雷雄

（湖南省高速公路集團(tuán)有限公司邵陽分公司，湖南長沙 410000）

0 引言

在高速公路工程建設(shè)過程中可能出現(xiàn)邊坡結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，甚至坍塌的情況。經(jīng)過多年的理論研究和實(shí)踐驗(yàn)證，專家們提出了一種能較好地保持邊坡穩(wěn)定性的預(yù)應(yīng)力錨索加固技術(shù)。研究以某高速公路工程為例，全面闡述了預(yù)應(yīng)力錨索加固技術(shù)在公路路基邊坡防護(hù)中的應(yīng)用，旨在有效促進(jìn)我國高速公路交通基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展。

1 高速公路邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)原則及防護(hù)措施

1.1 邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)原則

邊坡防護(hù)的基本原則是提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在保證邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的同時(shí)，做到節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境等。在進(jìn)行路基邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分融入綠色節(jié)能設(shè)計(jì)思想，營造生態(tài)、環(huán)保、安全、可靠的邊坡防護(hù)景觀。

1.2 高速公路邊坡常用防護(hù)措施

對于坡度較小、地質(zhì)條件較好的地區(qū)，建議采用綠化措施進(jìn)行邊坡防護(hù)。目前，常見的邊坡防護(hù)技術(shù)包括生態(tài)防護(hù)、錨固防護(hù)、柔性防護(hù)等。錨固防護(hù)是指通過設(shè)置錨桿、錨索實(shí)現(xiàn)邊坡結(jié)構(gòu)的加固，在進(jìn)行錨索安裝時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確確定鉆孔位置，嚴(yán)格控制注漿壓力、漿體配比等環(huán)節(jié)，保證滿足設(shè)計(jì)需要。生態(tài)防護(hù)技術(shù)包括三維植被網(wǎng)防護(hù)、噴播客土防護(hù)、土工格柵植草防護(hù)等。生態(tài)防護(hù)技術(shù)可用于緩坡易種植的邊坡，可有效提高邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[1]。

2 工程概況

某高速公路合同段總長2.38km，其中包括一個(gè)滑坡治理工程、一座高架橋、三條隧道。施工過程中，在K9+800—K9+920 區(qū)間出現(xiàn)比較嚴(yán)重的塌方，工程設(shè)計(jì)部門立即組織有關(guān)人員對現(xiàn)場的具體地質(zhì)條件進(jìn)行綜合勘查，并結(jié)合工程的具體情況采取了相應(yīng)的加固措施，主要包括調(diào)節(jié)滑坡縱坡坡度、卸除載荷、整體排水、錨索加固、地梁加固。以雷公山滑坡體中的K9+900—K10+200 區(qū)段為實(shí)例，進(jìn)行邊坡防護(hù)技術(shù)的研究。

3 工程邊坡加固項(xiàng)目采用的方案

第一，整體排水工程施工。在右側(cè)坡度最大的邊坡頂部設(shè)置階梯狀截水溝；在一、二級邊坡表面分別設(shè)導(dǎo)水孔，安裝導(dǎo)水管，管徑為60mm，采用塑料材料制成。

第二，滑坡體右側(cè)邊坡加固。對于一級邊坡K9+900—K10+200 區(qū)段，采用高度7m 的C20 混凝土擋土墻、人字形鋼筋混凝土植草進(jìn)行邊坡防護(hù)，并在距離墻角500mm 處設(shè)有深排水口，呈梅花狀布置，間距2m，長度20m；二、三級邊坡采用錨索地梁進(jìn)行加固防護(hù)，錨索規(guī)格為4φ15.24，地梁橫向間距3m，縱向3排，每個(gè)錨孔的設(shè)計(jì)噸位為500kN，錨桿長度8～12m；二級邊坡表面K9+900—K9+952、K9+079—K9+093 區(qū)段、四級邊坡采用噴灑草籽的方式進(jìn)行綠色防護(hù)。K8+900—K9+200 段右側(cè)邊坡加固工程方案示意圖見圖1。

