预应力锚索桩板墙在新疆玛纳斯河沿线高边坡治理中的应用

李作成

(新疆玛纳斯河流域管理局，乌鲁木齐 830001)

0 前 言

预应力锚索桩板墙包括锚索、桩以及挡土板等主要构成部分，其利用施加在锚索上的张拉力来平衡多个方向的压力，从而将结构内部应力状况有效改善。预应力锚索施工技术相对较为复杂，并且能够对锚固效果产生影响的因素也相对较多，这使得现阶段，对预应力锚索相关应用机理的研究长期之后于该技术的具体应用实践[1]。因此，非常有必要加强预应力锚索桩板墙在河流沿线山体边坡防护工程中的实践及应用。

1 工程概况及施工方案

新疆玛纳斯河流贯穿了山地-绿洲-荒漠系统，地表过程复杂。该流域的主要径流水源为高山区的冰雪融水与上游的降水。上游峡谷较多因而水流湍急，下游河曲发育而平原坦荡。玛纳斯河发源于北天山中段依连哈比尔尕山乌代肯尼河的43号冰川，全长420 km。新疆玛纳斯河流沿线某处山体采用预应力锚索桩板墙对其高边坡进行治理。为减少上方施工对岩土的扰动程度，保证高边坡的稳定性，加上预应力锚索桩板墙在受力方面比普通桩板墙更具优势，计划在Ⅰ级边坡采用预应力锚索桩板墙措施来增强高边坡防护能力。

该项目采用直径1.2m抗滑桩预应力锚索支撑的方式来达到高边坡防护的效果，同时通过通长冠梁来保证桩顶间的整体性，选用140 cm×80cm的冠梁类型。对于顶部混凝土挡板，计划采用直立状规格形式，其他挡板采用直立和曲线的规格形式，并将预制混凝土挡板镶嵌在支护桩中[2]。

2 冲孔水下混凝土灌注桩施工

2.1 测量放线

施工技术人员先通过经纬仪将桩位确定下来，并在桩心位置做好标记。当复核达标之后，方可正式进行施工作业。桩位确定后，施工人员将一定垫木置于桩机底座下方，保持桩机的稳定性，防止出现成孔偏斜问题。

2.2 护筒埋设

1)冲孔水下混凝土灌注桩施工一般采用厚度在6 mm左右的钢板作为护筒材质，其内径>桩径20cm，高度约为150cm。护筒上部需要设置2个溢浆孔，等桩位中心最终确定之后，施工人员要利用黏土回填护筒周边，并大力夯实，并将护筒埋设深度控制在135 cm左右。

2)以地质勘探数据为基准，对落锤冲程进行合理控制，以低锤密冲为宜，每当成孔75cm左右，施工人员就应更换一次泥浆，把孔中的粗大颗粒清理出来。若存在落锤不稳现象，可抛填一定石块到孔中，持续抛填到孔底相对平缓才能重新开始冲击，如此能够有效防止发生偏孔现象，确保桩孔始终处于垂直状态。

3)当冲击到基岩层时，施工人员要对锤头直径进行认真检查，若存在磨损现象要立即采取补焊措施，以确保桩孔不会出现缩径问题。施工人员一定要及时填写施工记录表单，进入基岩之前每6h对进尺数量进行一次记录，进入基岩后每4h就应记录一次。

2.3 成孔后清孔

1)当冲击到施工设计标高时，施工人员即可进行首次清孔作业，以有效排除桩底沉渣，这时需要再次测定泥浆指标，将其胶体率控制在92 %左右，比重控制为1.2，若泥浆各项指标不达标，就要及时添加外加剂，或更换泥浆，通常可在每立方泥浆中添加0.5kg纯碱等，还应适当加大外加剂计量，直至达标。在新定指标的基础上，确保泥浆循环，钻锤高度上提0.5 m，进行以轻冲方式进行清孔作业。清孔结束后，含砂率要控制在2 %之内，将桩底沉渣控制在5cm之内，然后准备后续下放钢筋笼施工。

2)在钢筋笼下方后、混凝土灌注前，施工人员还要进行第二次清孔，这时因首次清孔后泥浆内已经不存在太多沉渣，泥浆相关指标也出现一定变化。当完成第二次清孔作业后，泥浆含砂率需要低于1%，桩底沉渣应控制在5 cm之内。

3)通常情况下，施工人员在施工现场制作钢筋笼，以木枋为制作平台，要确保平台表面的水平程度，同时钢筋笼尺寸、箍筋间距以及主筋间距等，都必须根据施工设计图纸认真制作。主筋搭接一定要错开超过1m，并为钢筋笼设置保护垫。

