预应力锚索装置在高速公路强风化高边坡中的应用

王军

摘 要：坡度是工程建设中最常见的措施之一，在遇到特殊岩土质量时，有必要对坡度进行特殊处理。受太阳辐射、大气、水和生物作用的影响，岩石容易碎裂、分离和矿物成分的二次变化，称为风化，由于风化程度的不同还可以把每一种风化级别分为四种。实现强风化的岩层将对坡度稳定性产生较大影响，特别是在降雨影响下，容易导致坡度不稳定和破坏，因此有必要对强风化斜坡采取加固措施。

关键词：高速公路;强风化高边坡;预应力锚索

0 引言

预应力锚索支护技术在高速公路工程中应用广泛。在地质环境比较复杂、小坡度放坡支护等多种情景模式中，比较常采用的是桩锚结构，这种结构主要是用刚性桩和预应力锚索组合而成形成一种稳定的支护结构帮助承力。这种工法往往能较好的保证高速公路安全，减少不稳定因素。桩锚支护高速公路工程中多采用“一桩一锚”布设方式，锚索抗拔力数值多采用小于300 kN荷载。本文以山东中医药大学第二附属医院综合病房楼高速公路工程为例。该工程是采用“两桩一锚”支护方案，增加了锚索抗拔力设计值，提高了锚索的使用效率;通过分析本工程的高速公路支护设计方案及施工中进行的锚索试验及监测等，本工程方案应用效果很好，这可以为类似高速公路工程提供借鉴意义。

1 工艺原理

本技术同步完成目前常规锚索施工中的造孔、锚索安装、浇注等工序“三合一”：采用高压旋喷锚杆钻机，用带喷嘴的无翼钻机钻进，将预应力锚杆固定在钻杆前端位置在挖掘、下锚过程中，前端钻头喷嘴喷射清水，旋转喷射切割土体，停止挖掘到设计孔的深处。然后，使钻杆反转，与高压喷射水泥浆同步变更，使钻杆在每个区段旋转，退出到锚固区段与自由區段的边界位置，此时形成比设计的孔径大的锚固区段放大头。卸下自由段钻头时，使用常压水泥浆施加压力，使锚索保持满足设计直径，然后旋转钻头拔出钻头，直到拔出钻头。其施工过程主要包括预应力锚索钻进、同步与锚固、扩大锚杆注水等关键技术。

2 支护设计方案

（1）排桩：混凝土支撑桩直径0.6 m，桩长约16.1 m～19.6 m，桩间距1.2 m;采用节距强化，HRB400钢材料的强度标准值fyk=400 N/mm2。（2）锚索：长度范围为15.5 m～19.5 m，间距2.30 m，锚固孔的直径则一般在130 mm左右，并采用2S21.6和3S21.6钢索，锚索及水平角15°，锚索应根据需要固定。腰梁则是采用的槽钢，支撑板一般为200.5 m×200.5 mm厚度的钢板。（3）浆材料：多使用水泥浆为主，混凝土的模型构筑一般为P.O42.5，水与水泥的比例通常为1：2，第一次浆压需要维持在0.3 MPa～0.6 MPa之间，二次浆压不得低于1.5 MPa，水泥浆强度不得低于M20。（4）表面层：桩顶层钢筋网按6布置。5 @ 300×300，喷砼一般都是C20，而支护桩在坡面方向的混凝土的厚度不能够低于49.5 mm。

3 预应力锚索装置在高速公路强风化高边坡中的应用要点

3.1 施工工序

待钻孔实施后，开始进行注浆锚索的下一工序施工。首先，在施工之前，需要在距离锚索大约290 mm左右的位置上预设一个止浆塞，而钻孔必须是一个形似喇叭口的形状方便后续施工过程的顺利进行，同时在锚索的端头上应当裹紧一定量的棉线这样就可以帮助防滑。安装时，保持锚索盘与岩面贴紧，每个钻孔内塞进Z2335型树脂药卷4支，用轻质锚杆将树脂药卷推向钻孔底部，将锚索与树脂药卷一同注入孔底，搅拌旋转30 s后停止运转，并撤下设备，锚固深度控制在1 500 mm。

