公路工程中高边坡预应力锚索施工技术研究

亓波、许爱兰

（济南市历城区城乡交通运输局，山东济南 250100）

0 引言

高边坡预应力锚索施工技术是现代化公路工程建设中较为常见的一种施工技术，合理使用该技术能够有效提高公路边坡稳定性和安全性。实际操作中，施工人员会在锚孔底部留出一定深度，并将水泥砂浆灌注到内部，形成一个强度较高的锚固体，使其在施工中充分发挥承重作用，这对于提高公路工程整体稳定性来说意义重大。我国在高边坡预应力锚索施工技术应用方面起步较晚，目前并没有形成完善的技术体系，加之公路工程施工环境复杂，施工过程的影响因素逐渐增多，需要施工单位总结施工经验，掌握技术操作要点，尽可能规避各种影响因素，全面提高公路工程施工质量。

1 预应力锚索施工技术概述

1.1 概念

预应力锚索施工技术是指在工程施工中，将锚索锚固到边坡岩体中，进而形成一个稳定的支架，以此来提高高边坡的稳定性。在实际操作中，锚索的锚头能够顺利通过岩体软弱结构面的孔洞进入岩体内部，并将稳固岩层和岩体牢牢连接在一起，进而改善岩体的受力状态，为工程后续施工奠定良好基础[1]。需要注意的是，在公路工程施工中使用预应力锚索施工技术，必须准备好专用的拉紧工具。

1.2 优势

第一，与其他支护方式相比，预应力锚索支护的结构更轻、稳定性更强、适用范围更广，并且可以最大程度地节约占地面积，同时几乎不会影响基坑开挖、建筑施工等作业的开展。施工人员在实际操作中，可以省略基坑支护这一环节，既能缩短施工周期，也能减轻施工人员的工作强度。

第二，在预应力锚索施工技术应用中，施工人员不需要设置内部支撑，可以直接利用边坡岩土强度以及各种维护结构，构建稳定性较高的受力体系，既能够改善边坡受力结构，也能够节约施工材料使用量，降低施工成本，为企业带来最大化利润空间[2]。

第三，施工单位在预应力锚索施工中，利用高压旋喷桩对边坡土体进行加固处理，当孔径大于500mm时，锚固力也可以大幅度提高，如此能够有效规避漏水、流砂等风险。

第四，在深基坑支护施工中使用预应力锚索施工技术，能够有效规避土地变形问题，为后续施工任务顺利进行奠定基础。

第五，针对掩护式工程项目，采用预应力锚索施工技术，能够有效规避水帷幕封堵问题，从源头防范地表不均匀、建筑位移或变形等问题的产生[3]。

2 公路工程中高边坡预应力锚索施工技术要点分析

2.1 明确锚索荷载

在公路工程建设中，施工单位如果选择预应力锚索施工技术，需在操作前做好试验工作，确定标准的锚索参数，明确施工需要达到的质量目标。具体来说，施工单位在前期准备过程中，先对抗拉强度进行检测，结合检测结果确定锚索参数并合理调整，确保性能与工程建设标准相一致，之后将检测数据提交给设计单位。为充分发挥该环节的功能和作用，需要施工单位对锚索初始荷载及特征荷载进行严格检测[4]，操作方法如下：将公路工程高边坡岩体性质设为刚体，在锚固力尚未达到最大值的情况下，固定好所有内锚段的接触界面，并且保证自由端段没有黏结应力。

2.2 准确计算锚索伸长量

2.2.1 弯曲孔道的锚索伸长量

在高边坡预应力锚索施工中，锚索伸长量受灌浆质量、施工环境等因素影响，容易出现实际参数与理论参数不符的情况，一旦超过允许误差值，则难以充分发挥锚索的锚固作用，所以对锚索伸长量进行准确计算至关重要。针对弯曲孔道的锚索伸长量，需要施工单位按照以下公式计算：

式（1）中：L 表示锚固端与张拉锚具之间的距离，也就是钢束长度；P 表示张拉应力；E 表示钢绞线弹簧模量；A 表示钢绞线断面面积。

按照以上公式计算，即可得出准确无误的锚索伸长量。

2.2.2 直线孔道的锚索伸长量

施工人员在直线孔道的锚索伸长量计算过程中，需充分考虑张拉过程存在的难题，并从自由长度最长单元开始进行张拉，依次过渡到最短单元，待逐一张拉完毕后进行同时张拉，而后通过合理调整张拉时间的方式对锚索变形量进行严格控制，确保所有钢绞线受力均匀。

