■朱燁豪

（福建中馳交通工程有限公司，漳州 362000）

1 引言

漳詔高速公路于2002年建成通車，至今已經(jīng)投入營運(yùn)十余年，由于高速公路長期受到雨水的侵蝕，邊坡受雨水沖刷較為嚴(yán)重，尤其是路塹多級邊坡出現(xiàn)滑坡、坍塌、溜方等水毀病害現(xiàn)象較多，如不及時治理，嚴(yán)重影響高速公路的通行安全，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，所以對高邊坡的水毀病害治理防護(hù)在養(yǎng)護(hù)工作中顯得尤為重要。

2 工程概況

漳詔高速公路AK2353+800～AK2354+142.67段右側(cè)路塹多級邊坡原設(shè)計為8級高邊坡，高度約有70米，坡度為1:0.75，防護(hù)方式為石砌擋墻+拱形骨架+植被防護(hù)?，F(xiàn)該邊坡第二～五階坡面發(fā)生滑塌，后緣張拉裂縫位于第五階坡面中下部，錯臺高度約2.5～3.0 m，剪出口位于第二階坡面中下部，第五階平臺中部出現(xiàn)張拉裂縫。場區(qū)內(nèi)地層情況主要為：殘積砂質(zhì)粘性土、砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、中風(fēng)化花崗巖，坡體夾有大量孤石。坡體風(fēng)化差異大，K2353+947.37附近處于風(fēng)化交界帶?；麦w前緣第一階可見2處出水點，有大量水流流出，流量約0.1～0.3L/s，且坡面滲水嚴(yán)重。

根據(jù)滑坡處治設(shè)計圖，結(jié)合以往的路塹多級邊坡治理經(jīng)驗，本次防護(hù)措施主要采用“坡面適當(dāng)修坡+寬平臺+錨索框架加固+坡面、坡體排水”的綜合治理方案。本文主要介紹預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)[1]。

3 預(yù)應(yīng)力錨索框架工作原理

預(yù)應(yīng)力錨索框架是一種新型支擋結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于公路滑坡整治和邊坡加固，該結(jié)構(gòu)通過錨索張拉后的彈性回縮，使框架、錨索和巖土體形成新的受力體系，增強(qiáng)抗滑力，以平衡巖土體下滑力或邊坡卸荷松弛產(chǎn)生的巖土壓力，使邊坡保持穩(wěn)定[2]。

4 預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)

預(yù)應(yīng)力錨索施工主要包括施工準(zhǔn)備、錨孔鉆造、錨筋制安、錨孔注漿、框架梁施工、錨索張拉鎖定和驗收封錨等工作流程（見圖1）。

圖1 預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝流程圖

4.1 施工準(zhǔn)備

先做好施工組織設(shè)計，明確施工方法、施工工藝、工序流程、人員組織和施工設(shè)備、材料、試驗、監(jiān)測安排及安全、質(zhì)量管理。接著申請單項工程開工，開工條件包括開工報告、錨筋材料試驗、漿體材料試驗、配合比試驗、相關(guān)機(jī)械設(shè)備等。注意張拉設(shè)備及有關(guān)機(jī)具應(yīng)進(jìn)行標(biāo)定。開工申請報復(fù)后，錨固工程開工前應(yīng)對錨索進(jìn)行基本試驗（即破壞性抗拔試驗），以確定錨索的極限承載力，檢驗錨索在超過設(shè)計拉力并接近極限拉力條件下的工作性能和安全程度，以便在正式使用前調(diào)整錨索結(jié)構(gòu)參數(shù)或改進(jìn)錨索的制作工藝，保證施工質(zhì)量。

4.2 錨索試驗計算

根據(jù)設(shè)計要求，本次錨索為壓力分散型，每束6根Φ15.24無粘結(jié)鋼絞線，分三個單元布置，設(shè)計荷載為700kN，鎖定荷載為600kN，超張拉荷載為1050kN。試驗采用柳州市銀橋預(yù)應(yīng)力機(jī)械廠生產(chǎn)的千斤頂，型號YCW150G，壓力表號HY64510100408，其校準(zhǔn)方程y=0.0335x-0.284，其中:x為千斤頂拉力 （kN），y為油表讀數(shù)。

