■鄭登域

(三明市公路局，三明　365000)

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預應力錨索框架梁在公路滑坡治理工程中的應用

■鄭登域

(三明市公路局，三明365000)

摘要本文以國道205線梅列路段2010年水毀工程二期滑坡治理工程為例，著重闡述了預應力錨索技術的施工工序和技術措施，以及質量控制要點，為類似工程提供借鑒。

關鍵詞預應力錨索框架梁滑坡治理應用

1　前言

預應力錨索是一種把鋼絞線埋入巖層內部進行預加應力的施工技術，傳遞主體結構的支護應力到深部穩(wěn)定巖層的主動支護方式。預應力錨索分錨固端、自由端和張拉端，其工作原理就是依靠對錨索的張拉預應力，用錨具鎖定在框架梁上，錨索產生的反作用力通過框架梁傳遞到破裂土體，使破裂土體在外力作用下穩(wěn)定。錨索預拉力一頭靠錨固段承受，另一頭靠框架梁承受，中間穿過破裂土體。

2　工程概況

2010年6月中旬，三明市遭受特大洪災襲擊，普通公路受災嚴重，直接造成經濟損失近億元，其中滑坡路段給過往行人車輛安全帶來的威協(xié)最大，滑坡治理成為公路水毀災后重建工程中的重點。

國道205線K2216+519～K2216+590.6段左側山體滑坡位于三明市梅列區(qū)斑竹溪水電站旁。2010年6月連續(xù)遭遇大暴雨，導致該處出現(xiàn)溜方長71.6m，縱深約40m，高差約30m，溜方后緣有牽引裂縫。溜方侵占半幅多公路路基，給過往車輛行人帶來很大的安全隱患。在邊坡刷坡過程中，K2216+519～K2216+590.6段邊坡產生明顯滑動，經放坡后成兩個刷方平臺處理。

為提升該路段設施的抗毀能力確保安全暢通，結合現(xiàn)場工程條件及工程地質條件，參考省內高邊坡處理情況，決定高邊坡上方采用預應力錨索框架梁技術對該處邊坡進行加固處理。

3　加固設計方案

3.1總體設計

由于該邊坡滑坡已經處于蠕動擠壓～緩慢滑動階段，根據(jù)邊坡滑坡產生特點、地質條件、范圍、規(guī)模及地形條件，采用在第一級刷方平臺設6片預應力錨索框架梁，在第二級刷方邊坡設C20砼方格骨架防護方案進行治理，在框架及骨架內部區(qū)域露土邊坡設三維植草防護，在刷放邊界后5～8m穩(wěn)定地帶設C20砼截水溝。預應力錨索框架梁加固設計方案如圖1所示。

3.2構造設計要求

(1)錨索框架梁：第一級刷方平臺布置C25錨索框架一排6片，框架高10m，寬8m，每片設置4孔預應力錨索。

(2)預應力錨索與錨固深度：錨索采用壓力分散型結構，每孔錨索采用6根Ф15.24高強度低松弛無粘結鋼絞線組成，錨固長度根據(jù)地質情況為20～25m。

3.3灰漿配合比

錨索注漿采用水灰比0.4～0.5的純水泥漿水泥采用PO52.5R，其中錨固段遇土質或砂土狀強風化巖層且富水時應采用二次高壓劈裂注漿法來提高地層錨固力。為了提高灰漿的早期強度，減少漿體收縮，在灰漿中加入適量的減水劑、早強劑和膨脹劑。各種外加劑均不能含有對鋼絞線有腐蝕的成份，如硫酸根離子、氯離子、硫化物等。

為加速進度，在漿液中摻加0.3‰～0.5‰的早強劑(占水泥重量)，保證7d抗壓強度R7≥25～30MPa。

4　施工工序及施工方法

4.1錨索工程施工工序

錨索主要施工工序為：施工準備、測量定位、施工平臺搭設、鉆孔、制錨、下錨、注漿、安裝錨具、張拉鎖定及封錨。

4.2施工方法及要求

4.2.1施工準備及測量定位

按工程要求進行設備機具和材料準備。測量定位是按照設計的錨索平面布置圖，根據(jù)設計圖提供的控制點坐標，定出錨索孔鉆孔孔位。

4.2.2施工平臺搭設

錨索施工平臺搭設在斜坡腳手架上，并鋪放木板作為施工平臺，平臺寬度不小于3m，應能承受3t以上的水平推力，平臺的臨空面應設置安全欄桿。在腳手架上安裝鉆機，要求鉆機鉆孔方位角、傾角及鉆孔位置都應符合設計要求，檢查無誤后將鉆機固定。