3.2 放样及定位

根据施工现场规划出的预应锚索的3个基础试验孔的定位点，SY1孔应大概钻孔到10.5 m，锚固的长度则保持在5.7 m;SY2孔应钻入离地面大约12.8 m的位置，锚固长度保持在7.8 m左右;SY3孔应钻入离地面大约14.6 m的位置，锚固长度保持在9.7 m左右。3个试验孔SY1、SY2、SY3的孔轴线倾角均为180°。

3.3 锚索现场试验

锚索的施工质量对于高速公路安全至关重要。本工程进行了锚索现场试验，实施过程遵循《建筑高速公路支护规程》（JGJ120-2012）要求。锚索试验由两个部分组成，第一部分是基本试验，第二个部分则是验收试验，这两个试验主要是为了检查锚索的抗拔承载力的最大值。本项目中基本试验锚索在现场随机抽取，用于确定锚索抗拔承载力极限值，选取了3根;验收试验根据试验标准进行了30根操作试验，这是为了能够准确判断锚索在抗拔承载力的检测过程中是不是会出现变形等异常状况，如果出现必须立刻更换和重新检测。

3.4 锚索制作

电缆严格按照设计图纸制造，使用切割机制作锚索，严禁烧焊，切断预留锚索不少于800 mm长，准备进一步张力;为保证焊接质量，防止焊接过程中电缆和螺母损坏，选用电极502，焊缝电流控制在160 A～200 A之间，焊接部位的残馀渣应及时从加工机中取出。精心设计的预应力锚索布置得很整齐，以避免堆积供使用。

3.5 现场施工控制

首先需要进行试验锚孔的钻孔施工（实际钻孔位置与设计钻孔位置偏差不应超过±10 cm），钻孔所使用的钻杆规格应统一（直径均为115 mm），钻杆总长度应比设计孔深度多0.2 m，钻孔完成后应反复回钻3～5次以确保孔底无残渣而影响实验结果;其次进行锚索的安装，锚索每个单元由2根顺直等长的无粘结钢绞线对称布置组成，锚索安装完成后应在其上做明显的标记，这是为了保障锚索能够准确承重，在这之后才能够进行锚索注浆这一步骤。在试验开始之前，必须对对整体设备包括锚墩等结构进行仔细的查验和预试用，这是为了让锚垫板与锚索能够处于一个垂直的状态同时保证千斤顶与锚索是处在一个平行的状态下，而对锚索的长短单元方面必须时刻做好相应的标记和图案;在一切准备工作完成以后这才能开始测试锚索的张力和拉力值。

4 结束语

高速公路边坡支护预应力锚索同步钻进、跟锚、注浆扩大头锚固施工技术，将目前常规锚索施工过程中的成孔、锚索安放、注浆等工序步骤“三合一”同步完成并形成扩大头锚固，提高了施工效率的同时，增加了锚固拉力，这是在传统的工艺进程中改造而来的更加适应现阶段社会发展的手艺，这既是一种新的发扬也是一种对传统的继承，同时还对锚索施工的方方面面进行了具有高可行性的补充，这项工艺值得继续被传承和推广，让它在岁月里逐步扩展且价值。

参考文献：

[1]欧阳水芽，程纲为，胡和平，等.高边坡破碎岩面预应力锚索施工技术[J].红水河，2018，37（6）：40-42+48.

[2]陶廷权，赵海利.软弱岩土体中压力型锚索预应力损失理论分析[J].住宅与房地产，2018（36）：138-139.

[3]唐会超.预应力锚索技术在公路高边坡施工中的应用[J].技术与市场，2018，25（12）：156-157.