锚杆锚索在岩土边坡治理工程中的应用

曹扬政

(广东省核工业地质调查院，广东 广州 510800)

1 引言

随着我国经济的不断发展，对自然地质灾害治理的重视度提高，许多新技术、新工艺不断涌现。锚杆锚索支护是边坡治理的一种新工艺，运用该施工工艺进行边坡治理，使岩土土体的内部结构密实，加强了边坡强度和稳定性。边坡后期变形小，治理的效果明显，且安全可靠。本文将通过介绍锚杆锚索施工工艺实例，论述此工艺的优势所在[1]。

2 工程概况

肇庆市气象局某应急救灾项目位于广东省肇庆市一个独立的山头上，交通便利。待治理区投影面积约4 587.11 m2。该边坡为早期修建的上山道路堆填而形成的高陡边坡，边坡高差为10～25 m不等，坡度一般为30°～40°,局部稍陡，原始地形山体植被发育。在早期修建道路时，该边坡未分层回填压实，外围未设置截排水沟，路面的长期排水直接冲刷下方的坡面，造成沿着园区道路发生大面积的崩滑。现有道路张拉裂缝明显,支护桩及混凝土墙失稳随土体滑落,原有道路外侧基本坍塌。因此，必须尽快采取有效的治理措施。

3 工程地质条件

根据现场踏勘及钻孔勘探揭露，场区地层根据其成因及物理力学性质可划分为3个工程地质层，自上而下为：(1)第四系填土层(Qml)：素填土，主要由粉质黏土和碎石渣组成。(2)第四系残积层(Qel)：粉质黏土。(3)下覆基岩为震旦系(Z)砂岩：强风化砂岩。

4 项目治理工程措施

根据治理场地条件，在确保安全前提下，对现有边坡进行局部浮土清除，加固并辅以坡面绿化美化，修复道路，恢复一般功能性通车。根据勘查资料以及边坡岩土分布情况，结合边坡的地形地貌采用如下总体治理方案：适当修坡+锚杆(索)+格构梁+截排水沟+绿化措施进行治理，并修复坡顶道路[2]。

依据现场地形，将整个边坡分为两段治理区域：北侧坡段(Ⅰ段)治理区域；南侧坡段(Ⅱ段)治理区域：Ⅱ-1段(中间段)和Ⅱ-2段(两侧段)(图1)。

治理方案如下：

Ⅰ段治理区域。该坡段为北侧坡段，长约65 m,将坡面的松散土体清除,局部坡面的坍塌的混凝土墙拆除后再外运；在原平台最低位置标高为27.00 m处开始设置第一排锚杆，共设置8排(局部为3排)锚杆至道路，锚杆型号为II级Ф25螺纹钢(HRB400),锚杆水平间距均为3.00 m,垂直间距为3.00 m,锚杆成孔直径Ф100 mm,成孔角度与水平方向呈25°,注浆强度为M30纯水泥浆或水泥砂浆，注浆压力1.0～2.0 MPa；格构横梁及竖梁截面尺寸均为30 cm(高)×20 cm(宽),现浇砼强度C25,格构梁的冠梁高出原路面10 cm，格构梁内播撒草籽绿化。

Ⅱ段治理区域：该坡段为南侧坡段，长约65 m,将坡面的松散土体清除，按设计坡率进行放坡分级,局部坡面的坍塌的混凝土墙拆除后外运，将该段分为Ⅱ-1段(中间段)和Ⅱ-2段(两侧段)。

Ⅱ-1段治理区域：在原平台最低位置标高30.00 m处开始设置第一排，共设置6排(局部为5排)锚索至道路，每根锚索采用4Φ15.201 mm×7 mm高强低松弛预应力钢绞线制作,锚索水平间距和垂直间距均为3.00 m,锚索成孔直径Φ130 mm,成孔角度与水平方向呈25°,轴向拉力设计值300～350 kN,锁定值250～300 kN,注浆强度为M30纯水泥浆或水泥砂浆，注浆压力1.0～2.0 MPa；格构横梁及竖梁间距均为3.0 m,截面尺寸均为50 cm(高)×40 cm(宽),现浇砼强度为C25,格构梁的冠梁高出原路面10 cm。格构梁内喷播草籽绿化[3]。

