摘 要：預(yù)應(yīng)力體系是高邊坡防護(hù)的一種重要手段，無論是在鐵路還是在公路領(lǐng)域，其應(yīng)用越來越廣泛。本文結(jié)合永寧高速公路高邊坡防護(hù)工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)要的介紹了預(yù)應(yīng)力體系的工作原理、施工工藝等，如有類似工程，可供參考。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力體系；高邊坡防護(hù)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TV554 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-3362（2013）12-0237-02

1 概述

永寧高速公路位于福建省境內(nèi)，地勢(shì)復(fù)雜，地形起伏大，施工過程中，深開挖路塹邊坡較多，在高速公路深開挖路塹邊坡施工過程中經(jīng)常產(chǎn)生邊坡推移和滑塌，為保證邊坡的穩(wěn)定，我們考慮使用預(yù)應(yīng)力體系進(jìn)行加固，即預(yù)應(yīng)力錨索和預(yù)應(yīng)力錨桿。

2 預(yù)應(yīng)力體系的工作原理

預(yù)應(yīng)力體系是一種把錨筋體埋入巖層內(nèi)部進(jìn)行預(yù)加應(yīng)力的施工技術(shù)，傳遞主體結(jié)構(gòu)的支護(hù)應(yīng)力到深部穩(wěn)定巖層的主動(dòng)支護(hù)方式。預(yù)應(yīng)力體系支護(hù)能使結(jié)構(gòu)物與圍巖連鎖在一起共同作用，能使圍巖發(fā)揮更大的承載作用，有利于表面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，并把結(jié)構(gòu)和共同工作的圍巖介質(zhì)組成復(fù)合體，被結(jié)構(gòu)錨固的巖層能更有效的承受負(fù)荷產(chǎn)生的剪力和拉力，而且這些力的傳遞深度也比未經(jīng)錨固結(jié)構(gòu)的作用更加突出。

3 預(yù)應(yīng)力體系的結(jié)構(gòu)

預(yù)應(yīng)力體系分為預(yù)應(yīng)力錨桿和預(yù)應(yīng)力錨索兩種，下面以圖示的方法簡(jiǎn)要的介紹一下兩者的結(jié)構(gòu)組成（如圖1、圖2）。

4 預(yù)應(yīng)力體系的施工工藝

4.1 施工準(zhǔn)備

首先，施工前應(yīng)做好施工組織設(shè)計(jì)；做好相關(guān)材料的試驗(yàn)；其次，試驗(yàn)孔具體位置由監(jiān)理和設(shè)計(jì)代表現(xiàn)場(chǎng)確定，使試驗(yàn)孔可代表工程孔錨固地層實(shí)際情況。試驗(yàn)孔自由段不注漿，錨固段與自由段之間設(shè)置止?jié){帶，錨固段外側(cè)應(yīng)設(shè)置引排氣管，排氣管伸入錨固段內(nèi)5～10cm；然后是進(jìn)行抗拔拉破壞試驗(yàn)。

4.2 錨孔鉆造

錨孔鉆造前應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)孔位、傾斜角度布設(shè)錨孔位置；鉆孔的過程中嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度；在鉆孔的過程中，如果發(fā)現(xiàn)塌孔，應(yīng)立即停止鉆進(jìn)，采用注漿固壁處理，重新鉆進(jìn)；鉆孔的孔徑、深度應(yīng)不小于設(shè)計(jì)要求，而且應(yīng)超鉆30～50cm；鉆孔完成后及時(shí)用高壓風(fēng)槍清空，將孔內(nèi)的巖粉以及水全部清理干凈。

4.3 錨筋體的制作

本工程預(yù)應(yīng)力錨索采用無粘結(jié)高強(qiáng)度低松弛鋼絞線；預(yù)應(yīng)力錨桿采用高強(qiáng)精軋螺紋鋼。錨筋體加工注意事項(xiàng)：

（1）錨筋下料整齊準(zhǔn)確，鋼絞線預(yù)留張拉段長(zhǎng)度為1.5m，高強(qiáng)精軋螺紋鋼預(yù)留張拉段長(zhǎng)度為0.5m。

（2）壓力分散型多單元錨索加工過程中在每單元錨筋體上應(yīng)做好明顯標(biāo)記，以供后續(xù)施工時(shí)區(qū)分，標(biāo)記應(yīng)該清晰準(zhǔn)確。