按照試驗張拉設(shè)備標(biāo)定的回歸方程:y=0.0335x-0.284，及表 1（詳見《巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程》），編制循環(huán)加卸荷等級與位移觀測間隔時間表、荷載與油表讀數(shù)關(guān)系表，明確張拉順序。

表1 施加應(yīng)力與壓力表讀數(shù)對應(yīng)數(shù)值表

因破壞荷載未知，故計算差異伸長量采用超張拉設(shè)計荷載150%即1050kN進(jìn)行計算。按平均分配法計每根鋼絞線拉力為1050/6=175kN[4]。根據(jù)設(shè)計文件，錨索張拉采用差異分步張拉，根據(jù)試驗孔的錨索長度不同，分別計算差異伸長量，鋼絞線伸長量△L（mm）按以下公式（1）計算：

式中：

P——預(yù)應(yīng)力筋的平均張拉力（取175kN）；

L——預(yù)應(yīng)力筋的長度（mm）；

E——預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量（取1.98×105MPa,從試驗報告取平均值所得）；

A——預(yù)應(yīng)力筋的截面積（取140mm2）。

（2）差異荷載計算

△P1=E×A×（△L1-2/L1）×2

△P2=E×A×（△L2-3/L2+△L2-3/L1）×2

經(jīng)過計算，SY1、SY2、SY3各單元補(bǔ)償荷載及各錨索初始荷載見下表2。

表2 各單元補(bǔ)償荷載及各錨索初始荷載表

從試驗鉆造施工過程中看，坡體為殘積砂質(zhì)粘性土、砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、中風(fēng)化花崗巖，坡體夾有大量孤石。適宜采用預(yù)應(yīng)力錨索作為加固防護(hù)措施，本邊坡地層地質(zhì)條件基本能滿足動態(tài)設(shè)計要求，注漿材料滿足要求，錨索施工工藝比較理想[5]。

4.3 錨孔鉆造

按照設(shè)計圖紙進(jìn)行邊坡復(fù)測（包括中線、水平、橫斷面），然后根據(jù)設(shè)計樁號采用拉線測量并結(jié)合水準(zhǔn)測量進(jìn)行放線，并用鐵釬和油漆標(biāo)記準(zhǔn)確定位錨孔位置,并依據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行編號。鉆機(jī)嚴(yán)格按照設(shè)計孔位、傾角和方位準(zhǔn)確就位，采用測角量具控制角度，鉆機(jī)導(dǎo)軌傾角誤差不超過±1°，方位誤差不超過±2°。鉆孔孔徑、孔深要求不得小于設(shè)計值，并超鉆50cm，鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計深度后，不能立即停鉆，要求穩(wěn)鉆5min，防止孔底尖滅，并及時清理錨孔。經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理檢驗合格后，方可進(jìn)行錨筋體安裝。

4.4 錨筋制安

受施工場地限制，錨筋的制作組裝場區(qū)只能搭建于應(yīng)急停車帶上，搭設(shè)的組裝架高于地面70cm、長度與錨筋設(shè)計長度相適應(yīng)，并搭設(shè)簡易防曬防雨棚。預(yù)應(yīng)力錨索為壓力分散型錨索，錨筋材料是無粘結(jié)高強(qiáng)度低松馳鋼絞線，對鋼絞線同單元和鋼筋錨接頭進(jìn)行醒目可靠的標(biāo)記。錨筋下料應(yīng)整齊準(zhǔn)確，誤差不大于±50cm，預(yù)留張拉端鋼絞線長度1.5m，鋼筋錨桿0.5m。下料應(yīng)注意各單元錨索長度是不同的，鋼絞線一律采用機(jī)械切割下料。

