高边坡预应力锚索防护工程施工与质量控制

高边坡预应力锚索防护工程施工与质量控制

蔡云风

（福建省第一公路工程公司福建泉州361100）

【摘要】由于宁德市古田县泮洋镇淮溪村高边坡拥有较为复杂的地质特性，在库区蓄水后由于水位变化导致边坡稳定性能变差。而高边坡以及附近构造物的安全是由高边坡预应力锚索防护工程的可靠性决定的，所以进行施工质量控制对于高边坡预应力锚索防护工程是非常重要的。本文从锚索的工作机理、边坡的修整、锚索的设计、钻取、清理、制作、安装和锚索的验收试验，张拉锚定等方面对高边坡预应力锚索质量和控制的过程进行了详细的叙述。并对其控制方法的有效性进行了讨论，以期能够为类似的工程提供了理论与实践的依据。

【关键词】高边坡；预应力锚索；施工；质量控制

【中图分类号】U416.14【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）18-0090-02

１.引言

本段边坡位于宁德市古田县泮洋镇淮溪村，属宁德市境A4合同段，边坡里程桩号为ZK90+951.694~ZK91+026.890，位于线路左侧，坡长约80米，边坡陡缓交界面相对路槽高约60米。该地段斜坡在锚索孔钻进过程中频繁出现卡钻、塌孔、漏水等现象。ZK90+951.694～ZK91+026.890段左侧边坡目前抗滑桩已基本施工完成，而坡面锚索因地质情况无法施工。具体情况：10#号抗滑桩坡面地下水发育，在钻孔进入坡面5m就开始喷水，无法钻到设计标高。18#、20#号抗滑桩坡面锚索目前已钻入设计标高，而注浆无法达到饱满（设计注浆量为3.6T水泥，目前大约已注浆6T水泥）。就目前采用的方法来看，主要有挡土墙、抗滑桩、预应力锚索或杆支护、使用柔性网防护等措施。但是从以往防护的治理效果和经济方面的比较中可以发现，高边坡防护的最好方法还是利用预应力锚索作为一种可承受拉力的结系统。然而，由于受到各个施工工序的影响，高边坡预应力锚索防护工程质量要想达到预期的效果，质量控制是最重要的[1]。

2.工程的详细概况

本文应用的工程实例是选自宁德市古田县泮洋镇淮溪村，其工程具体数据如下：该段山体斜坡前部地形较顺，坡度较缓，约20°左右，斜坡后部依附较陡山体，坡度约60°，山上植被发育，属低山地貌，坡面出露大面积崩坡积孤石。现就场地岩土层分布情况自上而下分述如下：耕植土厚度一般为0.3~0.5m，坡残积土层厚度一般1.2~4.3m，全风化凝灰熔岩层在各钻孔揭露深度在4.7~20.8m。场地地下水主要有松散覆盖层上层滞水及基岩孔隙、裂隙水。在坡体中后部主要赋存于强风化凝灰熔岩地层中，坡体前部主要赋存于全风化凝灰熔岩中。场地勘察期地下水位埋深在9.7~29.5m、标高472.85~483.03m。后山坡度较陡，汇水面积大，坡体地下水位受降雨影响明显。在工程实际作业中，选择了拉力集中型对预应力锚索进行了作业加固，采用了5根15.24mm的钢绞线为锚索，轴向的拉力值定位了600KN，选用了6m长的锚固段，由上至下有4层，记作A、B、C、D，层与层中间有了4.0m的距离，预留了直径为130mm的孔径，其倾斜的角度恰好为15度。

3.锚索的工作原理和计算伸长量

3.1工作原理

本工程实际应用的事预应力锚索，该锚索的主要特点是具有特殊柔韧度的能自主进行抗滑的一种结构。给锚固段进行浇灌砂浆，目的是为了让浇灌的砂浆与钢绞线、孔壁能够很好的粘在一起。然后应用预应力，在此操作下，使得锚固段能够固定岩体转而承受起所有力量成为力量的载体。在锚固操作完成的情况下，锚固力使其作用范围内的软的和弱小的岩体相互挤压而变得更为紧凑，以防止让它出现不利的形状变化和位置移动，形成抗滑力的自我调节能力和提升岩土体的本身的强度和稳定性能，以此让边坡的结构变得更加稳固[2]。