4.2.3鉆孔

鉆機在排架上定位根據(jù)測量放線及預埋孔的位置進行。鉆機定位完成以后，根據(jù)設計的鉆孔方位角和傾角，用羅盤對鉆桿進行定位。鉆機及其鉆桿的位置確定以后，再用緊固件將其與排架、邊坡邊接緊固。

鉆機位置確定以后，進行鉆孔。本次預應力錨索鉆孔難度大，為了提高成孔效率，保證工程順利進行，根據(jù)地層具體情況，采用以下鉆進工藝方法。

(1)正常鉆進

①鉆具組合：鉆頭→潛孔沖擊器→扶正器→滿眼鉆桿→扶正器→鑲有合金的取粉管→普通鉆桿→主動鉆桿。

②鉆進參數(shù)：轉速20～40rpm；鉆壓20kN，(鉆壓要考慮斜孔時與孔壁摩擦的壓力損失)。

風壓及風量：最低要求風量達到12m3/min，風壓在0.6MPa以上。

③鉆進技術措施

由于地層覆蓋層較厚，有易塌的破碎帶，且是斜孔鉆進，鉆進時以觀察排屑情況為主。提鉆時若遇探頭石阻卡，可旋轉鉆具用取粉管上的合金破碎探頭石，提出鉆具。若裂隙過多排屑不良，可考慮泡沫鉆進(在干空氣中加入發(fā)泡劑，泡沫在地層中由賈敏效應封住裂隙，并帶出巖屑)。

(2)跟管鉆進

①偏心擴孔鉆具跟管鉆進

在地層特別硬和塊度較大時，采用偏心擴孔鉆具跟管鉆進。跟管鉆進操作規(guī)程應嚴格按照有關專門技術人員的要求執(zhí)行。

②同軸跟管鉆進

在用擴孔鉆進鉆到易塌層后，如鉆孔在取出鉆具后不能下入套管，則需用同軸跟管鉆進的方法跟管護壁。

在已用同軸跟管護壁方法護住一段裂隙，鉆孔往前延伸時若又遇另一層垮塌層，可再下入同軸跟管鉆具將套管跟入前一個垮塌層護壁。

4.2.4制錨

(1)搭設編索平臺

可在平整場地上架設高約0.5m、寬1.5m的工作臺架，搭設專門的編索平臺，編索平臺應當平直。

(2)鋼絞線的截斷

鋼絞線用無齒鋸(砂輪機)截斷，其長度根據(jù)孔深和外錨段的長度確定，一般為孔深加1.5m。

(3)編號

編索時，將截好的鋼絞線平順地擺在架上，逐根檢查，剔除有損傷的鋼絞線，清除鋼絞線表面的浮銹污物和泥土，鋼絞線和各種管路應當平順放置在工作臺上，對外錨段進行編號。

(4)安裝聚乙烯管

將單根鋼絞線的自由段套裝聚乙烯管內，聚乙烯管靠近錨固段底部處密封封口。

(5)防腐

在自由段錨索鋼絞線與聚乙烯管之間的空隙應當用防腐油脂涂抹，對錨頭的防腐主要是在墊板下部注入油脂，且充填整個空間。

(6)對中支架和隔離環(huán)的制作安裝

對中支架的作用是控制錨索在孔內能具有一個完整的、封閉的永久保護層。內錨固段每隔1m安裝一個對中支架，張拉段(自由段)每隔1.5m安裝一個對中支架。注漿管沿對中支架中心孔穿過，直到距孔底約400mm處，支架與支架之間用無鋅鉛絲將鋼絞線綁扎，松緊程度應使注漿管能夠活動，使整個錨索體呈棗核狀。在錨索底部裝上頂帽，錨索頂帽距孔底的距離為100mm。

(7)錨索進回漿采用外徑為25mm的聚乙烯塑料管。

(8)檢查錨固段長度及各部件安裝是否正確。錨索編好后，應再次檢查各部分長度及各部件安裝是否正確，無誤后掛牌編號備用。

4.2.5下錨

錨索入孔前應先用與錨索束直徑相同的探頭探孔，確定鉆孔暢通及確認孔深，下錨前仔細核對孔深與錨索長度、編號是否相符。把對號錨索用人工搬運至孔口。為防止下索過程中，折彎錨索，可用鋼管腳手架在錨孔傾斜的垂直面搭設導向架或人工運送操作平臺。集中人力，將錨索送入孔內。下索過程中應防止錨索扭曲。下索中途如果受阻，須將錨索退出來，用鉆機掃孔待暢通后再下。

