何興熠

摘要：巖土工程邊坡失穩(wěn)容易引發(fā)較大的安全事故，造成巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失，加強對巖土工程邊坡治理成了一個具有理論和實踐雙重價值的研究課題。本文將詳細(xì)分析預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)在巖土工程邊坡治理中應(yīng)用的優(yōu)勢，探討巖土工程邊坡錨固技術(shù)作用機理，并就具體應(yīng)用提出了幾點建議。

關(guān)鍵詞：巖土工程；邊坡治理；預(yù)應(yīng)力錨索

預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)作為一種新型邊坡加固技術(shù)，在巖土工程邊坡治理中具有施工便捷、經(jīng)濟合理、安全可靠的特點。預(yù)應(yīng)力錨索通過預(yù)應(yīng)力的作用，能夠控制邊坡的下滑作用力，同時能夠使邊坡巖土體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)形成完整的整體，發(fā)揮出自身的承載能力，本文通過系統(tǒng)總結(jié)巖土工程邊坡治理的預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)，對相關(guān)設(shè)計、施工及監(jiān)測等環(huán)節(jié)進行詳細(xì)研究，供廣大從業(yè)者借鑒參考。

1.預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)在巖土工程邊坡治理中的優(yōu)勢

在巖土工程邊坡治理項目中，預(yù)應(yīng)力錨索能夠?qū)r土邊坡的受力情況進行控制，當(dāng)巖土邊坡出現(xiàn)變形，能夠及時進行應(yīng)力調(diào)整，以實現(xiàn)提高巖土邊坡承載力的目的，預(yù)應(yīng)力錨索在邊坡治理的環(huán)節(jié)中，能夠顯著減少結(jié)構(gòu)本身的自重，能夠發(fā)揮出強大的支護效果，同時在施工中要求形成一定的坡度，能夠控制巖石的開挖量，有效減少對邊坡土壤的破壞，具有一定的生態(tài)環(huán)境效益。在進行實際施工環(huán)節(jié)，現(xiàn)場施工技術(shù)對施工質(zhì)量影響較為顯著，實際操作的難度不大，安全風(fēng)險較低，不需要大型設(shè)備施工，對邊坡結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生較大的擾動，能夠有效控制自然災(zāi)害的發(fā)生。在巖土工程邊坡治理項目中，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力錨索的優(yōu)勢明顯，能夠在施工中根據(jù)地質(zhì)情況進行調(diào)整，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的施工。

2.巖土工程邊坡錨固技術(shù)作用機理

2.1錨固機理

巖土工程邊坡治理應(yīng)用預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)，主要是通過錨索在緊貼巖土體產(chǎn)生摩擦力來實現(xiàn)。錨索鉆孔施工中，會對斜坡軟弱結(jié)構(gòu)面進行分割，形成一塊塊相互聯(lián)結(jié)的板狀巖體，使其在結(jié)構(gòu)上形成一個整體，能夠有效提高邊坡的穩(wěn)定性。預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)的主要作用機理有兩方面，第一是通過預(yù)應(yīng)力錨索來減少巖土體的下滑作用力。第二是通過增加潛在滑面上的作用力，提高潛在滑面的摩擦阻力。巖土體預(yù)應(yīng)力錨索發(fā)生作用后，會將其聯(lián)結(jié)成一個有機的整體，能夠提高整體的抗拉、抗剪和整體強度，減少滑坡作用力的破壞，與此同時，還能夠增強巖土體自身結(jié)構(gòu)強度的發(fā)揮，以起到穩(wěn)定邊坡的效果。

2.2錨固形式

預(yù)應(yīng)力錨索當(dāng)施工完畢達到有效的錨固長度時，能夠使施工邊坡的巖土體結(jié)構(gòu)形成一個整體，錨索通過分擔(dān)的作用，對巖土體的自重和外部荷載起到抵抗的作用，尤其是在巖土體開裂現(xiàn)象出現(xiàn)時，這種分擔(dān)的作用發(fā)揮更加明顯。預(yù)應(yīng)力錨索屈服延遲復(fù)合體的變形，對巖土體整體性的破壞和大規(guī)模的坍塌起到一定的抑制作用。預(yù)應(yīng)力錨索施工完畢后，一般會鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片或者噴射混凝土，提高巖土體的整體強度的同時，還能有效避免因強降雨對坡面的沖刷破壞。