Ⅱ-2段治理区域：在原平台最低位置标高27.00 m处开始设置第一排，共设置8排(局部为4排)锚索至道路，锚索施工工艺以及技术数据以Ⅱ-1段治理区域相同；格构横梁及竖梁间距均为3.0 m,截面尺寸均为40 cm(高)×30 cm(宽)，现浇佐强度为C25,格构梁的冠梁高出原路面10 cm。格构梁内播撒草籽绿化。另外，在Ⅱ段治理区南侧边坡，按现在坡面进行坡面支护，设置12根锚杆,每根锚杆长度为10 m，锚杆施工工艺以及技术数据以I段治理区域相同；格构横梁及竖梁间距均为30 cm(高)×20 cm(宽),现浇砼强度C25,格构梁内播撒草籽绿化。

根据现场实际情况，在治理范围内的坡脚以及上山道路边做好排水沟，完善治理区内及道路排水系统。

5 锚杆(索)施工工艺

5.1 预应力锚索施工

(1)锚索施工流程如下：修整坡面—搭脚手架—测量放线—钻机就位—成孔—清孔—锚索安装—注浆—二次注浆。

(2)锚索制作工艺。每束锚索采用4Ф15.201 mm×7 mm高强低松弛预应力钢绞制作，钢绞线强度Rb=1 860 MPa,用0VM15-4型锚具锁定；钢绞线下料时比设计长度多预留1.00 m的张拉段。锚索锚固段长度为8～10 m，锚固段涂油保持清洁，要求涂强力防腐涂料，自由段套为内径Ф17mm的PVC管，套管内用黄油充填，外部缠绕工程胶布固定；箍环采用铅丝环绕2圈而成，扩张环采用厚度20 mm的聚氯乙烯加工而成；端头楔形体砕必须与竖肋同时浇筑；楔形体内布置三层钢筋网，锚头上部设二层钢筋网，间距3 cm,网格尺寸为5 cm×5 cm。

(3)钻孔(清孔)：锚索钻孔前应按设计准确测量定位，并用做好标记，孔位偏差不大于50 mm。钻孔偏斜按设计角度，误差不大于1度。完成钻孔后，将孔内残渣清净。实际钻孔应比设计钻孔深度深0.50 m,作为残渣存留段，以保证锚索伸入到设计位置，并且能产生符合设计要求的锚固力。

(4)锚索安装：钻孔完成后及时进行清孔，并及时安装锚索。将锚索前端先安装好导向头，并由一人掌握入孔方向，再由其他人将锚索一次性推入孔内，安装过程中，要避免钢绞线产生折弯的硬伤，并不得损坏自由段套管和注浆管。

(5)注浆：根据本工程地层的特点，为提高锚索的锚固力，采用一次注浆和二次劈裂注浆相结合的工艺。锚索加工制作时安装两根注浆管，注浆管前端应伸入到距孔底0.50 m处。二次注浆采用常压，冰泥浆从孔底向孔口反向灌注，将孔底渣土及水排出，直到孔口排出正常水泥浆时方可停止。二次注浆在第一次注浆后12～20 h或注浆体强度达到5 MPa时进行。注浆液均现场搅拌，浆液强度M30,水泥为P.O425普通硅酸盐水泥，水灰比1∶ 0.45。二次注浆压力控制1.0～2.0 MPa。锚索注浆前，在锚索(杆)洞口处用土工布制作长1.0 m的止浆塞，并留排气孔。