（3）對(duì)于預(yù)應(yīng)力錨索的制作，沿鋼絞線每隔1～1.5m處應(yīng)布置一個(gè)架線環(huán)，在錨孔處必須布置一個(gè)架線環(huán)，以保證錨索在孔內(nèi)直順，無纏繞現(xiàn)象。

（4）注漿管應(yīng)沿鋼質(zhì)承載體中部穿過，直至穿過導(dǎo)向帽5～10cm，導(dǎo)向帽與錨索端部鋼質(zhì)承載體可靠連接，且應(yīng)留有溢漿孔，以保證孔底反漿，并做好防銹處理。

（5）預(yù)應(yīng)力錨桿制作過程中應(yīng)每隔1.5～2m設(shè)置一處對(duì)中器，以保證桿體居中，有足夠的保護(hù)層厚度。

（6）自由段錨桿外側(cè)應(yīng)采用刷漆等措施進(jìn)行防銹處理。

4.4 錨孔注漿

4.4.1 注漿材料

一般情況下采用水灰比為0.5：1的純水泥漿，當(dāng)?shù)叵滤^多的情況下，可以采用水泥-水玻璃雙漿液注漿；注漿材料中應(yīng)加入聚丙烯腈纖維，每方摻入量為1.8～2.0kg。

4.4.2 注漿注意事項(xiàng)

注漿材料應(yīng)嚴(yán)格按照試驗(yàn)合格的配合比進(jìn)行攪拌，漿體稠度應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)使用稠度儀檢驗(yàn)，一般為14～18s；每批注漿都應(yīng)進(jìn)行漿體強(qiáng)度檢驗(yàn)，按照注漿量留取試件；錨孔注漿必須采用孔底返漿方法，直至孔口有新鮮漿液溢出；嚴(yán)禁從孔口注漿，注漿壓力應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；注漿完成后，如果發(fā)現(xiàn)孔口漿面回落，應(yīng)在30min內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)注。

4.5 錨筋張拉鎖定

4.5.1 張拉工作程序

預(yù)張拉（10%～20%）。設(shè)計(jì)張拉荷載→第1步差異荷載張拉→第2步差異荷載張拉→第n步差異荷載張拉※25%設(shè)計(jì)荷載張拉→50%設(shè)計(jì)荷載張拉→75%設(shè)計(jì)荷載張拉→100%設(shè)計(jì)荷載張拉→110%設(shè)計(jì)荷載張拉→持荷穩(wěn)定10～15min，卸荷鎖定，如有應(yīng)力損失，及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。

預(yù)應(yīng)力錨索張拉時(shí)根據(jù)單元數(shù)確定差異荷載的張拉次數(shù)，預(yù)應(yīng)力錨桿張拉時(shí)無差異荷載，預(yù)張拉完成后，可直接進(jìn)行25%設(shè)計(jì)荷載張拉，然后按照上述步驟進(jìn)行張拉。

4.5.2 張拉計(jì)算實(shí)例

4.5.2.1 壓力分散性3單元預(yù)應(yīng)力錨索的張拉計(jì)算

例：鋼絞線根數(shù)n=6根，鋼絞線強(qiáng)度：fpk=1860MPa，單根鋼絞線截面積：140mm2，鋼束總長(zhǎng)20m，錨固段長(zhǎng)度8m，鋼絞線彈性模量：Ep=1.95×105MPa，預(yù)應(yīng)力錨索單孔設(shè)計(jì)張拉力為700kN，給定最終張拉（設(shè)計(jì)鎖定）荷載作用下單根鋼絞線束荷載P（kN）：P=700/6=116.7kN。

差異荷載與差異伸長(zhǎng)量的計(jì)算：

第1單元錨索長(zhǎng)度為：20m；第2單元錨索長(zhǎng)度為：20-8/3=17.3m；第3單元錨索長(zhǎng)度為：20-2×8/3=14.7m。

由每單元伸長(zhǎng)量計(jì)算公式：= 可知：

由差異伸長(zhǎng)量計(jì)算公式：可知：

以此為例，逐級(jí)可以計(jì)算50%、75%、100%、110%級(jí)伸長(zhǎng)量。

4.5.2.2 預(yù)應(yīng)力錨桿的張拉計(jì)算

相對(duì)于預(yù)應(yīng)力錨索的張拉，預(yù)應(yīng)力錨桿的張拉比較簡(jiǎn)單，不存在差異荷載以及差異伸長(zhǎng)量，下面舉例說明預(yù)應(yīng)力錨桿的張拉計(jì)算：