2.3 合理选择张拉设备和动力设备

在公路工程高边坡预应力锚索施工中，张拉设备和动力设备是必不可少的物质条件，其性能和运行状态能够直接影响成孔质量。施工人员在实际施工前，需要根据现场勘查结果和收集到的工程资料，合理选择张拉设备和动力设备，确保选择的钻机耗风量低于12m，如此能够保证灌浆作业有序进行，达到理想的施工效果。

2.4 钻孔作业

钻孔是高边坡预应力锚索施工的重要环节，由于施工流程复杂，包括定位、冲进、洗钻等多个步骤，对施工人员技术水平要求较高，需要施工人员具备丰富的工作经验，熟练掌握施工顺序和标准规范，酌情选择孔位，确保钻杆长度与钻机参数及图纸设计要求一致，避免钻孔过程中出现倾斜现象。在此基础上，施工人员还需根据锚孔分布图纸开展钻孔作业，钻孔完毕后及时清理孔洞。

为保证施工质量，需确保锚孔分布科学合理；施工人员严格控制钻孔误差，需要施工人员在了解施工现场地质条件、气候环境等要素基础上，对钻机进行灵活调整，最后将孔洞内的杂物处理干净，避免对后续施工任务开展造成不良影响。在公路工程施工中，会遇到特殊地质条件，对此，施工单位应立即与设计方和监理方沟通，快速采取处理对策，提高边坡结构稳定性[5]。现阶段，市面上涌现出诸多类型的钻机，需要施工单位根据施工区域地质条件进行合理选择。控制好钻进速度和钻孔效果，保证钻孔深度、尺寸等与设计要求一致，同时将倾斜度控制在允许误差范围内。

在钻孔施工中，施工人员还要注意以下事项：

第一，确保钻孔参数与设计要求相符，将误差控制在50cm 范围内。完成钻孔作业后，使用压缩空气清理孔洞，将内部杂质处理干净后，吹干水分，保证结构安全、稳定、可靠。

第二，施工人员在钻孔过程中遇到湍急水流，必须采取措施降低水流量和水压，确保所有数值在合理范围内后，再安装锚索。

第三，如果钻孔过程发生塌孔，需要施工人员及时停工，并采取措施固定塌孔区域，而后重新施工。

2.5 制作及组装锚索

2.5.1 锚索制作

施工人员完成清孔作业后，需要严格按照设计图纸安装锚索，在此过程中对钢绞线长度进行合理控制，确保其等于张拉端、锚固段以及自由段三者相加之和。同时，施工人员需控制好施工进度，将下料长度的误差控制在4cm 范围内。通常在钢绞线安装前，必须做好除锈工作，这也是提高安装质量的关键所在[6]。除锈过程中可以使用油脂均匀涂抹在钢绞线表面，并在外层套防护管。另外，施工人员在实际施工中，还需使用胶带将钢绞线和自由段交汇的位置进行固定，避免泥砂渗入其中。

2.5.2 锚索组装

施工人员在组装锚索时，需要在锚索编束之前将钢绞线逐一顺直，避免钢绞线存在扭曲、交叉等问题，同时控制好不同股之间的长度，一般控制在50mm 范围内。完成以上操作后，施工人员对钢绞线进行切割，这一过程应杜绝使用电弧，宜采用专业设备。而后做好设备除锈、清理工作。发现设备出现损伤、锈蚀等问题，需第一时间处理。确保所有钢绞线质量过关后，施工人员可以结合设计图纸明确钢绞线编排要求，通常每隔2m 布置一个隔离支架，而后将紧固环设置在两个支架之间，并对保护层厚度进行严格控制，通常控制在20mm 左右。在实际操作中，施工人员需要注意，锚索绑扎杜绝使用镀锌材料，可以结合实际情况将塑料套管套在自由段上，而后对管口进行密封处理，最后做好锚固段的固定工作[7]。

