公路高边坡预应力锚索施工技术实践

公路高边坡预应力锚索施工技术实践

[摘要]锚固技术可有效确保边坡稳定性，在目前高边坡或滑坡处治等施工中被广泛引用，本文通过结合某高边坡防护施工实例，提出锚固中锚索施工工艺及施工过程中的一些经验，以供类似工程锚索施工时参考、借鉴。

【关键词】高边坡；公路防护；预应力锚索；钻孔施工

1、工程概况

鉴于本项目公路某标段存在运营安全隐患，对其采取的处治措施为：双连拱（小净距）明洞结构+回填反压+边坡临时防护+洞顶排水绿化在，通过现有路基受滑坡影响段设置双洞四车道曲（直）墙双连拱（小净距）隧道明洞明洞结构，利用其结构和上部回填减小边坡高度保证边坡稳定。最终为了进一步保证路段运营安全，对两工点高边坡增加了高边坡预应力锚索设计。

根据施工现场工程地质情况和周边工程环境，本着合理、经济、安全的原则，白水溪工点ZK16+680～ZK16+770路段高边坡防护设计采用预应力锚索独立锚垫磴，锚索长度25米，钻孔倾角25°，锚固长度按8米考虑。预应力锚索成孔直径130mm，倾角25°，孔深为25m，钻孔深度要求进入中风化岩不少于8m或进入微风化岩不少于5m。每孔锚索由6束直径15.24mm高强度低松弛、抗拉强度不小于1860MPa的钢绞线组成。锚索锚固力设计标准值为700kN，超张拉荷载为840kN。锚头为OVM15型锚具，由锚板、夹片、锚垫板、螺旋筋等组成。砼锚垫磴强度为C30，规格为1.5m×1.5m×0.6m，主筋为Φ250mm钢筋，辅筋为φ160mm钢筋。施工采用的灌浆材料水灰比为1:0.45的M40砂浆灌浆压力应不小于1.0MPa。

2、预应力锚索框格梁施工准备

2.1 试验孔施做

锚杆施工前选择相同的地层进行拉拔试验，试验孔数不少于3孔，以验证锚固段的设计指标，确定施工工艺及参数。试验锚杆长3m，采用HRB335级热轧钢筋。同时，施工前作好地面排水系统，尽量避免雨季施工。

2.2 孔位定位放样

根据各工点工程平、立面图按设计要求将锚孔位置准确测放在坡面上，孔位误差不得超过±50mm。如遇既有刷方坡面不平顺或特殊困难场地时需经设计监理单位认可在确保坡体稳定和结构安全的前提下适当放宽定位精度或调整锚孔定位。

2.3 搭设脚手架平台与钻机就位

钻机就位锚孔钻进施工，搭设满足相应承载能力和稳固条件的脚手架，根据坡面测放孔位，准确安装固定钻机，并严格认真进行机位调整，确保锚孔开钻就位纵横误差满足规范要求。

3、钻孔施工技术

3.1 钻孔设备

钻孔机具的选择根据锚固地层的类别、锚孔孔径、锚孔深度、以及施工场地条件等来选择钻孔设备。岩层中采用潜孔冲击钻成孔；在岩层破碎或松软饱水等易于塌缩孔和卡钻埋钻的地层中采用跟管钻进技术。

3.2 钻孔

锚孔孔深一般6～8m，孔距3.0m，钻孔孔径采用70mm，与坡面垂直施作。钻孔采用风动潜孔锤冲击钻机。在施工前确定锚杆钻孔的孔位、钻孔方位、打入标桩，注明钻孔编号。钻机安装应做到“正、平、稳、固”的要求，确保钻机受力后不摇摆、不移位。钻机安装好后，应进行全面质量检查，并用测量方法检查钻机方位、倾角、水平度和开孔钻头落点差，检查合格后再进行试车检查。钻孔完成后必须用高压空气(风压0.2～0.4MPa)将孔中岩粉排除干净。锚杆孔必须采用风动钻进，钻孔完成后采用高压风清孔，清除孔内岩粉和积水，严禁水冲钻进，严禁用高压水清孔。

3.3 锚孔清理

钻进达到设计深度后不能立即停钻要求稳钻1～2分钟防止孔底尖灭、达不到设计孔径。钻孔孔壁不得有沉碴及水体粘滞必须清理干净在钻孔完成后使用高压空气（风压0.2～0.4MPa）将孔内岩粉及水体全部清除出孔外以免降低水泥砂浆与孔壁岩土体的粘结强度。除相对坚硬完整之岩体锚固外不得采用高压水冲洗。若遇锚孔中有承压水流出待水压、水量变小后方可下安锚索与注浆必要时在周围适当部位设置排水孔处理。如果设计要求处理锚孔内部积聚水体一般采用灌浆封堵二次钻进等方法处理。

