2018浅谈预应力锚索边坡加固技术在客专工程中的应用
摘要：文章结合工程实际，介绍了预应力锚索边坡加固技术在石武客专SWZQ-9标DK1040+875-915右侧桩顶一级边坡路堑边坡防护中的应用情况，主要叙述了该技术的作用原理和施工工艺。http://
关键词：预应力锚索边坡加固 施工工艺
Abstract: Combined with the engineering practice, this paper introduces the technology of prestressed anchor slope reinforcement in ShiWuKe designed SWZQ-9 + 875-915 standard DK1040 pile top level right side slope cutting slope protection, and the application of this technology mainly illustrates the function of the principle and construction process.
Keywords: prestressed anchor cable, slope reinforcement, construction craft
中图分类号：U213.1+58文献标识码：A文章编号：
随着人们对锚索技术研究的深入和对锚固技术的逐步提高，以及相关技术的发展，边坡预应力锚索加固技术已广泛地用于岩土加固工程的各个领域。在客运专线建设中多用于多山地区，不稳定路基高边坡的动态加固，适用于构造发育的岩质路堑高边坡,顺层及滑坡地段,软硬质岩互层路堑高边坡地段。
1、工程概况
石武客运专线SWZQ-9标DK1040+599.03-DK1041+258.26段路基设计为深路堑路基，DK1040+854-895左侧桩顶一级边坡和DK1040+875-915、DK1041+061-080、DK1041+190-235右侧桩顶一级边坡路堑开挖完成后形成最高约22m的软硬质岩互层路堑高边坡地段。通过对该边坡位移监控量测和动态分析，决定采用预应力锚索框架梁加固技术。
2、地质描述
该段路基的路堑边坡经过的地质为二长花岗岩，山体表层为坡残积粘性土，岩层从上至下以次为全风化花岗岩、强风化花岗岩和弱风化花岗岩。DK1040+875-915右侧桩顶一级边坡开挖后，坡体破碎，节理裂隙发育，且倾角倾向路基，坡体表现为坡残积粘性土，全风化变粒岩和块状强风化变粒岩，在块状强风化变粒岩和全风化变粒岩之间有一明显的结构面，边坡自稳能力差。如果受当地连续降雨影响，二级边坡坡体及平台整体向路基方向滑移，且有发展的趋势，导致一、二级边坡整体滑塌趋势。
3、高边坡动态分析
边坡开挖后,破坏了原山体的结构,形成了临空卸荷条件，坡体暴露时间过长,裂隙张开,结构面松弛,有利于边坡沿最不利结构面下滑,在已开挖的坡体中形成一潜在的滑移面,会促使阴影部分坡体向滑坡方向发展（如图1），容易造成滑坡的不利因素，主要有雨季的大量降雨；该段边坡地质局部坡段有极发育的贯通节理,节理面上有变质矿物夹层绿泥岩,给边坡提供了滑移面。路堑边坡背侧的山体局部地方有自然形成的池塘,使坡体内的水头线得到保持,且增加了山体裂隙水及滞留地表水,增强了坡体的不稳定因素。
图1
4、预应力锚索作用机理及加固措施
4.1预应力锚索作用机理
预应力锚索是通过主动建立的后张预应力场，来抑制减低、消除天然力场对工程地质体或构筑物所造成的危害。它能充分调用工程地质体或构筑物自身潜在的稳定性并改善其内部应力状态，从而达到加固边坡的目的。图1中通过对阴影部分坡体施加预应力,把坡体锚固于潜在滑移面下稳定的中微风化变粒岩中,保持坡面状态深入坡体内部大范围稳定。通过锚索孔的高压压浆,浆液能充填坡体裂隙和空隙,提高了坡体内破碎岩体的整体性和粘结强度,增强了坡体的整体稳定性。
4.2加固措施
对边坡坡体的加固主要集中在中部,将坡体锚固于稳定的底层块状强风化变粒岩中，考虑锚固段中的力学参数，在该坡面一级边坡上设计为锚索框架梁防护，锚索的线路方向间距为3m，垂直方向锚索之间间距为3m。锚索张拉力均采用400KN , 锚索框架梁中间采用挂网喷混植生防护。
5、施工工艺
预应力锚索主要施工流程：施工准备→锚孔钻造→锚索制安→锚孔注浆→框架梁施工→锚孔张拉锁定→验收封锚。详见下施工流程图框。
其主要施工环节有两个：一是锚孔成孔，锚孔成孔的技术关键是如何防止孔壁坍塌、卡钻；二是锚孔注浆，注浆的技术关键是如何将孔底的空气、岩（土）沉渣和地下水体排出孔外，保证注浆饱满密实。
5.1施工准备