擠壓頭的組裝：擠壓套、擠壓簧安裝準(zhǔn)確，擠壓頂推進(jìn)應(yīng)均勻充分，進(jìn)行3%抽樣檢測，確保單根擠壓強(qiáng)度不低于200kN。組裝承載體時應(yīng)定位準(zhǔn)確，擠壓套通過螺栓在承載體和限位片之間栓接牢固。架線環(huán)間距為1.2m（規(guī)范為1.0～1.5m），應(yīng)準(zhǔn)確定位、綁接牢固，錨孔孔口位置必須設(shè)置一個架線環(huán)。注漿管穿索安裝準(zhǔn)確定位，綁扎結(jié)實牢固，深入導(dǎo)向帽7cm。導(dǎo)向帽可點焊固定于最前端承載板上，留溢漿孔，保證孔底返漿。所有的鋼質(zhì)部分均應(yīng)均勻涂刷防腐油漆。錨筋體擺放順直，不扭不叉，排列均勻。錨筋體安裝時應(yīng)按設(shè)計傾角和方位平順推進(jìn)，嚴(yán)禁抖動、扭轉(zhuǎn)和串動，防止中途散束和卡阻。

4.5 錨孔注漿

錨索注漿采用水灰比0.45的純水泥漿，其中錨固段遇土質(zhì)或砂土狀強(qiáng)風(fēng)化巖層且富水時應(yīng)采用二次高壓劈裂注漿法來提高地層錨固力。注漿材料要求嚴(yán)格按照經(jīng)試驗合格的配比備料，注漿漿液應(yīng)嚴(yán)格按照配合比攪拌均勻，隨拌隨用，漿體強(qiáng)度41MPa。錨孔注漿必須采用孔底返漿方法（注漿壓力一般為2.0MPa左右），直至孔口溢出新鮮漿液，嚴(yán)禁抽拔注漿管或孔口注漿；如發(fā)現(xiàn)孔口漿面回落，應(yīng)在30min內(nèi)進(jìn)行孔底壓注補(bǔ)漿3次，確?？卓跐{體充滿。

采用二次劈裂注漿提高地層錨固力時，以漿體強(qiáng)度控制開始劈注時間 （一次注漿體強(qiáng)度為5MPa），在二次注漿管的錨固段內(nèi)設(shè)花孔和封塞，二次注漿的高壓注漿管應(yīng)采用鍍鋅鐵管或鋼管。注漿材料加入聚丙烯腈纖維（PAN），摻入量為每方 1.9kg（纖維抗拉強(qiáng)度不小于 700MPa）。

4.6 錨筋張拉鎖定

在注漿漿體與框架混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度80%以上時（注漿、框架梁混凝土澆筑完成7d后），方可進(jìn)行張拉鎖定作業(yè)。錨斜托臺座的承壓面應(yīng)平整，并與錨筋的軸線方向垂直。錨具安裝應(yīng)與錨墊板和千斤頂密貼對中，千斤頂軸線與錨孔及錨筋體同軸一線，確保承載均勻。錨筋的張拉必須采用專用設(shè)備，設(shè)備在張拉作業(yè)前應(yīng)進(jìn)行標(biāo)定，錨具、夾片等檢驗合格后方可使用。

錨索正式張拉前，取15%的設(shè)計張拉荷載，對其預(yù)張拉2次，使其各部位接觸緊密，鋼絞線完全平直。因各孔錨索長度不同，張拉應(yīng)注意嚴(yán)格按設(shè)計次序分單元采用差異分步張拉，根據(jù)設(shè)計荷載和錨筋長度計算確定差異荷載，并根據(jù)計算的差異荷載進(jìn)行分單元張拉。錨索的預(yù)應(yīng)力在補(bǔ)足差異荷載后分5級按有關(guān)規(guī)范或規(guī)定施加，即設(shè)計荷載的20%，50%，75%，100%，110%。在張拉最后一級荷載時，應(yīng)持荷穩(wěn)定10min后卸荷鎖定。詳見表3所示為錨索張拉荷載等級劃分和觀測時間表。