3.4 锚孔检验

锚孔钻造结束后须经现场监理检验合格后方可进行下道工序。孔径、孔深检查一般采用设计孔径、钻头和标准钻杆在现场监理旁站的条件下验孔要求验孔过程中钻头平顺推进不产生冲击或抖动钻具验送长度满足设计锚孔深度退钻要求顺畅用高压风吹验不存明显飞溅尘碴及水体现象。同时要求复查锚孔孔位、倾角和方位全部锚孔施工分项工作合格后即可认为锚孔钻造检验合格。

4、锚索制作

锚索制作工艺流程：编束通知单→下料、清洗→安装承载体→挤压P锚→编束→安装支撑环→安装注浆管→验收→库存。在预先平整好的下料场地上按下料长度进行下料每根绞线长度误差控制在10cm左右。钢绞线下料长度=各分段锚固长度+锚索自由段长度+框格梁厚度+锚索工作段长度+截长误差（约100mm）。下料要求用砂轮切割机切割好以后钢绞线全段除锈除污垢后将每束锚索平顺地放在制作平台上用钢卷尺量出锚固段和自由段分别作出标记在自由段涂抹黄油作防腐处理后再外套PVC管（如采用无粘结预应力钢绞线则在一端锚固长度内剥除PE层对剥除部分钢绞线除污洗净）。按要求设置承压板、支撑环支撑环每1m放1个用GYJ60A型挤压机对剥除部分挤压上P锚。索体要求绑扎牢固绞线应平行顺直。对不同位置处的承载体相应的绞线外露端做出临时和永久性标记。灌浆管绑扎在锚索体上灌浆管头部距锚索体端部5～10cm灌浆管使用前要检查有无破裂、堵赛。绑扎好的锚索顶部要安装导向帽以方便穿索。

安装锚索体前再次认真核对锚孔编号，确认无误后再用高压风吹孔，人工缓缓将锚索体放入孔内，用钢尺量出孔外露出的钢绞线长度，计算孔内锚索长度(误差控制在50mm范围内)，确保锚固长度。

5、注浆技术

注浆采用一次注浆法，将自由段涂满防锈油，套上波纹管，管内注满黄油，并严格封闭两端，一次将锚索的锚固段和张拉段注满，不能留空隙。灌浆材料采用水灰比为1:0.45的M40砂浆，水泥采取525普通硅酸盐水泥#。浆体强度不小于40MPa注浆压力保持在0.4～0.6 MPa。实际注浆量一般要大于理论的注浆量，以锚具排气孔不再排气且孔口浆液溢出浓浆作为注浆结束的标准。注浆结束后，将注浆管、注浆枪和注浆套管清洗干净，施工过程中，做好注浆记录。边注浆边缓慢抽拔注浆管保证注浆管口处于浆液面一下。并保证浆体密实、饱和达到设计浆体强度。待孔口溢出清晰的浆体即可停止注浆。注浆过程中要做好相关记录并做好试验块。

6、砼锚垫磴施工

把锚垫磴位置坡面清理干净人工绑扎钢筋后支牢模板并在锚索位置套上PVC 管；浇筑时振捣要均匀、密实保证浇筑质量。混凝土浇筑前应先清除孔口周围及建基面上的碎石及泥土然后绑扎钢筋、立模并同时安装定向筋、定位管及固定锚垫板。锚垫板可作为锚垫磴端面模板固定在定位管端部锚垫板必须与定位管轴线垂直。 锚垫磴混凝土强度等级：C30，斜托强度等级：C30。浇筑时应加强振捣以确保混凝土的均匀密实，混凝土浇灌完成后必须按照试验室要求进行洒水养护。

待锚孔注浆体强度和锚垫磴砼强度达到设计要求后和监理工程师书面通知即可进行张拉。锚索的张拉分两次逐级张拉，第一次张拉值为总张拉力的70%，两次张拉间隔时间不宜少于3~5d。为减少预应力损失，总张拉力应包括超张拉

值，自由段为土层时超张拉值宜为15~25%，自由段为岩层时宜为10~15%。张拉中应对锚索伸长及受力作好记录。各级张拉力分别为设计张拉力以25%倍数递增，每级间隔2~5分钟，最后一级30分钟。为补偿预应力损失，一周后再进行一次补偿张拉，然后加以锁定。张拉千斤顶的轴线必须与锚索轴线一致锚环、夹片和锚索体张拉部分不得有泥砂、锈蚀层或其它污物。锚索整体张拉前应进行单股钢绞线的预张拉，单股钢绞线的最大预张拉力可取单股钢绞线设计张拉力的10%且锚索各单元体的预拉应力值应当一致。如在张拉过程中发生意外或有迹象表明预应力损失较大时，则必须进行补偿张拉，补偿张拉后，从锚具量起，留出长5～10cm钢绞线，其余部分截去，须用机械切割，严禁电弧烧割。最后用水泥净浆注满锚垫板及锚头各部分空隙，然后对锚头采用C30混凝土进行封锚，防止锈蚀和兼顾美观。

7、结论

工程实践表明，预应力锚索防护在锚索的预应力作用下将不稳定的山体部分稳固，与稳定山体组成整体确保边坡的稳定，不使构造裂隙进一步发展，有效达到防护目的，值得为同类工程所参考借鉴。