4.2.6注漿

注漿采用孔底壓力反向注漿，全孔注漿一次完成。注漿壓力為200～300kPa?；覞{用攪拌機拌和，然后灰漿通過注漿機壓注，經注漿管進入錨固段。在灰漿漿液從孔口溢出并且溢出的灰漿與灌入的砂漿顏色、水灰比基本一致時，停止送料，24h對注漿飽滿程度進行檢查，若有收縮或沉降，則應補漿。為了確保錨固段的注漿長度，避免多注或少注，在注漿的過程中采用定量注漿結合鉆孔過程中成孔的情況進行控制。為了保證注漿的可靠性和密實度，必要時可采用真空負壓輔助注漿措施。每次注漿情況進行注漿施工記錄，并結合有關情況分析注漿施工質量。在砂漿未完全固化前，不得拉拔和移動錨索。

灰漿強度的控制措施：在配料時嚴格按照批準的配合比進行配料，每次灌漿隨機抽取1～2組試樣塊進行強度測試，并反饋到施工中。

4.2.7錨索框架梁施工

錨索框架梁采用C20混凝土整體澆注。框架梁施工前，要先將該部分邊坡進行修整，并開挖框架梁槽。清除基礎表面松土，鋪墊2～5cm砂漿調平層，然后進行鋼筋制作安裝，鋼筋接頭需錯開，同一截面鋼筋接頭數(shù)不得超過鋼筋總根數(shù)的1/2，且有焊接接頭的截面之間的距離不得小于1m。安裝鋼筋時應注意錨索鋼管的埋設和錨錠板及錨具的定位。如錨索與豎梁箍筋相干擾，可局部調整箍筋的間距。模板安裝時應注意保護層的控制和模板的加固牢靠。最后進行混凝土澆筑，混凝土澆筑時，尤其在錨孔周圍，鋼筋較密集，一定要仔細振搗，保證質量。

4.2.8安裝錨具

待漿體達到設計強度后，裝上合格的錨具，做好張拉準備工作。

4.2.9張拉鎖定

(1)標定

張拉前應對所有張拉設備進行標定，繪出千斤頂出力F(kN)與壓力表讀數(shù)P(MPa)曲線，作為錨索張拉時的依據(jù)。標定時，千斤頂?shù)淖畲蟪隽哂阱^索超張拉時的值。在使用中如有振動沖擊損壞壓力表或者斷絲沖缸的情況，需對張拉設備進行重新標定。

(2)張拉鎖定

張拉前，要計算每根錨索鋼絞線的理論伸長值。

對外錨固段進行清理，去掉外面的防腐管，洗去油污。安裝工作錨具、夾片、限位板、千斤頂及工具錨、工具錨夾片，安裝前工作錨具的錐孔及夾片表面應保持清潔，為便于卸下工具錨，工具錨上孔的排列位置須與前端工作錨的孔位一致，不允許在千斤頂穿心孔中鋼絞線發(fā)生交叉現(xiàn)象，并在工具錨夾片上涂抹退錨靈。

錨索正式張拉前，應取10％～20％的設計張拉荷載，對其預張拉1～2次，使其各部位接觸緊密，鋼絞線完全平直。

錨索張拉分級如下：預張拉→0.1設計值→0.25設計值→0.5設計值→0.75設計值→1.0設計值→1.1～1.2設計值→卸荷至設計鎖定值→鎖定。每級穩(wěn)壓時間為5min，到達超張拉值穩(wěn)壓10min。加載要平穩(wěn)，速率控制在設計值0.1/min，卸載速率不超過設計值0.2/min。張拉時應記錄每一級荷載鋼絞線伸長值和穩(wěn)定過程中的伸長值，且與理論伸長值進行比較。實測伸長值不得大于理論伸長值10％，也不得小于理論伸長值的5％，否則應查明原因并作相應的處理。鎖定時，鋼絞線回縮量不大于5mm或荷載損失不大于5％。張拉過程中，應準確記錄油壓表編號、讀數(shù)、千斤頂伸長值、夾片外露段長度等。

鎖定后，暫不切除多余鋼絞線，待全部錨索施工完畢后，根據(jù)監(jiān)測出的錨索預應力損失情況，對預應力損失嚴重的錨索進行補償張拉。再切去多余鋼絞線，將鋼絞線上露頭、錨具、鋼墊板表面水泥漿及銹蝕等清除干凈，進行防腐處理。

4.2.10張拉過程中錨墩位移監(jiān)測

在張拉過程中，除了要對各組鋼絞線張拉力進行監(jiān)測外，還要對錨墩位移進行嚴格精確的監(jiān)測，要根據(jù)錨墩的配筋情況和設計單位給出的錨墩允許的內傾位移等情況來確定張拉鎖定進程，當內傾位移達到允許值時，要停止張拉，分析原因，防止錨墩因錨索張拉力過大造成內傾破壞。

4.2.11封錨

對預應力損失嚴重的錨索進行補償張拉后，從錨具量起，留10cm長鋼絞線，將多余部分切除，將鋼絞線上露頭、錨具、鋼墊板表面水泥漿及銹蝕等清除干凈，進行防腐處理。將錨索臺座接觸面鑿毛，涂刷一層與封錨砼水泥同等性質的水泥漿液，然后用C25砼澆筑錨固頭封錨。