圖1 K8+900—K9+200 段右側(cè)邊坡加固工程方案示意圖

第三，高速公路施工和運(yùn)營期間的監(jiān)測。為了及時(shí)掌握邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定情況，施工方應(yīng)在滑坡的特定部位分別設(shè)置兩個(gè)深層監(jiān)測斷面，即K8+980 段、K9+050 段均設(shè)置2 個(gè)監(jiān)測孔，孔間距為30m。根據(jù)施工現(xiàn)場的具體情況，確定監(jiān)測孔的具體位置和孔深，但孔深不能小于25m。在施工過程中應(yīng)做到每日監(jiān)測1～3 次；在高速公路運(yùn)營期間，應(yīng)做到每周監(jiān)測1～3 次，根據(jù)滑坡體的實(shí)際狀況，確定具體的監(jiān)測內(nèi)容，如水位、位移等。

4 錨索施工原理

第一，按技術(shù)規(guī)范依次進(jìn)行邊坡開挖和修整，然后對假定滑動面土體進(jìn)行鉆孔作業(yè)。鉆孔到一定位置，同時(shí)在土體完全穩(wěn)固的情況下設(shè)置孔道。孔道口為錨索的自由端，其底面則為錨索錨固端。錨索由鋼絲繩制成，經(jīng)過孔底設(shè)置于外部孔道口。經(jīng)過一段時(shí)間的養(yǎng)護(hù)，混凝土與孔道完全結(jié)合，從而達(dá)到加固邊坡的效果。第二，錨索可分為錨頭、自由端、錨固端三大部分。錨固端分為內(nèi)部錨固端、外部錨固端兩部分，外部錨固端起到張力作用，內(nèi)部錨固端起到固定錨索的作用。自由端的作用是傳遞錨索的張力。錨頭是錨索的聯(lián)結(jié)構(gòu)件，同樣可分為內(nèi)錨頭、外錨頭兩類。內(nèi)錨頭主要有機(jī)械結(jié)合、膠結(jié)等多種連接形式，外錨頭主要采用螺栓等連接形式。錨索結(jié)構(gòu)如圖2 中所示。第三，錨固是安裝錨索的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。預(yù)應(yīng)力錨索由于施工工期長、施工技術(shù)要求高、施工工藝復(fù)雜，在全面掌握錨索施工原理才能確保錨固施工質(zhì)量。

圖2 錨索結(jié)構(gòu)示意圖（單位：mm）

5 預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)要點(diǎn)

5.1 錨索鉆孔施工要點(diǎn)

在錨索施工中，鉆孔質(zhì)量是影響錨桿施工整體質(zhì)量的關(guān)鍵因素。根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，參照有關(guān)資料，總結(jié)出不良地質(zhì)條件下該高速公路工程在采用的錨索鉆孔施工要點(diǎn)：

第一，布設(shè)錨索孔時(shí)應(yīng)做到精準(zhǔn)定位、合理布局；鉆孔前要確保鉆機(jī)就位。

第二，施工過程中應(yīng)根據(jù)測量數(shù)據(jù)調(diào)整鉆孔導(dǎo)向架，使其傾斜角度保持在30°，實(shí)時(shí)監(jiān)測傾斜角度，確保其處于合理范圍。同時(shí)應(yīng)確保鉆孔頂部、錨索的夾角誤差在3%以內(nèi)。

第三，為了防止施工過程中出現(xiàn)路基邊坡失穩(wěn)，可根據(jù)實(shí)際情況采取干鉆方式施工。在進(jìn)行錨索鉆孔時(shí)，如發(fā)生塌孔應(yīng)及時(shí)中斷鉆孔作業(yè)，徹底查明塌孔原因，并采取相應(yīng)的處理措施，待達(dá)到施工安全要求后方可繼續(xù)施工。

第四，在施工中應(yīng)對錨索安全過程進(jìn)行合理控制，確保鉆機(jī)安全、可靠。

第五，為了方便后續(xù)施工，應(yīng)鉆至設(shè)計(jì)深度30cm以下。

5.2 錨索鉆孔糾偏工藝要點(diǎn)

第一，根據(jù)邊坡的實(shí)際情況進(jìn)行鉆機(jī)定位和傾角控制。鉆進(jìn)深度達(dá)到0.2～0.3m 時(shí)，內(nèi)應(yīng)對孔的傾角情況進(jìn)行檢測，并進(jìn)行嚴(yán)格校核。

第二，鉆孔位置偏差的影響因素很多，例如邊坡失穩(wěn)、人為操作措施等。在實(shí)際施工過程中應(yīng)針對不同的工程條件合理地調(diào)節(jié)排渣設(shè)施、鉆桿、設(shè)備校核、孔口導(dǎo)流器等設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)，通過對鉆孔進(jìn)行調(diào)節(jié)可有效避免孔眼傾斜。

