预应力锚索高边坡防护（精选12篇）
预应力锚索高边坡防护 篇1
一、工程概况
莲麓一级水电站工程位于甘肃省西南部渭源、康乐两县交界处的洮河干流九(甸峡)～海(甸峡)河段上，为无调节河床式水电站。电站装机容量3MW×22.0MW=66MW，属中型Ⅲ等工程。坝型为混凝土重力坝，最大坝高51.5m，水库正常蓄水位2067.0m，相应库容814万m3。坝址区河谷两岸分水岭地带海拔高程一般为2800m～3200m，山体雄厚，岸坡陡峻;河谷呈狭窄的“U”型，两岸不对称发育有Ⅰ～Ⅱ级阶地。尤其左岸河漫滩以上山体边坡为1:0.8～1:1，地势陡峭，岩石破碎，属土石边坡。
由于坝址区河谷狭窄，工程挖方数量大，开挖边坡高，地质比较差，对此类高边坡的防护，该工程采用预应力锚索框架梁，以确保高边坡稳定。预应力锚索工程在左岸高边坡防护中有较多的运用。左岸(坝下0+061～坝下0+290)尾水渠底至开挖坡顶最高距离为57m，边坡地势陡峭，岩石破碎，属土石边坡，因此锚索锚固段必须穿过土层，深入岩基。防护形式：第1级坡面垂直12m，边坡1:1，该段采用现浇砼防护;第2、3、4单级垂直15m，边坡1:0.75，预应力锚索防护，框架梁支护。
二、锚索施工
预应力锚索工程施工是一项地质条件变化复杂、关键工程隐蔽和施工技术难度较大的特殊施工作业，要安排一支受过专业训练、具有丰富施工经验的专业施工队伍进行施工。锚索施工质量的好坏将直接影响锚索的承载能力和边坡稳定安全，一般在施工前应根据工程施工条件和地质条件选择适宜的施工方法，认真组织施工。在施工过程中如遇与设计不符的地层，应及时报告设计人员，以作变更处理。锚索施工造孔、锚索体制作及锚索安装、注浆、锚索锁定与张拉等五个环节。
㈠施工工艺
在高边坡工程中,当潜在的滑体沿剪切滑动面的下滑力超过抗滑力时，将会出现沿剪切面的滑移和破坏。在坚硬的岩体中，剪切面多发生在断层、节理、裂隙等软弱结构面上。在土层中，砂性土的滑面多为平面，粘性土的滑面一般为圆弧状。有时也会出现沿上覆土层和下卧基岩间的界面滑动。为了保持边坡的稳定，一种办法是采用大量削坡直至达到稳定的边坡角;另一种办法是设置支挡结构。在许多情况下单纯采用削坡或挡墙往往是不经济的或难以实现的。这时可采用锚杆(索)进行加固。采用锚杆(索)加固高边坡，是岩土锚固技术在高边坡工程中的应用，它是利用锚杆(索)周围地层岩土的抗剪强度来传递结构物的拉力或保持地层开挖面的自身稳定，由于锚杆、锚索的使用，使锚固地层产生压应力区并对加固地层起到加筋作用;可以增强地层的强度，改善地层的力学性能;可以使结构与地层连锁在一起，形成一种共同工作的复合体，使其能有效地承受拉力和剪力，并能提高潜在滑移面上的抗剪强度，有效地阻止坡体位移。这是一般支挡结构所不具备的力学作用。在岩土锚固中通常将锚杆和锚索统称为锚杆。由于这种技术大大减轻结构物的自重、节约工程材料并确保工程的安全和稳定，具有显著的经济效益和社会效益，因而目前在工程中得到极其广泛的应用。最早使用锚杆的是1911年美国矿山巷道支护中利用的岩石锚杆，1918年西利西安矿山开始使用锚索支护，1934年舍尔法坝采用了预应力锚杆(索)。目前各类岩石锚杆已达数百种之多，并且许多国家和地区先后都制定了锚杆规范或推荐性标准。我国在50年代开始应用岩石锚杆，60年代开始大量采用锚固技术，特别是在我国矿山巷道、铁路隧道、公路隧道、排水遂洞等地下工程中大量采用普通粘结型锚杆与喷射混凝土支护。近年来随着水电站的迅猛发展，在工程边坡、大型滑坡治理中更多采用预应力锚索加固技术。
第一，钻孔。钻孔是锚固工程费用最高、控制工期的作业，因而是影响锚固工程经济效益的主要因数。锚索钻孔应满足设计要求的孔径、长度和倾角，采用适宜的钻孔方法确保精度，要使后续的锚体插入和注浆作业能顺利地进行。要求如下：一是根据边坡防护设计图，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。二是钻孔机具的选择，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。由于莲麓一级水电站开挖边坡岩层破碎易于塌缩孔和卡钻、埋钻，施工中采用跟管钻进技术。三是锚孔钻进施工，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，确定机座水平定位和立轴倾角(即锚孔倾角)，钻机立轴的倾角与钻孔的倾角应尽量相吻合，确保锚孔开钻就位纵横误差不得超过±50mm，高程误差不得超过±100mm，钻孔倾角和方向符合设计要求，倾角允许误差为±1.0，方位允许误差±2.0。四是钻孔要求干钻，禁止采用水钻，以确保锚索施工不致于恶化边坡岩体的工程地质条件和保证孔壁的粘结性能。钻孔速度根据使用钻机性能和锚固地层严格控制，防止钻孔扭曲和变径，造成下锚困难或其它意外事故。五是钻进过程中对每个孔的地层变化，钻进状态(钻压、钻速)、地下水及一些特殊情况作好现场施工记录。如遇塌孔缩孔等不良钻进现象时，须立即停钻，及时进行固壁灌浆处理(灌浆压力0.1MPa～0.2MPa)，待水泥砂浆初凝后，重新扫孔钻进。六是钻孔孔径、孔深要求不得小于设计值。为确保锚孔直径，要求实际使用钻头直径不得小于设计孔径。为确保锚孔深度，要求实际钻孔深度大于设计深度0.2m以上。七是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0.2MPa～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。八是锚孔钻造结束后，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。