3.巖土工程邊坡預(yù)應(yīng)力錨索治理的影響因素

3.1成孔質(zhì)量

巖土工程邊坡預(yù)應(yīng)力錨索治理的關(guān)鍵因素之一為鉆孔質(zhì)量及鉆孔的深度、孔徑和孔道的直線度。在進行施工的過程中，主要采取沖擊回轉(zhuǎn)鉆孔，由于巖土工程邊坡坡面施工，大型機械施工的困難大，只能采用便攜式的鉆機固定在腳手架上，但是鉆孔的過程中會產(chǎn)生劇烈的震動，導(dǎo)致成孔后會呈現(xiàn)出下凹曲線，待到后期進行張拉封孔時，鋼絞線會產(chǎn)生受力不均勻的現(xiàn)象，影響到鋼絞線彈性性能的發(fā)揮。

3.2編索與下索

鋼絞線的編索與下索是確保自由端鋼索與水泥砂漿的粘接穩(wěn)固的因素。巖土工程邊坡預(yù)應(yīng)力錨索的具體要求是支架牢固穩(wěn)定，鋼絞線表面無銹蝕并打磨黃油，用塑料軟管包裹嚴(yán)密。上述操作過程，都會對巖土工程邊坡預(yù)應(yīng)力錨索的張拉和預(yù)應(yīng)力的發(fā)揮產(chǎn)生影響。對于多根鋼絞線編成的錨索應(yīng)確保鋼絞線之間不能旋轉(zhuǎn)，不能扭曲，否則會導(dǎo)致鋼絞線之間相互產(chǎn)生障礙，在進行張拉時，預(yù)應(yīng)力達不到設(shè)計值，影響到最終的治理效果。

3.3注漿

巖土工程邊坡預(yù)應(yīng)力錨索進行注漿時，首先應(yīng)該確保漿體的水灰比在控制范圍內(nèi)，保障注漿過程的連續(xù)不間斷，若應(yīng)用導(dǎo)管進行注漿時，提管速度要準(zhǔn)確控制，避免出現(xiàn)漿體斷開，孔內(nèi)渣土混雜到漿液中降低了注漿體的強度，同時還有可能會影響到預(yù)應(yīng)力錨索的錨固段和自由端的長度，這都會降低最終的錨固效果。

3.4錨墩與墊板

巖土工程邊坡預(yù)應(yīng)力錨索的錨墩的制作最重要的技術(shù)指標(biāo)就是強度，主要發(fā)揮的作用是承受預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的壓力。錨墊板應(yīng)與錨墩頂面粘接牢固，不能留有空隙，與鉆孔的軸線呈90度直角狀態(tài)，主要目的是避免錨索的偏心受力，并減少靠近錨墩處的鋼絞線的應(yīng)力集中，錨墩偏斜可能會引起錨墩損壞或鋼絞線折斷的現(xiàn)象，需要引起高度注意。

3.5測力計與張拉設(shè)備

預(yù)應(yīng)力錨索測力計是監(jiān)測錨索的重要設(shè)備，目前普遍采用的是振弦測力計，主要的工作原理通過將拉緊的鋼弦與測力計油缸活塞相連，用激發(fā)電路促使鋼弦產(chǎn)生振動，通過收集振動的頻率，計算換算出拉力值。此類儀器易受到溫度的影響，且此類產(chǎn)品不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品性能良莠不齊，可能會造成較大的誤差。因此在正式使用前，應(yīng)該進行嚴(yán)格的測試和標(biāo)定，以挑選優(yōu)良的產(chǎn)品，確保測力準(zhǔn)確性。除此之外，在進行施工過程中還需要用到液壓張拉設(shè)備，液壓張拉設(shè)備容易受到其他因素的影響出現(xiàn)讀數(shù)誤差的現(xiàn)象，為確保張拉設(shè)備的準(zhǔn)確性，需要定期地進行標(biāo)定和維護。