对于施工设备，在岩层中采用潜孔钻机成孔；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施工，必要时采用跟管钻进技术。
5.2锚孔钻造
根据工程立面图，按设计将锚孔位置准确测放在坡面上，钻机就位锚孔钻进施工，钻孔要求须采用风动钻进，禁止采用水冲钻进，钻进过程中对每个孔的地层变化、钻进状态（钻压、钻速）、地下水等情况作好施工记录。如遇塌孔缩孔等不良钻进现象时，立即停钻，及时进行固壁灌浆处理（灌浆压力0.1～0.2MPa），待水泥砂浆初凝后，重新扫孔钻进。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。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。锚孔钻造结束并经现场监理检验合格后，进行下道工序。
5.3锚索体制作及安装
安装前，要确保每根钢绞线顺直，不扭不叉，排列均匀，除锈、除油污，对有死弯、机械损伤及锈坑处剔出。锚索在锚固段，每隔1.0m设置一个对中支架，使锚索居中，自由段每隔1.0m用细铁丝绑扎，涂刷防锈油,套上Φ46mm波纹管,管内注满黄油,两段封闭,外绕工程胶布封闭固定。也可以每单根钢绞线套一根Φ20~22mm的PVC管，套管两端10~20cm长度范围内用黄油充填，外绕工程胶布固定。锚索的防锈、防腐处理应满足铁路路基支挡结构设计规范中提出的各项技术要求。锚头顶面必须与锚索轴线垂直。
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。
5.4锚固注浆
注浆采用M35水泥砂浆,孔底注浆法，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。砂浆经试验比选后确定施工配合比。实际注浆量一般要大于理论的注浆量，或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。注浆压力一般不小于0.6-0.8Mpa,砂浆灌注必须饱满密实,第一次注浆完毕,水泥砂浆凝固收缩后,孔口应进行补浆.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。
5.5框架梁施工
框架梁采用C35砼现浇,框架梁纵梁采用0.6m*0.5m矩形截面,横梁采用0.4m*0.4m矩形截面；首先基底先铺垫砂浆调平层，再进行钢筋制作安装，钢筋接头需错开，同一截面钢筋接头数不得超过钢筋总根数的1/2，且有焊接接头的截面之间的距离不得小于1m。如锚索与竖梁箍筋相干扰，可局部调整箍筋的间距。在锚孔周围钢筋较密集，砼浇注要仔细振捣，保证质量。
5.6锚索张拉及锁定
锚索张拉须在孔内砂浆及锚梁砼等达到设计强度的70%后进行,张拉前必须对张拉机具进行标定,避免出现应力误差。首先通过现场张拉试验，确定张拉锁定工艺。锚索的张拉及锁定分级进行，每级按设计预应力的25%递增,每级稳定5分钟后,下一级才能进行,最后一级超张拉110%,并稳定20-30分钟,为克服地层徐变等因素造成的预应力损失,拉完成6～10d后再进行一次补偿张拉，然后加以锁定。
5.7封 锚
补偿张拉后，从锚具量起，留出长8～10cm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，然后对锚头采用不低于20MPa的砼进行封锚，防止锈蚀和兼顾美观。锚索张拉过程中应对锚索伸长及受力做好记录,核实伸长与受力值是否相符,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%-20%,自由段为岩层时超张拉值宜为10%-15%.
6、施工心得
在预应力锚索的施工中，为确保高边坡采用预应力锚索加固的经济合理性、安全可靠度及验证锚索杆体预应力的准确性,用以确定岩土体力学参数,在预应力锚索施工前应进行锚索拉拔实验。本工程在DK1040+875-915右侧桩顶一级边坡设置五个试验孔, 锚孔的自由段长度均为4m，锚固段的长度分别为2m 、4m 、6m、8m和10m。该路基边坡通过进行拉拔试验，得出用边坡预应力锚索的设计吨位对该段边坡进行加固设计是安全可靠的，据后期观测，该边坡用预应力锚索加固效果是很好的，达到了预期效果。
参考文献：
1.杨晓东主编《锚固与注浆技术手册》，北京：中国电力出版社，2009.10
2.《水利水电工程预应力锚索施工规范》，中华人民共和国国家发展和改革委员会，2004.6
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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