第二，锚索体制作与安装。预应力锚索体由锚梁、自由段、锚固段和安全段四部分组成。采用压力分散型锚索，由三个单元锚索组成，每个单元锚索分别由两根无粘结钢绞线内锚于钢质承载体组成，钢绞线通过特制的挤压簧和挤压套对称地锚固于钢质承载体上。钢质承载体要求采用45号钢材加工制作，其厚度不小于2cm。钢绞线采用钢绞线标准强度为，高强度低松弛无粘结预应力钢绞线。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。钢绞线沿锚索体轴线方向每1.0m～1.5m设置一架线环，保证锚索体保护层厚度不小于20mm。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。
第三，注浆施工。锚固的注浆是锚索施工过程中的一个重要环节，注浆质量的好坏将直接影响锚索的承载能力。锚孔一般采用水泥浆或水泥沙浆灌注，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。注浆作业应连续紧凑，中途不得中断，使注浆工作在初始注入的浆液仍具塑性的时间内完成;在注浆过程中，边灌边提注浆管，保证注浆管管头插入浆液液面下50cm～80cm，严禁将导管拔出浆液面，以免出现断杆事故。实际注浆量不得少于设计锚索的理论计算量，即注浆充盈系数不得小于1.0。如一次注不满或注浆后产生沉降，要补充注浆，直至注满为止。注浆结束后，将注浆管、注浆枪和注浆套管清洗干净，同时做好注浆记录。
第四，框架梁制作。框架梁采用C25混凝土整体浇注。基础先铺垫2cm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。砼浇筑，尤其在锚孔周围，钢筋较密集，一定要仔细振捣，保证质量。
第五，锚索的张拉与锁定。该锚索加固边坡防护采用高强度、低松弛钢绞线，钢绞线标准强度为Ry b=1860Mpα。锚索张拉控制力为500.3KN,超张拉10%。锚索的张拉，其目的就是要通过张拉设备使锚索体自由段产生弹性变形，从而对锚固结构施加所需求的预应力值。在张拉过程中应注重张拉设备选择、标定、安装、张拉荷载分级、锁定荷载以及量测精度等方面的质量控制，一般要求如下：一是张拉设备要根据锚索体的材料和锁定力的大小进行选择。选择时应考虑它的通用性能，从而使得它具备除可能张拉配套锚具外，还能张拉尽可能多的其他系列锚具的通用性能，做到一项多用。同时张拉设备应能使预应力锚索的拉力既能从已有荷载上增加或降低，又能在中间荷载下锚固，最后张拉设备还应能拉锚以确定预应力荷载的大小。二是安装锚夹具前，要对锚具进行逐个严格检查。锚具安装必须与孔道对中，夹片安装要整齐，裂缝要均匀，理顺注浆管后依次套入锚垫板、工作锚、限位板，在限位板上用千斤顶预拉，每根预拉一定荷载后，再套入千斤顶、工具锚、工具夹片等。三是张拉前，必须待锚固段、承压台(或粱)等构件的混凝土强度达到设计强度方能进行张拉，同时必须把承压支撑构件的面整平，将台座、锚具安装好，并保正和锚索轴线方向垂直(误差<50)。四是张拉应按一定程序和设计张拉速度(一般为40KN/min)进行。正式张拉前进行二次预张拉，张拉力为设计拉力的10%～20%。正式张拉荷载要分级逐步施加，不能一次加至锁定荷载。
㈡锚索的试验与观测
第一，锚索验收试验。锚索验收试验是在锚固工程完工后为了检验所施工的锚索是否达到设计的要求而进行的检验性抗拔试验，该试验起到鉴别工程是否符合要求的目的。通常验收试验检验的锚索的数量应不少于锚索总数的5%，且一个边坡不得少于3根。验收试验最大试验荷载：对于永久性锚索应为设计轴向拉力值的1.5倍;荷载分级施加并测读各级荷载下的伸长值。荷载分级施加如表1。锚索验收试验满足以下条件，即为合格：一是验收试验所得的总弹性位移超过自由段长度理论弹性伸长的80%，但小于自由段长度与1/2锚固段长度之和的理论弹性伸长。二是在最大试验荷载作用下，锚头位移趋于稳定。
注：Nt为锚索设计拉力,即最终锁定荷载。
第二，锚索的长期观测。锚索施工完毕后，为了了解锚索预应力损失情况和锚索的位移变化规律，以便确认锚索的工作能力，需要对锚索进行长期观测，一般连续观测时间超过24h时就可看作是长期观测。在观测结果过程，如果发现锚索的工作性能较差或不能完全承担锚固力，可以根据观测结果，采用二次张拉锚索或增设锚索数量等措施，以保证边坡锚固工程的可靠性。锚索预应力变化的可采用测力计，测力计一般安装在传力板和锚具之间并始终保持中心受荷。由于锚索张拉锁定后头几个月预应力损失较大，一年后逐渐递减，两年后预应力损失基本终止，趋于稳定状态。故张拉锁定后的长期监控时间一般不得少于1年，但如遇自然环境恶劣并对边坡稳定性有较严重影响时，监控时间应适当延长。且每个不得少于3个～5个观测点。同时在混凝土浇筑过程中应有专人对观测设施进行监护。锚索张拉锁定后第一个月内每日观测1次;2个月～3个月内每周观测1次;4个月～6个月内每月观测3次;7个月～1年内每月观测2次;1年以后每月观测1次。在观测过程中，如出现异常，应立即进行检查，处理完毕后，方能继续观测。观测成果及时整理，第一年内的观测成果将作为工程验收的资料。
三、结束语
莲麓一级水电站在左岸高边坡防护工程中大量使用预应力锚索预应力锚索框架梁，较好的防止了高边坡不稳定岩层、土层的滑移，对边坡的长期稳定提供了很好的保证。
预应力锚索高边坡防护 篇2
高边坡施工应边挖边加固，即开挖一级，防护一级，不得一次开挖到底后，才进行边坡防护工程的施工，