3.6超張拉

在巖土工程邊坡預(yù)應(yīng)力錨索治理施工環(huán)節(jié)，超張拉常用于預(yù)應(yīng)力損失彌補，但是在超張拉的過程中，如有不慎就會導(dǎo)致鋼絞線拉斷，造成錨索內(nèi)部鋼絞線的受力不均，對整體的錨固效果造成影響。因此，應(yīng)該制定詳細(xì)的施工工序要求，對施工班組作業(yè)人員進行培訓(xùn)和技術(shù)交底，以確保超張拉能夠達到預(yù)期的效果。除此之外，超張拉的效果還與成錨質(zhì)量、鋼材性能存在聯(lián)系，這些問題都需要密切關(guān)注。

4.巖土工程邊坡治理中預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)的應(yīng)用

4.1巖土工程邊坡治理中預(yù)應(yīng)力錨索的設(shè)計

預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計需要根據(jù)加固邊坡的環(huán)境來進行考慮，一般宜選擇繩索形式和布局，確定錨索的承載以及錨固長度等基本參數(shù)。首先需要開展的工作是實地踏勘，尤其是錨固區(qū)域，要進行工作介質(zhì)性質(zhì)實驗及收集相關(guān)工程資料，掌握錨索設(shè)計的相關(guān)參數(shù)。其次要進行具體的設(shè)計計算，其中包含了錨索與巖土層的固定方法，以及錨索可能會出現(xiàn)的破壞形式，計算錨索在巖土層中的埋深，同時還要兼顧到群錨的相互作用關(guān)系，計算出合理的錨固力和錨固長度，具體設(shè)計的流程如圖2所示。

在完成預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計之后，還需要進行防腐措施的設(shè)計，預(yù)應(yīng)力錨索埋深在巖土層之中，長期受到高應(yīng)力的影響，加上巖土體中的水、氣體、濕度以及其他化學(xué)物質(zhì)的相互影響，很容易出現(xiàn)腐蝕破壞，必須要對其進行防腐措施，以延長錨索的使用壽命，提高錨索的使用強度。在進行預(yù)應(yīng)力錨索防腐設(shè)計之前，需要做好檢測工作，即根據(jù)治理邊坡的巖土層腐蝕性以及巖土工程的重要性來確定防腐等級，工程實踐中常采用構(gòu)建高堿性環(huán)境來使得預(yù)應(yīng)力錨索鋼絞線鈍化或采用覆蓋層或防腐套來進行防腐處理。

4.2預(yù)應(yīng)力錨索的施工工藝設(shè)計

巖土工程邊坡治理中預(yù)應(yīng)力錨索施工，是指將錨索全部構(gòu)架與邊坡巖體組成一個整體，再具體施工環(huán)節(jié)涉及了鉆孔、制作束體并將束體放入到錨固孔中，固定束體下端、制作外錨頭，然后施加預(yù)應(yīng)力來完成剩余的施工工作。對于施工工藝的設(shè)計，應(yīng)該充分考慮設(shè)計的要求和調(diào)查實驗數(shù)據(jù)，架設(shè)施工平臺，施工平臺的架設(shè)需要注意施工平臺和承載的大小、數(shù)量是否滿足施工的要求，在鉆孔的過程中，潛孔鉆機鉆孔的過程中可能會引起孔內(nèi)坍塌導(dǎo)致埋鉆和卡鉆的問題，要額外注意這些情況的發(fā)生，選擇合理的鉆孔參數(shù)。錨索的編制應(yīng)該做好檢查和表示工作，尤其是要注意擠壓頭的檢驗和防護，做好安全準(zhǔn)備工作，根據(jù)施工所在的地質(zhì)環(huán)境，宜優(yōu)先采用束體放孔的方式，并進行注漿固定；在進行張拉鎖定時，需要提前做好張拉的準(zhǔn)備，選擇合理的張拉方法，并注重補償工作。

