控制浆体的水灰比例，同时在注浆时要连续不间断的进行，如果是使用导管注浆，还需要准确控制提管的速度，避免浆体断开使得孔内渣土进入浆液中，进而降低浆体的强度。

（4）锚墩和垫板。锚墩主要的作用是承受预应力压力，需要保证锚墩顶面与垫板稳固连接，不留空隙，且需要与钻孔轴线呈90°直角，目的是避免锚索偏心受力，以及预应力压力集中在锚墩处的钢绞线中，使得钢绞线折断。

（5）测力计和张拉设备。测力计主要是对预应力锚索进行监测，比较比较常用的是振弦测力计，在具体的测力过程中，需要将拉紧的钢弦与测力计油缸活塞连接，通电促使钢弦振动，此时通过测力计收集振动的频率并计算出拉力值。需要注意的是，在使用测力计时，由于会受到温度的影响，且不同厂家生产的测力计性能也不同，所以需要在使用之前对其进行严格的测试和选定，选择性能良好的测力计，以此确保准确测力。另外，液压张拉设备也是一个关键的因素，在岩土工程边坡预应力锚索治理时，也要保证张拉设备的准确性，应当定期标定和维护。

3 预应力锚索技术的具体应用

3.1 工程概况

以某市高速公路项目的某路段边坡治理为例，根据现场地质勘察结果显示，该路段在进行边坡治理过程中出现了边坡下滑的情况，主要原因是在对该边坡开挖后，由于边坡内部出现泉水渗出的情况，使得部分土体出现滑坡现象。该路段边坡下滑的方向为从南到北，滑坡的面积为3000m³，该路段的边坡滑坡距离为2m～5m，不同路段滑坡的情况和距离也不同。根据实地勘察结果显示，该路段滑坡我土质滑坡，主要是次生红粘土，且粘土中含有碎石。

综合上述该路段边坡地质构造及岩土性质情况，导致该路段边坡滑坡的原因主要表现在这几个方面：一是该路段边坡位置出现切切方，尤其是在边坡边脚处的切方，是导致该路段边坡滑坡主要原因；二是对进行边坡开挖后，滑坡中间路段出现泉水渗出的情况，泉水又对红粘土、次生红粘土具有软化的作用，所以在泉水渗出后，该地红粘土充分吸收水分并膨胀，在湿水后收缩，这样破内在不断膨胀和收缩的情况下出现了滑坡；三是受到自然因素的影响，尤其是在降水的情况下，该地区比较容易出现滑坡。

3.2 治理方案

综合分析该路段边坡滑坡的原因，决定采用预应力锚索技术进行边坡的治理。在此之前，需要对该地区的边坡稳定性进行准确的计算，以此找出边坡滑坡最严重的位置，同时结合该地区地质条件、自然环境及滑坡周边的建筑情况，对边坡坍塌的特点进行综合分析，最终决定采用动态设计的方法为治理方案。

3.3 治理过程

针对该路段滑坡的情况，设计了竖向注浆钢花管+锚索格构，以此形成一个整体的支护结构。

首先，在边坡二级台阶位置进行竖向注浆钢花管加冠梁施工，冠梁规格为2m×0.4m，冠梁混凝土等级为C30，目的的对边坡上方的深层坡体滑动进行有效的控制。在具体的施工过程中，需要设置三排直径为89mm的竖向注浆钢花管，同时在布置时需要错开进行，在顶部位置架设钢筋混凝土冠梁，与注浆钢花管的纵横向间距分别是1.5m和0.75m。同时需要使用25钢筋插入钢花管，呈品字形布置，深入深度为边坡岩体底部的中风化岩层5m处，以此对边坡进行有效的防护。其次，在边坡锚索格构施工过程中，主要是在第二和第三级边坡进行，锚索的水平距离为3m，在设计锁孔的直径时为150mm，锚索则由强度较高、低松弛、无张结的钢绞线组成，需要保证锚索的抗拉强度在1860MPa。针对第二级边坡，主要是使用6根钢绞线组成预应力锚索，锚索的长度是24m，锚固的长度是15m，并向下倾斜25°，设计拉力特征值为400kN；对于第二级刷坡，则使用4根钢绞线组成预应力锚索，锚索的长度是15m，锚固的长度是9m，设计拉力特征为250kN，并向下倾斜25°；第三级刷坡也是使用4根钢绞线组成预应力锚索，锚索的长度是12m，锚固的长度是9m，设计的拉力特征值同样是250kN和向下倾斜25°。

3.4 边坡稳定性的验算与动态监测

为了保证预应力锚索的治理效果，还需要根据公路路基设计的规范，对锚索防护的稳定性进行验算，在具体的验算过程中，需要充分考虑这两个方面的问题：一方面是常规工况下岩土工程边坡的天然状态，以此对边坡防护稳定性进行分析和验算，判断其实际的防护效果；另一方面是非常规工况下，比如强风暴雨、地震荷载作用等情况下，需要对边坡的稳定性、安全系数及土层参数进行分析和验算，以此保证边坡防护效果。

另外，除了需要对岩土工程边坡稳定性进行验算以外，还需要对预应力锚索加固工程进行动态监测，主要是对工程质量检测和后期的维护检测。在对预应力锚索工程质量检测过程中，重点需要对锚索部件、材料、施工方法、施工水平等进行检测，确保锚索在承载力、抗变形能力等方与工程要求相符。而对于后期的维护检测，主要是加强工程的维护，需要配置专业的人员定期进行维护检测，以此延长工程寿命，保证岩土工程的安全性和可靠性。

4 结语

综上所述，本文具体分析了岩土工程边坡治理中的预应力锚索技术，对该技术的特征和应用优势进行了总结，并根据具体的工程探讨了该技术的具体应用，希望能够真正地发挥预应力锚索技术的应用优势，从而提升工程的安全性和可靠性。