(1)在锚索正式开工前至少28d，要求承包人应将详细的预应力锚索施工方案报监理工程师批准，否则不得钻孔。
(2)根据各工点工程立面图，要求承包人按设计要求，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
(3)检查承包人的钻机就位及脚手架搭设情况：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不得超过±50mm，高程误差不得超过±100mm，钻孔倾角和方向符合设计要求，倾角允许误差位±1.0°，方位允许误差±2.0°
(4)要求承包人采用干钻，禁止采用水钻，以确保锚索施工不致于恶化边坡岩体的工程地质条件和保证孔壁的粘结性能。钻孔速度根据使用钻机性能和锚固地层严格控制，防止钻孔扭曲和变径，造成下锚困难或其它意外事故。
(5)要求承包人对钻进过程中对每个孔的地层变化，钻进状态(钻压、钻速)、地下水及一些特殊情况作好现场施工记录并做好相应的监理记录。如遇塌孔缩孔等不良钻进现象时，须立即停钻，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，
(6)钻孔孔径、孔深要求不得小于设计值。为确保锚孔直径，要求实际使用钻头直径不得小于设计孔径。为确保锚孔深度，要求实际钻孔深度大于设计深度0.2m以上。
(7)钻进达到设计深度后，不能立即停钻，应要求承包人稳钻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筋与注浆，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。
(8)锚孔钻造结束后，现场监理必须进行检验，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
(9)锚索体安装前，要进行检查，应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、机械损伤及锈坑处应要求承包人剔出。钢绞线沿锚索体轴线方向每1.0～1.5m设置一架线环，保证锚索体保护层厚度不小于20mm。
安装锚索体前再次进行认真检查核对锚孔编号，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。
(10)注浆采用水泥砂浆，注浆前要检查施工配合比。
预应力锚索高边坡防护 篇3
[关键词]高边坡；预应力锚索技术；应用
近年来，我国公路建设得到突飞猛进的发展，预应力锚索技术作为一种新的公路施工技术，可以进一步提高公路高边坡的质量。在有效深度的锚孔底端与周边完整的岩层作用下，水泥砂浆就会形成锚固体，这样以来锚固体和孔壁之间就会存在摩擦力，从而具有一定的反作用力。随着人们对环境要求的提高，以前的高边坡防滑技术已经不能适应现代化的发展，而预应力锚索技术不仅可以提高边坡的稳定性，而且可以确保公路的稳定性和安全性。
一、预应力锚索技术的应用意义
在公路高边坡施工中，预应力锚索技术的应用主要是从主要是施工设备、施工工艺流程、钻孔、组装锚索、安防、灌浆、张拉、锁定及封锚等多个步骤开展工作。一般公路边坡相对较陡，且高度相对较高。所以选用的轻型设备应具备较强的适应性。运用YG800型风动潜孔钻机时，由于具有较轻的质量比，因此能够实现整机提升。同时，钻机具有较强的随意性，能够有效调整钻机的范围及倾角，符合设计的角度要求。作为钻机的动力，全风动相对单一，在移动时较为便捷。更为重要的是钻机结构和操作过程较为简单，钻孔速度快，能够适用于高边坡施工中。在钻孔的过程中，禁止有水产生，钻机主要借助的是污水钻进工艺，简化了钻孔的配套设置，有效减低生产升本，进一步提升了施工工艺的经济效益。
二、预应力锚索施工的准备工作
1.主要施工设备选择
（1）成孔设备选择
在公路施工中，由于需要加固的边坡具有高度大、陡峭等特点，为了保障施工质量，必须选用适应性很强的轻型设施。在实际应用中，QZ-120K潜孔钻机，可以任意调整机械设备倾角和方位，从设计层面来看，它很容易满足施工要求。由于该鉆机具有很轻的质量，1.5到2t的气动绞车，就能实现整个设备提升。QZ-120K型钻机不仅能进行人工搬迁，还具有结构简单的特征。钻机动力采用的是作业简单、移动方便、动力形式单一的全风动形式，动力一般隐藏在整个钻机的孔底，具有钻孔速度快、效率高，方便高边坡钻孔施工的特征。为了保障施工质量，在钻孔设计时，必须杜绝用水，使用无水钻进工艺的同时，降低施工成本，简化配套设施，进而不断提高施工工艺。
（2）动力设备、张拉设备
在动力机设备选择中，空压机作为钻机最主要的动力设备，对钻机成孔质量以及钻孔深度具有重要影响。根据实际施工要求，钻机耗风量一般在9到12立方米左右，通过2台12立方米的移动式空压机，协助2台钻机施工。在张拉设备以及灌浆施工中，由于整个工程单孔式灌浆量较少，通常使用砂浆灌注的方式进行施工。张拉设备一般选YCD-1500的配套式高压油泵以及千斤顶。
2.预应力锚索设计
根据工程施工的需求，在预应力体系中，使用OVM15—4夹片型锚具、低松弛高强钢线以及胶结式的锚固段构成对应的群锚体系，也就是OVM锚固状态。在锚索参数设置中，预应力根据施工要求，使用对应的低松弛高强钢绞线，超张拉应力为整个吨位设计的105%，每根锚索吨位设计为400KN；同时，每根锚索分别由4根钢绞线构成，钢绞线对应的砍断强度达到1860MPa。
三、预应力锚索的施工工艺
1.钻孔