3.2伸长量的计算

在忽略倾斜角度和其他外力环境的作用，通过对伸长值的计算并且简化得出以下的结论：锚索的伸长量是轴向拉力与拉长的长度的乘积除以模量与横截面积的乘积。

4.锚索的工程施工和操作

4.1对边坡适当的调整

对边坡进行施工挖开应该严格遵照设计来操作，在不用的层面和级别进行施工操作，在挖开操作进行的同时同步进行支护操作，以防止其在空气中由于长时间的暴露，形成新的损坏。

4.2钻孔和清孔

首先要严格依照勘察设计图纸进行实地测量，找出要钻孔的位置，同时在此位置上做好标记，然后找到钻机准确的位置。要严格按照钻孔的标准和细则进行操作，在实施操作中要及时且全面的记录下每一个钻孔的地层的改变、操作进度，和遇到的一些突发状况。在操作中如果发现有水渗出、钻孔崩塌和钻孔卡孔等一系列的突发状况应当及时采用相对应急措施。对于出现的渗水的应对措施是当正在进行钻孔或钻孔操作已经完成进行清孔时，发现孔里面吹出来的并非粉尘，吹出来的是小颗粒状的东西，这就代表着里面是出现了渗水但渗水的量少，如果这时候钻孔的深度已达到原定的标准，可以立即利用清水也可以利用高压风进行清孔操作。反之，就必须要撤出钻杆停止钻孔，进行清洗，清洗完成后才能继续进行钻进操作，要一直钻到设定的标准深度才能结束。

对于中途遇到的塌孔要进行卡孔处理，如果出现孔位是钻在强风化岩层或者是岩体的破碎带位置，这个时候非常危险会出现塌孔的状况，判断是否是塌孔，可以根据出现有特殊棱角形状的的石块进行判断，并且立即中断钻进工作，及时早对应的位置注入砂浆[3]。

钻孔进行到原定标准后，一定要利用高压空气或者是利用水来把里面彻彻底底的清洗干净，这是为了增加水泥浆和孔壁之间有粘结性能。在深度达到原定要求时，门口要设一定的能起到遮挡作用的东西，避免碎石和渣土掉进去。在遇到非常破碎的岩体时，尤其是在雨季，完成钻孔的深度后必须立即把锚索装好，这主要是为了减少破碎带因为雨水原因滑动而造成的孔被埋作业的失败。

钻孔完成了，首先要撤回钻杆收回钻具，并将这些使用过的工具都彻底的进行清洗，最后摆放回原位方便后期的使用。

4.3锚索的制作和安装

在进行相关操作前，应该给锚索进行除油、除锈、顺直等严格的操作和检查，及时发现是否有扭曲变形的情况。对于锚索的捆绑操作，杜绝用容易发生锈蚀的镀锌材料，应该采用铅丝代替易腐蚀的材料进行捆绑。然后确认检查锚索的质量和材质是否符合原定的设计要求，符合后即可开始相关的防腐操作，然后是进行锚索的放置操作，在进行操作时务必要遵循顺直的原则以避免出现锚索扭曲的情况发生，同时要达到放入的角度一致的效果。

4.4在孔内的注浆操作

在孔内进行的注浆操作是为了让锚固段锚索同内部的岩体锚固在一起变成一个整体结构，这一操作是施工操作中非常重要的一个环节，这一操作完成的质量影响着锚索的锚固性能的好坏，同样也会对边整个工程的整体质量造成一定的影响。

4.5锚索的基础试验

从锚索的支护性能的设计角度出发来做分析，对于防护工程而言，工程是否安全和完成与操作过程中所用到的锚索设计、安全指数、实际操作的工艺、锚索的抗拉拔性能等多方面因素息息相关。为了得出该工程设计是否具有可靠性，要应用基本的操作其进行验证，而在进行实验操作中应严格遵循工程一致性原则。

4.6锚索的验收试验

在进行了锚索的基础性试验后，虽然可以表明锚索的设计的可行性，但是在现场工程施工的过程中可能会出现设备、施工的环境、施工员的操作失误等多种因素，因此还是会促使一些锚索的张拉力与伸长量的生产与制作达不到所设计的效果，会在张拉的时候出现一定的变形，或者是出现缺乏弹性难以恢复，因此锚的验收试验的进行是非常重要的。

4.7封锚操作

在进行完锚索张拉操作后，接下来就要进行封锚操作。首先要把锚索留出50~100mm的长度在外面，然后利用工具机器切断多余的线。在对钢绞线和工作锚彻底洗干净后，再进行底座的混凝土凿毛处理，最后使用同一型号的钢筋混凝土对锚头进行浇灌封存，减少锚索的锈蚀腐坏的情况发生。

5.结语

预应力锚索是高边坡治理的重要方法，具有技术先进、工期较短等优点。采用预应力锚索框架技术对边坡的加固效果良好，在施工过程中严格遵循施工顺序，对各施工阶段质量进行严格控制，预应力锚索锚固方法可以在宁德市古田县泮洋镇淮溪村路段高边坡、山区路堑边坡不稳定路段和半填路堤的稳定加固中广泛应用。

参考文献

[1]华国辉，吴钰梁，张姗姗，等.高边坡预应力锚索防护工程施工与质量控制[J].土工基础，2013，27(2):34-37.

[2]单良善.市政道路高边坡预应力锚索加固施工质量控制[J].安徽建筑，2016，23(4):186-187.

[3]刘雷.预应力锚索框架梁在高边坡防护工程中的应用[J].中小企业管理与科技，2014(1):83-85.