例：某高速公路某高邊坡防護(hù)，預(yù)應(yīng)力錨桿單孔設(shè)計(jì)張拉力350kN，錨筋長(zhǎng)度為14m，錨固段長(zhǎng)度為6m，錨筋型號(hào)Φ32mm高強(qiáng)精軋螺紋鋼筋，單根鋼筋截面面積804.2mm2，鋼筋彈性模量E=2.0×105MPa。

假設(shè)千斤頂油壓表校準(zhǔn)方程為：Y=0.0523X+0.1

根據(jù)上述求得的差異荷載以及各級(jí)張拉力和伸長(zhǎng)量，按照張拉程序逐級(jí)張拉，每一步均應(yīng)記錄好伸長(zhǎng)量以及油壓表讀數(shù)，張拉過程采用張拉力和伸長(zhǎng)量雙控制的原則，張拉力為主控，張拉伸長(zhǎng)量為輔助，在達(dá)到設(shè)計(jì)張拉力時(shí)，相應(yīng)的伸長(zhǎng)量允許波動(dòng)范圍是±6%，如果超出此誤差，則應(yīng)查找原因，卸載后重新張拉；

4.5.3 預(yù)應(yīng)力體系張拉注意事項(xiàng)

（1）錨筋體正式張拉前，應(yīng)取10%～20%的設(shè)計(jì)張拉荷載進(jìn)行預(yù)張拉，對(duì)其進(jìn)行預(yù)張拉1～2次，使其各部位接觸緊密；

（2）錨筋體的張拉應(yīng)在注漿體以及框架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到80%以上方能開始；

（3）錨筋體張拉過程中，加載每級(jí)張拉荷載后均應(yīng)持荷穩(wěn)定5～10min，直至伸長(zhǎng)量不發(fā)生變化時(shí)量取伸長(zhǎng)量值，以求數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；

（4）錨索張拉時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師的要求，預(yù)留檢測(cè)孔，檢測(cè)孔錨筋體不張拉，安裝好錨具等待檢測(cè)，預(yù)留的數(shù)量為3%的坡面錨孔總數(shù)量。

（5）張拉過程中所有施工人員禁止正對(duì)錨孔站立，禁止非施工人員進(jìn)入施工影響范圍內(nèi)，以防發(fā)生意外。

4.6 封錨

在相關(guān)單位檢測(cè)合格后，可以進(jìn)行封錨施工，程序?yàn)椋哄^筋體切割（錨具外保留長(zhǎng)度為2～3cm）→補(bǔ)注漿（波紋鋼管內(nèi)部注漿，本程序易遺漏，應(yīng)嚴(yán)格控制！）→按照設(shè)計(jì)尺寸自制模具，封錨。

5 高邊坡動(dòng)態(tài)觀測(cè)

在高邊坡施工過程中以及運(yùn)營期間，均應(yīng)做好高邊坡動(dòng)態(tài)觀測(cè)，并及時(shí)整理分析動(dòng)態(tài)觀測(cè)的數(shù)據(jù)，以監(jiān)測(cè)錨筋體以及被錨固對(duì)象的工作狀態(tài)以及穩(wěn)定性，從而達(dá)到安全可靠和經(jīng)濟(jì)合理的目的。

6 結(jié)語

永寧高速公路高邊坡防護(hù)工程成熟的使用了預(yù)應(yīng)力體系，無論是在高液限土地質(zhì)情況還是在砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖地質(zhì)情況，均有效的提高了邊坡的穩(wěn)定性，較好的防止了高邊坡土體的變形和滑移。目前永寧高速公路已經(jīng)處于收尾階段，高邊坡防護(hù)工程也處于尾聲，預(yù)應(yīng)力體系安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、工藝成熟的特性得到了完美的體現(xiàn)?，F(xiàn)將筆者在施工過程中總結(jié)的一些知識(shí)進(jìn)行整理，望領(lǐng)導(dǎo)和同事們予以批評(píng)指正。

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作者簡(jiǎn)介：曹寶棟 （1985-），男，2009年7月畢業(yè)于西安工業(yè)大學(xué)?，F(xiàn)就職于內(nèi)蒙古交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院道路橋梁工程系。