作为施工控制质量的关键程序，钻孔在公路的锚索孔设计直径应达到φ115m，角度应为25°，锚索之间应有3.5m×4m的距离，坡度保持在15°，钻孔是对风动干钻施工进行运用，禁止采用水钻工艺，要求钻孔的设计和深度应符合设计要求，运用冲击回钻施工，其施工工艺主要包括：孔位的定位、钻进以及钻孔的冲洗等。
（1）孔位定位是在钻孔施工之前，运用尺子进行测量。在脚手架上安装专用的钢管，使其满足设计图纸的相关要求，进行测量放样定位。在钻机安装就位之后，应有效调整倾角和方位角，使其与设计要求相符，然后将钻进固定之后，再实施复查，直到满足相关标准后即可对钻进施工进行操作。
（2）在钻进施工时，应对钻机配置统一的定尺钻杆，根据锚索设计的长度，有效确定钻杆的长度，并对其进行整齐排列。避免产生放置歪斜的问题。对每一根钻杆逐一实施钻孔操作，在钻杆用完之后，孔的深度应符合相关规定。在钻进施工过程中，应注意工作风压和地质状况。根据现场的实际情况，有效调整对策。若钻孔过程中产生软弱底层或破碎带底层时，应迅速调整钻进速度，避免出现坍塌事故。最后在钻孔完成之后，有效冲洗钻孔，确保钻孔壁和浆体的粘度达到一定标准。运用高风压管插入至孔底，进行一边插入一边吹风操作，使孔内的粉尘和残渣得到彻底吹净。
2.组装锚索的施工
通过钢绞线实施锚索组装操作，要求钢绞线的下料长度等于锚固段的长度和张拉段的长度及自由段长度之和。控制小料长度的误差，使其小于5cm。对钢绞线进行防锈处理，最后顺直放置在组装台上。先对自由段进行一层防锈漆的图书，同时涂上一层油脂，最后对PR防护管穿上，运用封口胶带对钢绞线的自由端和锚固段的相交接的地方进行缠绕，运用铁丝进行扎紧，避免水泥浆向管内进入。根据顺序对钢绞线实施排列组装，在锚索之间放置注浆管，使锚固段呈现出核状，在锚索之前应对导向帽进行加上，在组装完成锚索之后，应对编号牌进行挂上，堆放准备后期使用。
3.锚索安放
数人对锚索进行抬放，使其放在孔口边。当锚孔成孔之后，再加入锚索。在放置的过程中，应向孔底伸入塑料管，通过压缩空气的作用，使孔内存在的岩屑得到吹出，最后将锚索平顺放入孔内，具有足够的外留长度。在吹孔的过程中，通常会出现下列问题：在吹孔之后，碎石会有掉块现象产生，导致无法顺利放入锚索。因此，在锚孔过程中，若产生该类孔，在钻孔之后，应立即放入锚索，再进行吹孔。为了避免由于大量地下水渗出现象产生，钻杆会对岩屑和地下水进行搅动。通过清水和压缩空气，开展反复冲洗，直到清洗处于清水状态，再清洗完成后即可进行灌浆处理。
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4.錨索灌浆施工
由于是你砂浆的流动性相对较差，因此容易引发注浆管堵塞问题。同时锚索成孔之后，孔内会有严重积水产生，承受了较大的压力，当水泥砂浆遇水时会产生离析问题。锚固段会产生砂子离析沉积，无法对锚固段的整体强度得到保障。因此，运用纯水泥砂浆进行锚索灌浆，当锚固段出现土质或砂土状风化岩层时，应采用二次高压劈裂注浆法，有效提升地层的锚固力。在锚孔施工完成之后，应对锚索体实施及时安装，并开展锚孔注浆处理，通常要求操作时间不能超过一天。在对二次劈裂注浆法进行运用时，主要是通过注浆强度有效控制劈注的时间，在二次注浆管的锚固段进行封塞，或设置花孔。在开展二次注浆施工时，高压注浆管对镀锌铁管或钢管进行运用。根据掺入量，注浆的材料因为每方1.8kg～2.0kg的聚丙烯腈纤维。
5.浇筑框架施工
框架的浇筑施工主要呈现为正方形的锚索框架，运用C30混凝土开展浇筑。人工对钢筋进行绑扎以后，应对模板进行支设。同时应在锚索的位置对PVC管进行套设，若锚索和框架的箍筋产生互相干扰时，应对箍筋间的距离进行局部调整，对定向箍筋、定位管以及固定的锚垫板实施安装。应分段对框架进行浇筑，框架间的厚度保持在2m，运用沥青模板进行填塞，有效保障框架的浇筑质量，加强振捣，使养护工作做好。
6.锚索张拉施工
锚索锚固段浆体和承压地梁，锚墩混凝土等在凝固7天以后，应开展锚索张拉，开展大面积防护施工，在施工之前，应将极限抗拔力的试验做好，从而对真实的锚索抗拔力阐述得到获取。对于公路高边坡设置而言，应分两次对锚索进行张拉。第一次的张拉力分为4级，设计张拉力的预应力分别为：10%、20%、40%和60%，并在每一次的张拉之后，都应保持三分钟时间。将第二次张拉力设计为3级，在第一次张拉力三天之后进行，主要目的是为了将前一次由于地层受压或锚墩产生的移位等造成的预应力受损情况得到弥补，设计的张拉力预应力应分别为：80%、100%以及110%，同样需进行三分钟的保持。
7.锚索锁定施工
与钢绞线的股数相结合，对合适的锚具和夹片进行选用，与每一条钢绞线的位置对准，然后将锚具从钢绞线的端部穿入，从而和钢板处于一致状态，运用φ16钢管压紧夹片和锚具，将千斤顶桩号，等千斤顶与锚具达到压紧状态之后，且张拉至锁定的数值时，即可将千斤顶拆下。
8.锚索封锚处理
在完成张拉之后，应详细检查锚具、夹片和钢绞线，若没有异常存在，则应运用手砂轮机切断钢绞线，从锚具外进行测量，对9cm左右进行留出，并实施清洗，采用C30混凝土封闭锚头即可。
结束语
由于锚固工程有较多施工工序存在，且大多属于交叉施工，施工人员应对各工序的施工场地和作业时间进行合理的协调，并掌握好施工中各个环节的要点，确保公路高边坡施工的质量。同时，在公路高边坡施工中，预应力锚索技术的运用能够使边坡开挖造成的临空面得到有效避免，对边坡不稳定的处理有显著的效果存在。
参考文献
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[2]左伟.预应力锚索在公路高边坡施工中的应用[J].山西建筑，2012，38（（28）：162-163.