2.6 锚索放置及灌浆作业

2.6.1 锚索放置

施工人员在锚索放置过程中，需注意以下事项：

第一，将孔洞中的岩屑等杂物处理干净。

第二，在孔洞内放置锚索，并预留出一定长度。

第三，由于吹孔过程风力较大，会掉落碎石，施工人员在没有特殊要求的情况下，禁止边吹孔边设置锚索，在实际施工中，要尽可能从源头规避潜在问题的发生，就要合理调整施工步骤，通常先设置锚索，再开展吹孔作业。

第四，地下水会对孔内锚索质量产生负面影响，施工人员需控制好钻杆的转速，在水质达到一定标准后，停止钻杆转动，完成锚索放置工作。

2.6.2 灌浆作业

在水泥砂浆灌注过程中，由于浆液流动性较强，会产生一定冲刷力，导致部分杂质顺着泥浆进入内部，可能堵塞注浆管。为避免这一情况发生，需要施工人员时刻关注注浆管运作情况，尽可能避免因注浆管堵塞而影响浆液质量。结合施工经验来看，在水泥砂浆灌注过程中，使用纯水泥浆效果更好。施工人员还需关注两个问题：

一是控制好间隔时间，通常在1 天左右；二是将注浆压力作为分析注浆量的主要依据，在保证注浆时间科学合理的同时，有效提高锚固段的注浆效果。

2.7 张拉锁定及封锚

在公路工程施工中，保证质量验收过关，需要施工人员从以下方面入手：

第一，承压面的平整度满足技术规范要求，同时控制好承压面和钢筋轴线的位置关系，保证二者相互垂直。

第二，在锚具安装过程中，合理使用锚垫板及千斤顶，确保同一轴线内三者重合，并且锚头不能出现偏折、弯曲等情况，在必要情况下，可以将钢垫片安装在合适位置，并灵活调整锚具、千斤顶或锚垫板的位置[8]。

第三，施工人员严格按照设计要求对锚筋进行张拉，控制好张拉过程周围孔洞的质量。

第四，在张拉作业开始前，施工人员要先张拉锚筋，确保其张拉力与设计要求一致，或超过设计要求的20%。

第五，在保障台座的混凝土质量满足设计要求后，可以封锚。

2.8 做好边坡防护工作

在公路工程边坡防护过程中，较为常见的防护方式包括锚杆喷浆、设置挡土墙等。这些防护方式虽然可以有效提高边坡稳定性和牢固性，但是视觉效果不佳，难以满足绿色发展要求，甚至阻碍周围植被健康生长。新时期，我国坚持贯彻落实可持续发展战略，美化环境、保护生态成为施工单位必须考虑的重要课题，针对降雨频率较高、风化程度严重的施工区域，采用以上防护方式有可能引发滑坡等问题。在人工边坡支护过程中，以上防护方式通常可以起到提高坡面、降低侵蚀率等效果。但如果风化加重，或混凝土结构老化，则会严重降低防护效果，并且上述防护方式在施工中需要投入大量人力、物力、财力，不利于最大化经济效益，施工单位应根据实际情况合理选择方案[9]。这一形势下，很多专业人员提出生态护坡的方式，不仅能够为周围动植物健康发展营造良好空间，还能够加快生态环境恢复速度，同时可以提高防护结构美观性。在生态防护结构施工中，施工单位必须充分考虑两个问题：

第一，如何营造集美观性与适用性于一体的防护结构。

第二，如何保证防护结构达到稳定性、安全性目标。在公路工程实际施工前，施工方需根据实际情况编制科学合理的防护方案，在此过程中充分考虑锚索加固坡体和无锚索坡体相互统一的情况，并选择合适的方式进行护坡。如选择草、灌木护坡方式，在坡面种植一定规模的草，在马道种植一定规模的灌木，优先选择本土树种，提高树木成活率；也可以混合种植草和灌木，使二者所具有优势得到充分发挥，以此来延长护坡时间，同时改善景观效果。

3 结语

综上所述，在公路工程施工中，高边坡预应力锚索施工技术不仅能够提高高边坡的稳定性，还能够降低施工强度，减少施工成本，进而为企业创造最大利润。为充分发挥预应力锚索施工技术的优势，需要施工单位在明确技术规范、标准流程基础上，充分掌握各环节施工技术要点，并严格按照设计图纸和技术规范操作，进而提高施工水平，保障公路工程顺利投入使用。