高边坡支护预应力锚索施工技术研究

周君良

一、工程概况

贵州黔北某边坡治理工程总占地面积14.5万m2，高边坡分多种支护形式。DE段高边坡用预应力锚索加固，材料为Φ15.24mm高强度低松弛黏结钢绞线，每束12根，张拉最大锁定荷载NT为1226.82kN。从上到下共分为A、B、C、D、E五级，A级上至压顶梁间距1.5m，B～E每级间距3.0m。钻孔孔径自由段180mm，锚固段150mm，倾角20°。

二、预应力锚索施工技术

1.技术优势

高边坡工程中，基于预应力锚索的应用，可起到提升高边坡稳定性的效果，避免边坡的位移与失稳等质量问题。同时，高边坡支护中基础开挖量较大，整体施工效率偏低，通过预应力锚索施工技术的应用，可减少工程量。此外，预应力锚索施工技术还能够合理地调整区域内荷载分布情况，避免过度集中现象，优化了边坡受力状况，解决了因荷载过度集中而引发的边坡位移问题。

2.应用原理

实际施工中，锚具、锚垫板与保护帽是必不可缺的工具。锚具的作用在于固定锚索，后续张拉作业时可避免偏移现象。在合适的区域设置锚索，张拉时达到力传递的效果，把较远的力有效的传递至岩体中，缓解边坡区域受力过度集中的问题。在锚索的作用下，具备有效承受外力的能力，但若要确保高边坡的稳定性，还需对土体采取合适的加固措施，达到全面提高稳定性的效果。

三、施工工艺

1.套管跟进成孔锚索施工工艺

主要流程为：搭建操作平台→成孔→清孔→锚索制作→下钢绞线锚索→注浆→张拉锁定。

2.搭设操作平台

以Φ48mm钢管为原材料搭设操作平台，同时还需搭设悬臂支架，通过焊接的方式将所有架体与锚固体连接。

3.成孔

（1）根据施工要求适配钻机，用汽车吊将其吊装到位，予以固定。

（2）现场测设倾角，准确掌握钻杆的位置并做调整，引孔定位从岩面开始钻进，结束表面岩层部分的钻进作业后，接单节长度为0.9m的钢套管，以便跟管钻进，待实际钻进位置到达稳固层0.5m后，再次从套管内下φ150mm钻头，继续向下钻进，直至满足深度要求为止。此处所用的钢套管尺寸为直径168mm、壁厚10mm；锚孔孔径分节段考虑，自由段、锚固段分别为180mm、150mm。

（3）钻进初期保持慢速状态，钻进量达到1.5m后，若无异常，则恢复正常速度。钻进过程中，施工人员加强对钻机定位、钻杆方位的检查，减小误差。

4.清孔

经钻机钻进施工后，孔内易残留岩粉、碎屑等不利于后续施工的杂物，若清理不到位，则会影响预应力锚索的正常使用，使其锚固力降低。因此，必须全面清孔，给锚索施工提供质量层面的保障。要求成孔孔壁保持垂直，孔内无松动和塌陷的异常情况，内部杂物得到有效的清理，沉渣量被控制在许可范围内，具体可以采用高压风清孔的方法。

5.锚索加工

根据设计长度要求，在下料场地精细化下料，尽可能提高下料精度，单根钢绞线的长度误差不超过2cm。下料选用的是砂轮切割机，利用该设备切割后，在一端剥除PE管（15cm），按要求设承压板、支撑环，再用GYJ60A型挤压机处理该部分，挤压上P锚。钢绞线需平行顺直，绑扎牢固。准确确定各处承载体的钢绞线外露端，于该处设置临时标记和永久标记。考虑到注浆管的稳定性要求，将其绑扎在锚索体上，管的端部距孔底50～100mm。在使用注浆管前，对其做详细的检查，不可破损或堵塞。绑扎后，在锚索顶部设导向帽，以便快速穿索。