第三，鉆進(jìn)過程中應(yīng)根據(jù)邊坡周邊的特殊地質(zhì)條件合理選擇相應(yīng)的鉆孔參數(shù)。

5.3 錨索制造及安裝要點(diǎn)

錨索材料是影響整個(gè)邊坡穩(wěn)定防護(hù)施工成敗的關(guān)鍵因素，直接決定了施工質(zhì)量和施工安全。因此，在實(shí)際施工前，應(yīng)嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)要求仔細(xì)檢查錨索材質(zhì)、規(guī)格、型號以及質(zhì)量證明材料等，從源頭上杜絕不合格材料，有效確保錨索材料質(zhì)量[2]。

第一，選擇規(guī)格為4φ15.24 的無黏結(jié)、低松弛、高強(qiáng)度鋼絞線，設(shè)計(jì)強(qiáng)度不小于1860MPa；錨索孔設(shè)計(jì)噸位500kN，錨具選用OVM15-4 型錨具。

第二，根據(jù)施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件確定合理的孔深、錨固長度。

第三，下放錨索前應(yīng)認(rèn)真檢查孔道，確認(rèn)孔道內(nèi)部完整、通暢。實(shí)際安裝錨索時(shí)應(yīng)密切監(jiān)測錨索的變形情況，如發(fā)生明顯變形需采取措施及時(shí)有效糾偏。

第四，嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)要求開展鉆孔作業(yè)，鉆孔作業(yè)結(jié)束后應(yīng)及時(shí)檢查鉆孔情況，保證鉆孔質(zhì)量符合施工設(shè)計(jì)要求。

第五，連接承載板、預(yù)應(yīng)力錨索時(shí)，應(yīng)使用鋼絞線穿過鋼板圓孔，借助擠壓簧、擠壓套壓接，再根據(jù)一定的承載體間距拼裝成完整的錨桿體系。

第六，按照2m 間距設(shè)置錨固段隔離架，避免鋼絞線纏繞，保證承載體處于鉆孔中間處；在各錨索外露部位做清晰記號。

5.4 錨索的注漿要點(diǎn)

5.4.1 注漿配合比設(shè)計(jì)

進(jìn)行注漿施工時(shí)應(yīng)選用強(qiáng)度等級為P·O42.5R 的硅酸鹽水泥；對于裂縫較為嚴(yán)重、漿料用量較多的部位，應(yīng)嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)要求先進(jìn)行回填作業(yè)再開始錨索施工。對于破碎區(qū)域可以使用水灰比為1∶1～0.45∶1 的水泥漿做注漿補(bǔ)強(qiáng)處理；束線施工結(jié)束后應(yīng)適當(dāng)減少鉆孔漿體中減水劑摻加比例，確保不超過1%，同時(shí)水灰比應(yīng)由原有的1∶1～0.45∶1降低至0.38∶1[3]。

5.4.2 注漿施工工藝要點(diǎn)

注漿質(zhì)量對于錨索的安裝質(zhì)量及其承載力有直接影響。

第一，漿體材料配比對預(yù)應(yīng)力錨索的加固效果有很大影響，在工程實(shí)踐中一般使用水泥砂漿進(jìn)行注漿。

第二，合理提高注漿壓力可以提高注漿質(zhì)量和施工效率。正常情況下采用封堵注漿管口及插入注漿管的方式增加注漿壓力。

第三，為防止注漿管道發(fā)生堵管，在注漿之前應(yīng)充分了解注漿漿料的性能，如和易性，保證漿料性能滿足施工設(shè)計(jì)要求。

5.5 張拉、鎖定和封錨錨索要點(diǎn)

張拉作業(yè)采用高強(qiáng)度、低延展的鋼絞線，并根據(jù)錨索材料、受力狀態(tài)等多種因素選擇合適的張拉設(shè)備，通過計(jì)算確定張拉時(shí)的關(guān)鍵控制參數(shù)，將參數(shù)數(shù)值輸入張拉設(shè)備中，以確保張拉過程可控，提高張拉效果。