表3 錨索張拉荷載等級劃分和觀測時間表

4.7 鎖定錨索

錨筋張拉至設(shè)定最大荷載值并荷穩(wěn)定15min，然后進(jìn)行鎖定作業(yè)。夾片以及錨具的選擇，應(yīng)該充分考慮鋼絞線的股數(shù)，鋼絞線從底部插入錨具，同時將鋼板壓平，相關(guān)的操作過程必須依據(jù)相應(yīng)的操作規(guī)范。在張拉過程中發(fā)現(xiàn)有明顯預(yù)應(yīng)力損失，應(yīng)及時進(jìn)行補(bǔ)償張拉。

4.8 錨孔驗收封錨

完成錨索張拉相關(guān)的驗收工作后，應(yīng)該對錨頭及時進(jìn)行封錨以及補(bǔ)漿工作，為了避免外錨頭被腐蝕，應(yīng)該用砼進(jìn)行封頭。

5 預(yù)應(yīng)力錨索施工效果評價

預(yù)應(yīng)力錨索施工完成后邊坡加固效果顯著，美觀，安全，見圖2。

該工程于2014年4月27日開始施工，至2014年12月14日完工，共完成預(yù)應(yīng)力錨索3758m，根據(jù)漳州市交通工程質(zhì)量檢測中心試驗室的檢測，檢測結(jié)果全部合格，合格率達(dá)到100%，施工達(dá)到預(yù)期效果。

圖2 施工前與施工后的效果對比

6 經(jīng)濟(jì)效益比較分析

6.1 幾種邊坡防護(hù)方案的對比分析

邊坡防護(hù)方案主要有：植物防護(hù)、圬工防護(hù)等、錨索混凝土框架植物防護(hù)。以上各種方案對比分析如下：

植物防護(hù)：方法簡單，施工方便，但防護(hù)初期抗沖刷能力弱，容易受風(fēng)吹雨淋等因素的影響而大量流失，導(dǎo)致坡面植被覆蓋率很低。

圬工防護(hù)：圬工防護(hù)投資大，造價高，工程量大，但治理面積小，需長期投入大量的人力、物力和財力進(jìn)行檢修。

錨索混凝土框架植物防護(hù)：它既保留了錨桿對風(fēng)化破碎巖石邊坡的主動加固作用,防止巖石邊坡經(jīng)開挖卸荷和爆破松動而產(chǎn)生的局部楔形破壞,又吸收了漿砌片石骨架植草防護(hù)的造型美觀、便于綠化的優(yōu)點,適用于土質(zhì)邊坡和坡體中無不良結(jié)構(gòu)面、無風(fēng)化破碎的巖石路塹邊坡。

6.2 施工成本測算

預(yù)應(yīng)力錨索施工成本跟邊坡的破壞程度、巖土性質(zhì)、邊坡高度及施工難易度有關(guān)系。以漳詔高速公路AK2353+800～AK2354+142.67段右側(cè)高邊坡施工為例，成本為482.3元/m2，詳見表 4。

表4 預(yù)應(yīng)力錨索單價分析

7 結(jié)語

綜上所述，在高速公路高邊坡病害治理過程中，使用預(yù)應(yīng)力錨索可以起到良好的邊坡加固效果，不僅可以有效保證工程的施工質(zhì)量，而且可以在一定程度上降低地震、洪水、自然災(zāi)害對公路結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，減少了施工產(chǎn)生的干擾，值得類似工程借鑒和參考。

[1]劉效堯,朱新實.預(yù)應(yīng)力技術(shù)及材料設(shè)備（第3版）[M].北京:人民交通出版社，2012..

[2]廖知勇.預(yù)應(yīng)力錨索樁錨索拉力研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2008.

[3]張團(tuán)結(jié).蘭州至海石灣高速公路土質(zhì)高邊坡穩(wěn)定性分析與預(yù)應(yīng)力錨索的工程應(yīng)用[D].西安：長安大學(xué)，2009.

[4]李廣柱,趙大民.預(yù)應(yīng)力錨索框架在高速公路高邊坡加固中的應(yīng)用[J].北方交通，2009（03）：32-34.

[5]李志強(qiáng).高速公路高邊坡工程中預(yù)應(yīng)力錨索的施工技術(shù)[J].珠江水運(yùn)，2016（21）：68-69.