[3]熊永尧.浅谈高边坡预应力锚索施工技术在公路工程中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2012，（8）.
预应力锚索高边坡防护 篇4
关键词：预应力锚索框架,公路边坡防护,质量控制
1 引言
预应力锚索框架是随着预应力锚索技术在滑坡治理和边坡加固工程中大量应用而发展起来的一种新型支挡结构形式。预应力锚索框架结构因能保证较陡的坡比, 从而减少土石方开挖工程量、确保边坡稳定性、缩短工期、降低造价, 同时又可以美化环境, 因此, 在高等级道路边坡防护中得到了广泛应用。然而, 在采用预应力锚索框架治理边坡病害的实际工程中, 也存在一些锚索框架失效破坏的现象, 深入研究锚索框架破坏类型及特点, 并提出相应的质量控制措施, 对于提高锚索框架的防护功能具有重要意义。
2 工程概况
深圳市宝安区浪荣路K0+310~410段东侧边坡采用锚索框架加固, K0+310断面, 坡高16m, 坡体主要由砂质粘性土 (残积) 组成;K0+380断面, 坡高24m, 坡体主要由砂质粘性土 (残积) 组成;因边坡高度大, 土质松散, 所以锚杆及框架支护施工难度大、技术要求高, 确实保证施工质量是重点, 在施工时, 重点从以下几个方面来进行质量控制。
3 预应力锚索框架破坏分析与质量控制措施
在破坏原因上, 勘察设计是关键, 重点在破坏部位上, 锚索破坏占多数, 在预应力锚索框架中施工工艺和施工质量是锚索是主要的受力构件, 一旦破坏, 则锚索框架也基本失效。
3.1 锚头处破坏及质量控制
3.1.1 锚头处钢绞线断裂。
主要原因是钢绞线受夹片正常挤压受损、安装不正确使钢绞线有拐弯折断、钢绞线受其它锐角割伤 (如钢套管) , 易折断。设计及施工中应注意将钢绞线束体置于设计孔位中心, 注浆时应在孔口位置用水泥块将锚索垫平, 对先施工锚索后施工框架梁的, 在浇筑混凝土后要及时将漏入锚索套管内的混凝土清干净, 使锚索在套管内具活动空间。
3.1.2 钢垫板凹陷。
锚头下的钢垫板受局部承压变形, 主要原因是垫板厚度不足强度不够、套管孔径大、垫板下混凝土压碎钢垫板凹陷等。设计及施工中套管应合适, 混凝土达到龄期强度后才能张拉, 采用与锚索配套的预埋式锚垫板也能较好解决这一问题。
3.1.3 锚头混凝土破坏。
主要表现有锚头混凝土与框架分离, 锚头混凝土出水, 锚头混凝土自然开裂等情况。第一种情况是由于浇灌混凝土时, 锚头处混凝土没有凿摩, 粘结力不足或锚头混凝土养护力度不足, 在气温变形下, 混凝土不均匀收缩;第二种情况是由于锚索自由段密封不实, 混凝土振捣不足导致坡体内部的水沿套管从锚头混凝土与框架接触处流出;第三种情况是由于施工质量差, 锚头混凝土配筋不足造成的。
3.2 锚索破坏及质量控制
3.2.1 锚索注桨体与岩土层界面的破坏。
锚索的抗拔力主要依赖于锚固段与岩土层界面之间的粘结力, 当粘结力不足时, 就会发生剪切破坏, 造成这种破坏的主要原因是由于锚固段长度不够、锚固段锚孔孔径偏小、造孔工艺不合适、二次注浆强度不足, 还可能因界面处有水或泥浆等降低了摩阻力等。在工程实践中, 这种破坏较多, 为了提高界面摩阻力, 一是加大钻孔孔径或将孔底锚固段扩大;二是采用二次高压劈裂注浆工艺, 据浪荣路边坡防护工程锚索锚固力实验, 采用二次高压劈裂注浆可明显提高锚固力;三是在钻孔工艺上不能采用有水的旋转钻法, 禁止采用泥浆护壁, 应采用风动潜孔钻法, 使孔壁粗糙;四是钻孔后在下锚注浆前要清孔, 将泥水清除干净。
3.2.2 锚固段注桨体压碎破坏。
这种形式主要发生在压力型锚索中, 该锚索是钢绞线自由穿过注浆体而固定在孔底的承压盘上, 锚索拉力通过承压盘压迫注浆体而产生锚固力。当注浆体局部受压强度大于注浆体本身强度而破坏, 从而造成锚索失效。这种破坏形式在理论上产生的可能性较少, 因注浆体抗压强度理论上要大于40MPa, 抗剪强度大于6.5MPa。但是工程实际应用中这种破坏仍然存在, 其原因是由于锚索承压盘放在前端, 在锚索下孔时, 残渣没有清除掉, 就积聚在承压盘处, 孔底返浆时一, 在承压盘上面的注浆体有杂质而影响了强度。
3.2.3 锚索束体与注浆体界面破坏。
注浆体是界于锚索束体一与周围岩土体之间的粘结介质, 在锚索工作状态下, 锚索束体与注浆体存在剪切力和粘结力, 当锚索张拉的剪切力大于粘结力时, 锚索束体与注浆体之间就会产生剪切破坏。施工时应保证浆体材料强度, 注浆密实, 锚固段的长度充足。实际工程中浆体材料宜采用水泥砂浆, 注浆体抗压强度不小于30MPa, 为使注浆密实, 注浆管应与锚索一起下至孔底, 使浆液从孔底向孔口反向压浆, 或在锚固段包裹一层钢丝网, 提高浆体强度和钢绞线表面粗糙度。