4.3預(yù)應(yīng)力錨索施工完畢的動態(tài)監(jiān)測

對于預(yù)應(yīng)力錨索加固工程的監(jiān)測包含了諸多內(nèi)容，如預(yù)應(yīng)力錨索試驗、預(yù)應(yīng)力錨索加固工程檢測及定期的檢測和維護。根據(jù)施工流程的時間來看，首先進行預(yù)應(yīng)力錨索試驗，其中包含了驗證性試驗、適應(yīng)性試驗和驗收試驗，這一系列的流程操作主要目的是驗證是否能夠滿足設(shè)計的要求，以確保達到邊坡治理加固的目的；其次進行的預(yù)應(yīng)力錨索加固工程檢測，主要對所采用的原材料、工序記錄、性能實驗報告、施工異常等問題的處理的檢測，確保預(yù)應(yīng)力錨索是按圖施工、按標(biāo)準(zhǔn)施工，以確保工程質(zhì)量。最后進行的定期檢測維護，也就是對整體完工后的定期檢測與維護，需要應(yīng)用現(xiàn)代監(jiān)測設(shè)備，對巖土工程邊坡的位移情況進行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)問題，及時進行處理，以提高預(yù)應(yīng)力錨索發(fā)揮作用的時間，確保邊坡治理安全可靠。

5.巖土工程邊坡治理中預(yù)應(yīng)力錨索施工的質(zhì)量控制

5.1加強施工質(zhì)量控制

巖土工程邊坡預(yù)應(yīng)力錨索施工與其他項目一樣，都必須要堅持質(zhì)量第一的原則，要根據(jù)所治理的區(qū)域構(gòu)建完整的質(zhì)量控制體系，需要從原材料進場開始加強對各工序的控制，巖土工程邊坡預(yù)應(yīng)力錨索所用到的鋼絞線、水泥等都必須要事先送檢，合格后方可投入使用。除此之外，在上文中已經(jīng)反復(fù)強調(diào)了錨索鉆孔的成孔質(zhì)量對錨索整個施工質(zhì)量的影響非常大，要必須按照設(shè)計內(nèi)容來進行鉆孔，確保鉆孔的深度達標(biāo)，在進行注漿的過程中，必須要保障錨索的錨固長度和注漿飽滿度，在進行下索和注漿時要進行巡視檢查。

5.2優(yōu)化施工布置

為確保巖土工程邊坡預(yù)應(yīng)力錨索施工的質(zhì)量與安全，需要事先做好施工布置工作，巖土工程邊坡預(yù)應(yīng)力錨索實際施工過程中，易受到多因素的影響，如邊坡結(jié)構(gòu)的因素、坡面坡度的影響等，會在一定程度上影響到施工的進度。因此，在現(xiàn)場施工過程中，必須要結(jié)合施工工況，對現(xiàn)場布置方案進行合理的確定和優(yōu)化，如遇到吊裝難度較大時，為了解決這一問題，可以將施工布置方案進行合理優(yōu)化，將半成品的錨索吊裝到安裝平臺進行組裝，以提高下索的效率，保障施工進度。

6.結(jié)束語

綜上所述，預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)通過錨索錨固到巖層當(dāng)中形成一個整體，起到加固治理的作用，在巖土工程邊坡治理中有巨大的應(yīng)用價值。在施工的過程中，巖土工程邊坡預(yù)應(yīng)力錨索施工受到了成孔質(zhì)量、編索與下索、注漿、錨墩與墊板、錨墩與墊板、測力計與張拉設(shè)備、超張拉等因素的影響，這些因素一方面需要加強設(shè)計和監(jiān)測來規(guī)避，另一方面還需要加強施工質(zhì)量控制和現(xiàn)場施工步驟來進行改善。只有這樣才能夠真正發(fā)揮出預(yù)應(yīng)力錨索在巖土工程邊坡治理中的效果，保證工程項目的可靠性和安全性。

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