第一，張拉預(yù)應(yīng)力錨索時(shí)必須確保張拉設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)正常，確認(rèn)錨墩強(qiáng)度、注漿強(qiáng)度等控制指標(biāo)需符合施工設(shè)計(jì)要求后方可進(jìn)行張拉。

第二，根據(jù)該高速公路路基邊坡實(shí)際情況選擇間歇式張拉方式進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索張拉。首先張拉至設(shè)計(jì)值的90%；保持張拉14d 后開始第二次張拉，張拉至設(shè)計(jì)數(shù)值的110%。利用相關(guān)檢測設(shè)備對預(yù)應(yīng)力錨索張拉效果進(jìn)行檢測，確認(rèn)主要控制指標(biāo)參數(shù)是否達(dá)到施工設(shè)計(jì)要求，如達(dá)到要求可開始封錨，否則應(yīng)再次進(jìn)行張拉作業(yè)，直至達(dá)到施工設(shè)計(jì)要求。

第三，該高速公路路基邊坡預(yù)應(yīng)力錨索張拉按照分組、分級、依次張拉的原則。劃分張拉等級前應(yīng)先對錨索進(jìn)行標(biāo)記，再繪制出錨索分布圖、張拉順序圖。

第四，預(yù)張拉鋼絞線，再逐漸增加荷載直至設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后鎖緊，保持14d 進(jìn)行第二次張拉作業(yè)，即0—miσcon—mσcon（持續(xù)鎖定10～20min；其中，mi 為張拉分級系數(shù)，取0.25、0.5、0.75、0.9、1.1；m 為超載安裝系數(shù)，取1.1；σcon 為設(shè)計(jì)張拉值）。

第五，按照預(yù)應(yīng)力錨索張拉分組、分級情況對鋼絞線進(jìn)行依次張拉，再根據(jù)事先標(biāo)號的序號進(jìn)行第二次張拉；張拉過程中應(yīng)逐級增加載荷，嚴(yán)控載荷增加速率，確保不超過0.2σcon/min。

第六，張拉完全部鋼絞線并鎖緊后需仔細(xì)檢查鋼絞線及錨具質(zhì)量。清理多余鋼絞線，用水泥封閉錨頭，最后清理現(xiàn)場[4]。

6 檢測錨索施工質(zhì)量、邊坡穩(wěn)定情況

6.1 檢測錨固工程施工質(zhì)量

完成預(yù)應(yīng)力錨索施工后應(yīng)檢測其長度、抗拔性能、張拉質(zhì)量，確保各項(xiàng)指標(biāo)滿足施工設(shè)計(jì)要求。

第一，抗拔性能檢測。加載1.5 倍設(shè)計(jì)荷載時(shí)，預(yù)應(yīng)力錨索狀態(tài)正常，伸長量不超過合理范圍，符合施工設(shè)計(jì)要求。

第二，長度檢測。檢測錨索長度，確保其不足值不超過0.5m，同時(shí)總長度不小于設(shè)計(jì)值的90%。

第三，張拉質(zhì)量檢測。錨索張拉荷載檢測值需要達(dá)到設(shè)計(jì)荷載的0.9～1.1 倍，同時(shí)張拉后的錨索狀態(tài)需良好，伸長量應(yīng)滿足施工設(shè)計(jì)要求。

6.2 監(jiān)測邊坡穩(wěn)定情況

在失穩(wěn)滑坡體安裝預(yù)應(yīng)力錨索，設(shè)置滑坡體位移監(jiān)測點(diǎn)，進(jìn)行持續(xù)1 年的位移及受力變化監(jiān)測。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果可知，隨著時(shí)間的推移，錨索應(yīng)力呈現(xiàn)降低趨勢，整體上邊坡穩(wěn)定性呈現(xiàn)增加趨勢，同時(shí)錨索應(yīng)力遠(yuǎn)超警戒值。

7 結(jié)語

通過結(jié)合某高速公路滑坡治理工程實(shí)踐，研究邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)原則、邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)形式、錨索施工原理、錨索造孔糾偏工藝要點(diǎn)、錨索制造及安裝要點(diǎn)、預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝、錨索安裝及施工要點(diǎn)、注漿施工要點(diǎn)等，通過錨索施工質(zhì)量、邊坡穩(wěn)定情況實(shí)際檢測可知采用預(yù)應(yīng)力錨索加固可有效提高高速公路路基邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，值得推廣應(yīng)用。