3.3 框架的破坏
3.3.1 锚头处混凝土受压破坏。
这种破坏方式主要是由于锚索锚具下的钢垫板面积太小, 使框架节点处应力过大, 大于混凝土本身所能承受的压应力, 造成框架混凝土压裂破坏;再者由于施加锚索拉力不均以及锚索与框架不垂直, 使框架受到的压应力不均, 局部产生应力集中, 进而产生局部压裂破坏, 这种破坏不断扩展, 最终锚头处混凝土整体被压;其主要原因是锚孔内浆体不密实, 孔口较大, 施工工艺不到位, 可通过增大钢热板的尺寸来改善;分批、分级张拉锚索或在锚具与框架之间设置楔型混凝土墩来改善其局部受力不均的情况;还可以通过补浆和填充密实强度的混凝土使垫板不发生变形凹陷。
3.3.2 框架受弯破坏。
这种破坏发生的部位常常是在框架的节点处和横梁、竖肋的中间部位。施加预应力时, 坡体遭压缩而产生反作用力, 反作用于框架上, 使框架的横梁和竖肋有较大的弯矩和剪力。常常由于节点处、跨中处弯矩过大造成此两处混凝土开裂, 甚至钢筋被弯断, 使框架失去整体性, 失去框架整体加固边坡的效果。对于这种情况可加大横梁、竖肋的尺寸来增大框架的抗弯能力或在跨中、节点处增加钢筋, 以增强其抗弯能力, 并加强框架的整体性, 使框架受力更合理, 设计中是可以避免这种情况的发生。再者, 由于现场边坡岩土软硬不均, 施工中又常常采用间歇性分批张拉而不是循环分批张拉, 造成张拉过程中局部受力集中, 框架的横梁和竖肋的受力形式类似于悬臂梁上布置了非均匀荷载, 形成的反弯矩使节点处混凝土开裂, 钢筋弯断, 这种情况是由于施工原因造成的, 现场是可以避免的。
3.3.3 框架整体破坏。
预应力锚索框架加固边坡是通过施加的预应力来实现的, 对于预应力材料大多数是采用了钢绞线。由于钢绞线主要承受拉力, 承受剪力能力较弱, 当施加的预应力不能完全平衡所加固边坡的下滑力, 同时钢绞线又几乎和滑动面相垂直, 这时沿滑动面滑动, 将整体剪切钢绞线, 常常使钢绞线整体被剪断, 从而造成锚索框架整体破坏。预应力锚索加固边坡靠的是施加的预应力, 现场中由于施加的预应力不足, 框架本身又悬空, 在锚索拉力和框架与岩土间摩擦力作用下不能维持自身的稳定, 框架在重力的作用下向下滑动, 从而剪切钢绞线, 将承受剪力较弱的钢绞线剪断。
4 结语
深圳市宝安区浪荣路 (大浪北路-观光路) 高边坡防护施工项目进行了严格的施工质量控制, 制定了专项方案, 在施工中依据上述破坏类型进行了有效的监控, 使得工程取得了良好的工程效果, 预应力锚索框架的种类繁多, 形式多样。实际的破坏形式也是千差万别, 在这里仅给出部分常见的破坏形式, 为以后的设计和施工提供借鉴。
参考文献
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预应力锚索高边坡防护 篇5
1 预应力锚索技术的特点
在公路高边坡工程中应用预应力锚索加固技术能够有效降低结构物的体积，降低结构物自身的实际重量，这样既可以节约工程的建设材料，同时也可以提高工程的安全性与稳定性。
1.1 加固边坡减少事故
预应力锚索加固技术的施工工艺较为简单、工程成本低且安全性高，在边坡加固上具有重要作用。通过预应力锚索加固技术，能够有效改善边坡受力条件，使公路的实际受力发生改变，进而提高公路高边坡的稳定性，防止滑坡、塌方等事故的发生。
1.2 分散负荷
预应力锚索加固技术可以分散原本集中的负荷，这样可以使较大的集中载荷分散为小负荷，降低载荷对结构的影响，同时也可以修复公路的混凝土裂缝，提高公路的`安全性。
1.3 缩短工期提高效益
在公路建设中，隧道的洞眼开挖和高边坡基础开挖是极为重要的环节，只有保证高边坡的施工质量，才可以确保公路工程的整体质量。预应力锚索加固技术能够有效提高边坡的稳定性，这样可以在一定程度上减轻开挖的工程负担，减少开挖的工程量，从而缩短开挖工程的工期。合理高效地运用预应力锚索加固技术，可以有效节约施工材料，同时，预应力锚索加固技术对地基选择并没有特殊要求，这在一定程度上减少了工程量，进而缩短工期，提高经济效益。
2 预应力锚索技术的施工工艺
2.1 施工材料的选择
施工材料的选择直接关系到工程的整体质量，只有保证施工材料的质量，才可以确保后续施工的质量。因此，在采用预应力锚索施工技术时，施工单位需要对相关材料进行严格把关。在公路工程施工过程中主要涉及三类施工材料，包括机械材料、钢绞线材料以及注浆材料。