5　施工質量控制要點

5.1鉆孔定位

錨索鉆孔孔位、孔徑、孔深、方位角、傾角，及內錨固長度等施工中要嚴加控制。造孔精度要求如下：

⑴錨索鉆孔孔位在坡面上誤差不得超過+10mm，高程誤差不得超過+100mm。

⑵孔斜誤差：成孔后，用孔斜儀量測，孔斜不超過1％。

⑶鉆孔傾角誤差不得超過+1.0°方位誤差不得超過+ 2.0°。

5.2鉆孔過程

⑴鉆進方式：采用無水干鉆形式。在覆蓋層厚、破碎、易垮塌層等復雜地層中，采用潛孔錘偏心跟管鉆進成孔，保證成孔質量，保證錨索順利安裝到位。鉆進中要采取調整鉆進參數(shù)、保證粗徑鉆具剛性、增強導正性、控制鉆進速度等有效措施，保直，防斜。

⑵鉆進過程：鉆進過程中應當對每個孔的地層變化、鉆進狀態(tài)、地下水及一些特殊情況作好現(xiàn)場施工記錄。如遇到塌孔縮孔等不良鉆進現(xiàn)象時，應立即停鉆，及時進行固壁灌漿處理(灌漿壓力0.1～0.2MPa),待到水泥砂漿初凝后,重新掃孔鉆進。

⑶孔徑深度:鉆孔孔徑不小于設計值,為確保錨孔直徑，使用的鉆頭直徑不小于設計孔徑，必須保證錨索孔深大于設計孔深值0.2m以上。

⑷錨孔清理：鉆孔達到設計深度要清洗孔底和孔壁上粘著的鉆屑，并進行鉆孔質量的驗收確認。

⑸鉆進過程中應注意觀測鉆進速度，返回介質的成分與數(shù)量，地下水位變化等情況，發(fā)現(xiàn)異常及時記錄和反饋，不留隱患。

⑹錨孔檢驗：嚴格按照相關規(guī)范進行錨孔檢驗。

5.3錨索制作

必須在有遮蓋的棚內，在工作臺上制作，鋼絞線材質、下料長度、下料方法，除油、除銹、防銹、編索等過程，應在有專業(yè)知識的工程技術人員和技工的指導參與下，按設計及規(guī)范的要求精心制作。編索完成后一定要有明確的標牌編號，以便對號入座。鋼絞線強度、排列位置、錨索長度、對中支架密度等必須符合設計要求。

5.4注漿

所用水泥應選用具有高早強、微膨脹、可灌注性好，且對鋼絞線不產生銹蝕的配方，按配比充分攪拌后，用UBJ-2型注漿泵通過錨索體中的注漿管均送入孔內，注意控制注漿壓力，保證漿液在孔內飽滿，必要時采用真空負壓輔助注漿。

5.5錨索臺座

混凝土強度、鋼墊板平面與錨索軸線垂直情況、張拉荷載、鎖定荷載、錨具錨頭保護層等都是與錨索質量密切相關的施工環(huán)節(jié)，必須按設計要求執(zhí)行。

5.6張拉

千斤頂?shù)妮S線應與錨索一致，錨具夾片和錨索張拉部分不得存在泥沙銹蝕和其它污物，應先單根預張拉后再分單元采用差異分步張拉，張拉時，加載要平衡，速率控制在設計預應力值的0.1min,卸載速率控制在0.2/min。超張拉值應通過試驗及綜合因素引起的應力損失決定，一般取設計應力的10～20％，在壓力表穩(wěn)定后，達到設計穩(wěn)壓時間，即可鎖定，然后封錨。

5.7記錄

錨索加固工程具有隱蔽性強和專業(yè)獨特的特點，在施工中必須要有詳細記錄備案。

6　加固效果

國道205線梅列路段2010年水毀工程二期高邊坡預應力錨索框架梁防護工程竣工后經過近6年的跟蹤觀測，目前邊坡整體穩(wěn)定，錨索框架梁有足夠的強度，穩(wěn)定性能良好，方格內三維植草長勢良好，總體外形美觀達綠色環(huán)保的效果。

7　結束語

錨索框架梁防護技術錨索進入山體通過對坡體施加壓力和注漿，使坡體形成一個整體，與端頭連接在一起在整個邊坡內外形成了鋼骨架結構，顯著提高了邊坡的穩(wěn)定性，它在大型滑坡治理諸多措施中工藝簡便，技術成熟，土石方開挖較少，具有適應面廣、效果顯著、外形美觀等優(yōu)點，是比較理想的防護形式。

參考文獻

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