对承压板、P锚外部采取防腐措施，可均匀刷涂防腐油漆。经质量检查后，若锚索加工质量良好，则分区存放，采取防护措施，以免因日晒、雨淋而变质。

6.下钢绞线锚索

清孔后，尽快将锚索安装到位，以免因中途间隔时间过长而塌孔。沿索体轴线方向，按1.5m的间距依次设置定位支架。注浆管与索体绑扎，将其视为整体，共同插入孔内，直至与孔底相距50～100mm为止。若钻孔环节使用到套管，则在锚索插入到位且经过注浆后，及时将套管拔出。为满足非锚固段锚索可自由伸长的要求，重点处理索体的自由段，对该部分做包裹处理（材料可以选择塑料布或塑料管），局部与锚固体连接，该区域利用铅丝绑扎稳定。

索体长度的控制考虑两方面，即锚索设计长度和张拉长度，两者的总和即指的是索体长度，经计算后确定具体长度并有效控制。锚索安装环节，要求索体顺直，入孔深度需达到锚索长度的95%及以上。索体到位后，加强防护，不可敲击以及悬挂重物，否则均易影响索体的就位姿态。

7.注浆

DE施工段钻孔倾斜角为20°，注浆管的出浆口应距孔底50～100mm处，浆液自下而上连续灌注，从孔内排气、排水。注浆材料选用的是水灰比为0.45～0.55的水泥浆液，注浆压力2.0～2.5MPa，当孔口封口溢出浆液或排气管停止排气时即可停止注浆。随灌浆压力的增加，锚固体与周边土层结合的稳定性更强，摩擦角、粘聚力均有所增加，自然会带来岩土体抗剪强度的提升。

8.张拉、锁定

锚固体和锚墩梁结构的混凝土实测强度均≥20MPa时，利用YC-6C型穿心式千斤顶和SY-60油泵张拉。锚环、夹片、索体张拉部分均要保持洁净，不可残留泥沙等污染物。分阶段张拉，首次为预张拉（1～2次），目的在于使预应力锚索保持拉紧的状态，此后再按设计要求继续张拉。

张拉采取“双控标准”，以张拉力控制为主，利用伸长值校核，要求实测伸长值与理论值相差不超过±6%，若超出该范围则及时暂停张拉，分析原因并采取处理措施。锚索锁定过程中，千斤顶回油将导致钢绞线向坡内回缩，锚索锁定荷载损失与该回缩量呈正比。张拉环节，适当超张拉5%～10%，经过两次超张拉操作后，可减小应力松弛损失（通常可减少30～50%）。两次超张拉结束后，若无误则予以锁定。

四、施工难点分析

1.成孔的垂直度控制

顺利成孔的必要前提在于设备具有优良的工作性能，因此要全面检查设备，尤为关键的是套管丝扣联接情况。将套管（必须附带套管鞋）置于钻具内，要求偏心扩孔器完全被裸露在套管靴之外，于孔底增设横向支撑，在扶正器的辅助下调整套管上端姿态，使其被完全扶正，套管与钻杆维持同轴关系。做好上述工作是确保成孔垂直度的关键，否则将会发生套管歪斜现象，难以确保成孔质量。

2.套管连接的磨损解决

工程经验表明，伴随施工作业的持续推进，套管内螺纹可能会逐步发生异常，从而导致受损极为严重。从该现象的成因来看，主要是套管接头和套管衔接不当有关，即该处未形成倒角。针对此问题，可从套管原材料采购入手，加强对套管原材料螺纹加工质量的检验，要求内螺纹必须形成倒角，同时套管内外面都要保持足够光滑的状态，施工中偏心头才可顺利通过。在条件允许时，可对采购的套管采取处理措施，使用细纱布打磨，以人工加工的方式形成倒角。

3.夹层中遇石英岩层成孔

套管跟进钻孔时，由于施工区域内存在土夹石，因此时常会遇到石英岩层，由于其硬度较高，对成孔带来一定的难度。每1h钻孔进尺只能在10cm内，既加大了成孔难度，又降低了施工效率。同时，在长时间的运行下，套管和钻头都将面临巨大的损耗。经深入分析与探讨后，最终选择替换钻头法。

五、结语

贵州黔北某边坡治理工程高边坡支护DE段所处地质环境较为复杂，作业时易产生大范围扰动，破坏土（岩）体结构的稳定性，严重时还将引发滑塌等质量安全事故。因此从实际情况出发，选择相适应的高边坡支护预应力锚索施工技术，同时做好各环节的施工作业，加强施工质量检验，最终确保高边坡支护施工技术的应用效果。