(6)在施工过程中，要注意保护锚索和套管，调整锚索的角度，用砂浆固定。框架梁钢筋制作安装及混凝土施工前，锚索应顺直，防止孔口处出现拐点，不利于锚索工作受力，避免剪切破坏，然后向锚索套管内注水泥浆直到孔口充满。框架梁模板及现浇混凝土时，要保证锚索张拉墩平台与锚索轴线垂直,强度要达到设计要求，防止张拉时锚墩产生破坏。

(7)锚索张拉：采用单根预张拉后整体张拉的方法，锚索各单元的预应力值应一致，预加应力总值不应大于预应力的10%,也不宜小于5%。受拉时，垫墩混凝土的强度应大于C25,锚固注浆体的强度应大于30 MPa。张力千斤顶的轴线必须与锚索的轴线一致，在张拉过程中，速率控制在设计预应力值的0.1/min左右，卸荷速率控制在预应力值的0.2/min左右。在张拉过程中，当实际伸长值大于理论伸长值时，应暂停张拉，待查明原因并采取相应措施后方可继续进行张拉。过拉值根据实验确定，一般为设计预应力值的5%～10%。锚索应力锁定必须在压力表稳定后进行，张拉后48 h内发现预应力损失大于设计预应力值的10%时，应进行补偿张拉。锚索张拉锁定后，用砂轮切割机切割钢绞线，留10 cm防滑段，锚头局部用C25混凝土封严。

5.2 锚杆施工

(1)锚杆施工流程为：修整坡面—搭脚手架—测量放线—就位—成孔—清孔—锚杆安放—注浆。

(2)锚杆制作工艺：锚杆采用II级中Φ25 mm螺纹钢(HRB400)，锚杆制作前，钢筋应顺直，除油除锈，接头应采用焊接的搭接接头，焊接长度为30 d，但不小于500 mm，沿杆身轴线每隔2.0 m设置一个定中支架，排气管应与锚杆杆体绑扎牢固，杆体应进行防腐处理。

(3)钻孔(清孔)：锚杆钻孔前应按设计要求测量定位，并用做好标记，孔位偏差不大于50 mm。钻孔偏斜按设计角度，误差不大于1°。实际钻孔应比设计钻孔深度深0.50 m,作为残渣存留段，钻孔完成后，将孔内残渣清净，以保证锚杆伸入到设计位置，并且能产生符合设计要求的锚固力。

(4)锚杆安装入孔：钻孔完成后及时进行清孔，并及时安装锚杆，将锚杆前端安好导向头，由一人掌握入孔方向，然后由其他人将锚索一次性推入孔内，安装过程中应避免杆体弯曲，若一次进孔困难，不得强行进孔，必须先将钻孔重新进行洗孔，若锚杆杆体或者支架损坏的需重新加工锚杆。

(5)注浆：根据本工程地层的特点，为了提高岩土层的锚固力，注浆管前端应伸入到距孔底0.50 m左右处。开始注浆时为常压，水泥浆从孔底向孔口反向灌注，将孔底渣土及水排出，当孔口排气管排出正常水泥浆后，封闭排气管进行压力注浆。注浆压力控制1.0～2.0 MPa。锚杆注浆前，在锚索(杆)洞口处用土工布制作长1.0 m的止浆塞,并预留排气孔，灌浆后浆体强度未达到设计要求前预应力筋不得受扰动。

6 锚杆(索)试验与验收

在全面施工前应在每个不利断面工点分别选取不少于5%,且不少于5根锚索、5根锚杆进行极限抗拔试验。采用的地形条件、锚杆材料和施工工艺必须与工程锚索(杆)相同。

7 结论

本文结合肇庆市气象局某应急救灾项目中的锚杆和预应力锚索加固边坡施工实例，详细介绍了锚杆和预应力锚索加固边坡施工的基本原理、工艺流程、施工方法以及施工中的注意事项等。锚杆以及预应力锚索施工工艺具有施工简单，施工工期短，工程成本低，治理效果明显等优点，希望通过本文实例介绍，能为今后类似的边坡加固工程施工提供参考，促进此施工工艺在边坡处理项目中的广泛应用。