机械材料的选择需要根据实际的施工条件进行选择，如果施工路段属于黏土土质，那么就需要采用麻花钻，如果施工路段属于砂层石层，就需要利用冲击钻机进行施工，对于破碎的岩石则可以选用旋转机，对于失稳状态的边坡，施工人员需要利用钻进潜孔冲击。在选择时需要严格按照施工标准进行选择，施工设计标准中明确了钢绞线的强要大于1.525N/mm2，因此，在选择钢绞线时需要严格控制材料的强度，同时还需要选择柔韧性好，易于弯曲的钢绞线，使其满足工程的实际需要。注浆是预应力锚索加固技术的重要环节，注浆材料的质量直接决定工程的整体质量，因此，在选择注浆材料时需要严格按照设计规格间选择。通常情况下，注浆材料都会选用水泥砂浆，并按照一定比例进行水灰调和，使其质量范围控制在0.12-0.18kg，浆液的强度大于30N/mm2。
2.2 钻孔注浆
钻孔注浆是预应力锚索加固技术最为重要的环节，其质量直接关系到工程最终的整体质量，因此，在施工过程中需要给予钻孔注浆充足的重视。由于钻孔施工的工程成本较高，对工期及锚固施工的质量有着很大的影响，因此，在施工准备阶段需要根据施工的实际条件选择合适的钻孔设备。在选择钻孔设备时需要充分考虑地层情况、锚固深度等因素，确保选用的机械设备能够满足工程的实际需要。在钻孔时，施工人员需要根据设计图纸在边坡上精确放出钻孔的孔口位置，并在脚手架上安装基座，做好固定。在钻孔施工前，施工人员需要对孔口位置、方位等进行二次检查，确保孔口位置、方位等都满足工程的|量标准。在钻孔施工过程中，施工人员需要合理控制钻孔的速度，尽可能地保持均匀、缓慢的速度。在钻孔完成后，需要对孔深进行复核，并采用高压风机清理钻孔，将钻孔内的粉尘清理干净，避免钻孔堵塞，最后用水泥袋纸封口。
在完成钻孔工作后，就需要开展注浆施工，为了确保注浆施工的质量，需要严格按照设计配比配置注浆材料，在配置过程中，施工人员需要注意搅拌，确保注浆材料的均匀性。这里需要注意的是，浆体强度应控制在40MPa以上，同时在注浆施工的最初阶段需要用水泥对注浆泵和注浆管路进行一定的润滑处理，并做好相关数据的记录。每批次的注浆都需要进行强度试验，一旦浆体强度未达到设计强度的70%，在锚索端头就不能悬挂重物。
2.3 安装锚索体
在安装锚索体时首先要将硬塑料管插入孔底，这样可以有效压缩空气，将孔内的岩屑吹出，而后在孔内平顺锚索，使塑料管可以留有足够的外流长度。这里需要注意的是，在吹孔时常会伴随一些碎石掉块或是锚索无法顺利放入，因此，在钻孔后需要立即放入锚索，及时吹孔。此外，为了避免地下水深入孔道，应用清水与压缩空气对孔道进行反复清洗，使其可以恢复到清水状态。
3 预应力锚索技术的施工注意事项
3.1 严格选取施工场地、反复探查
施工场地的选择直接关系到工程的开展，在施工时，需要严格选取施工场地，做好场地间的隔断工作，这样一来，即便在边坡支护发生危险事故，也可以保证下方的安全。此外，在施工过程中，施工人员需要做好边坡局部的检查，严禁无关人员进入工地，在施工过程中做好施工监理，这样一旦出现问题，也可以做到及时发现并采取有效措施解决问题。
3.2 及时清洗钻孔
在钻孔深度达到设计标准时还需要持续钻孔2min，不能立即停钻。为了防止钻孔中留有杂质影响水泥砂浆与孔壁岩土体的粘结度，在钻孔后还需要对钻孔壁进行清洗，通过高压空气或清水清理，使钻孔壁可以保持洁净。在钻孔施工完成后，监理人员还需要对毛孔的孔径和孔深进行检查，确保钻孔达到设计要求。在完成检查工作并确定钻孔质量达标后方可进行下一步施工。在对毛孔进行检查时，需要注意钻头方向，避免拉动或冲击对毛孔造成破坏。
3.3 对于锚固段提前做张拉试验
张拉试验是公路高边坡支护预应力锚索施工技术的重要组成部分，在进行张拉施工前需要预先做好标高定位，并做好锚固段的张拉试验。在进行张拉试验时，需要对张拉力过程中的损失量进行记录，在进行超张拉试验时，力度需要控制得当，不能超出钢绞线锚索的强度过多，一旦发现预应力出现过多损失，则需要及时弥补。
4 结语
预应力锚索技术能够有效提高公路工程的安全性与稳定性，对其具有良好的防护作用，合理运用预应力锚索技术，可以有效提高公路边坡的稳定性，这对于公路工程的施工具有积极意义。在采用预应力锚索技术施工时，施工人员需要根据工程的实际要求选择适合的机械设备与施工材料，并严格遵守工程规范，反复检查，及时清洗钻孔，在锚固段做好张拉试验，切实提高公路高边坡质量。
参考文献
[1] 尹华.浅谈高边坡支护预应力锚索施工技术[J].现代物业（上旬刊），（06）：111-113.