2.4 混凝土灌注施工

混凝土浇筑需要从工程实际情况出发，选用内径为25cm的钢导管，一节长度约2m，通过法兰接头实现有效连接。实际吊装之前，一定要对导管进行认真检查，不得采用变形导管，管内不可存在残渣，法兰接头位置应采用新的橡皮垫，接头螺栓应用均匀拧紧。吊机在起吊后要精确对淮桩孔，以垂直状态置入，以免碰到孔壁而把泥土带到孔底。在灌注混凝土时，应合理控制混凝土的流动性不能过大，同时将混凝土坍落度控制为20cm。施工人员要控制混凝土埋没导管深度超过80cm，并以此来确定混凝土用量。施工人员要持续把混凝土倒进漏斗内，不能让导管内混凝土出现中断现象。

3 预应力锚索桩施工

3.1 锚索、锚杆的施工

钻孔施工主要采用孔压机、潜孔钻机以及气动潜孔锤等设备，在具体钻孔操作中，终孔深度一定要比设计孔深多出50cm。预应力锚索主要由紧固头、锚固段以及自动段等部分构成，而锚索长度是张拉段、自由段以及锚固段长度之和。采用直径为6mm的钢筋作为锚杆定位设备的基本材料，并将主筋与锚杆定位钢筋焊接在一起，以促使二者成为一个稳定的整体。在将锚索与锚杆放进钻出的孔洞之前，施工人员需要根据相关设计要求将锚杆与锚索拉直，并进行除锈工作。一般情况下，锚杆、锚索长度应在2m之上，该边坡防护工程将钢材作为导向帽的制作材料，同时在锚索和锚杆部位装设了对中支架，并确保其间距在100-150cm之间[3]。

3.2 预应力张拉及拉拔试验

3.2.1 预应力张拉

施工人员可通过200千斤顶来施加锚索预应力，分两次进行锚索张拉操作，第一次张拉细分成5个级别，所施加的预应力为25%，第二级为50%，第三极为75%，第四级为100%，均持续稳定张拉5min，施加的第五级预应力为设计值的120%，持续稳定张拉15min。第二次张拉属于补充张拉操作，第一次张拉过程中，地层受到压力的作用，会导致锚墩出现一定位移，而钢绞索也出现松弛现象，所施加的预应力存在一定损失，为弥补这些损失，要实施第二次张拉操作。

3.2.2 抗拔试验

该试验主要是为了充分把握锚索的实际锚固强度，施工人员可根据锚固深度，将1m、1.5m、2m以及2.5m深度作为1组，一共进行2组抗拔试验，从中获得锚固体与岩层间的最大抗拔力度，并据此对锚固段长度进行调整[4]。

3.3 封孔灌浆与封锚

在张拉锁定之后，施工人员要在第一时间开展封孔灌浆操作，从预留钢管孔将注浆管插入，采用低压方式进行注浆作业，压力控制在0.15MPa左右。其中所注浆液的配比与锚固段一致。当封孔浆液初步凝结24h后，施工人员即可进行封锚操作。在具体封锚之前，通过手动砂轮将过于外露的钢绞线切断，保留4.5cm左右即可。之后利用水泥砂浆将外锚头封好，防止锚固头外露过多而产生锈蚀问题，导致锁定预应力出现一定损失。

4 挡板施工

该边坡防护工程采用预制混凝土板作为挡土板基本材料，此类挡土板现在预制场内进行加工，通过养护达到一定强度之后，再由吊车与运输车辆运送到施工现场，并通过吊车逐一进行安装。在实际安装挡土板之前，施工人员要利用砂浆对挡板地面标高与挡板底接触面进行找平，并将找平层制作为三角形状，为挡板安装调整提供便利。同时，施工人员要采用凿除方式，将超出挡板安装设计底标高的部分打磨到设计标高位置。在具体安装过程中，施工人员要由一端逐步向对面安装，每安装完一段，就要对已安装的部分实施回填处理。在挡土板桩施工结束，开挖深基坑后，施工人员需要在挡土板桩等位置设置7个基准观测点，以有效定位与监测挡土板支护状况[5]。

5 预应力锚索桩板墙实践应用效果分析

预应力锚索桩板墙施工技术将传统桩板墙施工工艺流程进一步简化，大大提高了施工速度，对新疆玛纳斯河高边坡的坡面风化现象有良好的防护效果。预应力锚索桩板墙施工技术较为简单，简化后的工艺流程清晰易懂，便于施工人员以及管理人员掌握。预应力锚索桩板墙结构重量相对较强，施工量较少，土石方的开挖施工量也得以大幅度减少。相比于普通浆砌片石挡墙，预应力锚索桩板墙技术的应用能够节约42%左右的施工成本。在类土质边坡防护工程施工中采用压力分散性锚索，能够有效弥补破碎与松散岩土体锚固力的不足，可以在以后此类土质边坡防护中进一步推广。

6 结 语

现阶段，预应力锚索桩板墙已经普遍应用在各类工程建设中，并相继积累了大量的应用实践经验。其中，加强预应力锚索桩板墙在河道沿线高边坡治理中的应用实践，对河道边坡防护能力的增强有着十分重要的现实意义。因此，需要从高边坡防护工程的实际情况出发，高度重视支护桩、墩柱、预应力锚索桩以及挡板等各个部分的施工细节，从而全面增强预应力锚索桩板墙技术的应用效果。