预应力锚索高边坡防护 篇6
关键词：预应力锚索技术；高边坡；施工
中图分类号：TQ016.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）8-0044-02
具体来讲，预应力锚索指的是在钻孔的过程中，如果有软弱岩层或者滑动面出现，就需要在比较坚硬的岩层中来锚固锚头，之后张拉外锚头，将一定压力施加到岩层中，从而锚固这些稳定性不够的岩体。通常情况下，锚索结构主要包括三个组成部分，分别是内锚头、锚索体以及外锚头。我们又用预应力锚固段或者锚根来称呼内锚头，它将一个预应力的根基提供在于岩体内，以便更好的锚固锚索。外锚头的作用主要是将张拉吨位以及锁定的部位给提供出来。锚索体则是来对内外锚头进行连接，同时，承受着张拉力，在锚索体张拉的过程中，会有预应力产生。一般来讲，主要用钢筋、钢绞线或者螺纹钢筋来组成锚索体，选用的钢筋应该有着较高的强度。
1 工程概述
本文以某工程为例，本工程位于浅埋及偏压段，有着十分复杂的地质条件，处于断裂带内，有着较多的地下水，开挖过隧道之后，洞顶端发生了坍塌，山体开裂的同时，掩埋到了洞口。结合本工程的具体情况，我们将明挖路基的方案给应用了过来。
2 机械设备的选取
在本工程中，高边坡路段有着较高的位置，在施工场地内无法有效使用大型机械设备，因此，我们将移动式的柴油空气压缩机作为了主要的动力设备，以便保证可以在近距离内传送空气，并且传输的这些压缩空气也有一定的工作压力。在成孔方面，岩芯是不需要取出来的，因此，我们将潜孔垂钻打孔的方式给应用了进来。在钻孔机械方面，我们选取了一台钻机和两台岩土钻机。如果没有机械故障问题，每天每台机械都可以钻孔2个左右。将挤压泵应用到注浆中，将二次砂石搅拌机应用到注浆制作中，为了降低施工成本，控制注浆距离，就需要向施工工地内运输设备以及水泥。将穿心千斤顶应用到锚索单根预张拉中。
3 预应力锚索技术在公路高边坡施工中的应用
一是钻孔：在本工程中，因为有着较大的地形起伏，那么保证没有曲折出现于框格梁中，保证挖槽深度比较的均匀，就需要先放线，之后对基槽进行开挖，以此来对锚索孔的位置精确确定。在钻孔的过程中，需要对孔位置误差以及倾角误差严格控制，保证其分别在10 cm和2 ？觷以内，同时，也需要对锚索方位角的误差严格控制，保证其不超过1.5 ？觷；要保证施工架足够的牢固，避免有钻井偏移的问题出现于钻孔过程中，导致偏差问题发生于锚索倾角以及方位角上。
二是锚索组装：在确定钢绞线下料长度时，只需要结合锚固段长度、自由段长度以及张拉段长度即可，要对下料长度误差严格控制，保证其不超过10 cm。将钢绞线上的铁锈等污垢给除去，然后在组装台上顺直的放置，在PE管内利用封口胶来缠绕钢绞线自由端和锚固段的交接口，然后套上PE管，为了避免管内进入水泥浆，还需要利用封口胶来对其缠绕。另外，在组装钢绞线的过程中，需要严格依据相关的顺序来进行，在锚索中间放置注浆管，将紧箍环以及架线换安装于各个锚固段，控制其相邻距离在1.5 m左右，保证可以得到一个枣核状的锚固段，将导向帽加上去之后，进行锚索。完成了锚索组装工序之后，在货架上摆放，同时，需要对其挂牌和编号。
三是锚索安放：锚索安装工序完成之后，需要在锚孔口旁边放置锚索，一般利用人工方式来完成，锚孔成孔之后，需要将锚索及时放进去。在锚索安放之前，需要向孔底部来伸硬塑管，然后利用压缩空气来将锚孔内部的岩屑和土给吹出去，在孔内平顺的放置锚索，并且按照适当的长度来留设外留段。在具体的工程施工过程中，清洁扫锚的过程中，坑内往往会掉入一些碎石，如果这些问题出现于完成钻孔之后，那么就需要立即推出锚索，并且对孔再次吹洗。在本工程中，因为地下水渗入到锚孔中，在钻杆搅拌过程中，地下水和岩屑结合，形成了泥浆。如果不能干净的清洗，锚固段上包裹的泥浆会对锚索锚固效果产生较大的影响，如果问题严重的话，锚固效果根本就无法实现，因此，在冲洗的时候，就需要将压缩空气与清水给应用过来，完成了下索工序之后，注浆需要立即进行。
四是锚索注浆：完成了锚索安放之后，注浆工序需要立即进行，这样在锚固段才不会沉积那些没能洗干净的岩屑或者泥浆，通常将42.5泥浆应用到注浆工序中，对水灰比例严格控制。在注浆的过程中，需要保证从孔口溢出了浆液才开始，在注浆的同时，还需要将注浆管向外拔出。在拔注浆管的过程中，需要保证有浆液溢出于锚孔，这样才可以保证孔内浆液达到一个饱满的状态。
五是张拉：在锚索施工过程中，最为重要的一个工序就是锚索张拉，它可以对锚索进行检验，保证其符合相关的要求。在锚索张拉之前，需要标定千斤顶以及压力表，并且对张拉曲线进行绘制。如果混凝土达到了70%左右的强度，需要首先修平钢绞线间高出的锚垫板中混凝土，之后除掉张拉段的PE保护管，进行必要的清洁之后，套上锚具，将夹片上好。在锚索张拉的过程中，需要首先与张拉单根钢绞线，采用的是250 Q的千斤顶，采用的是20%左右的设计张拉力度，也就是每根控制在20 kN，采用对称张拉的顺序。完成单根张拉之后，需要一天之后，来整组张拉，采用的千斤顶为1 600 N。经过5 min的稳定之后，最终稳定15 min。在观测锚索伸长量的过程中，需要结合锚索理论伸长量来对比实际伸长量，如果有着更大的实际伸长量，在压力之下，表面地基出现了下沉问题，损害到了锚索张拉力，经过5 d的稳定之后，如果锚索没有足够的负载，那么就需要对其进行再次补偿张拉。
六是封锚：完成了锚索张拉工序之后的两天，对锚墩、夹片以及锚具钢绞线进行观察，如果没有异常情况出现，利用手砂轮机来切断钢绞线，清洗过之后，来封闭锚头，采用的是混凝土。
4 结 语
通过前文的分析得知，在公路工程施工中，高边坡往往处于不稳定的状态中，那么就需要将预应力锚索技术给应用过来，促使高边坡保持在一个稳定状态，避免有安全问题出现。在应用的过程中，需要综合考虑相关因素，严格结合相关的要求和规定来进行，控制每一个施工环节的质量，保证预应力锚索技术的整体应用效果。
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预应力锚索高边坡防护 篇7
松建高速公路A8标段ZK75+190~ZK75+590段左侧路堑, 该边坡最高约39.2m, 分五阶开挖, 第一阶至第四阶边坡高度均为8m, 第五阶开挖到顶, 级间设2m平台, ZK75+190~ZK75+350段左侧自下而上坡率为1∶0.5、1∶0.75、1∶1.25、1∶1.25。ZK75+350~ZK75+590段左侧自下而上坡率为1∶1、1∶1.25、1∶1.25、1∶1.25、1∶1.25。路堑高边坡为类土质边坡:上部为坡积粉质粘土, 厚度3~8m;其下为残积砂质粘性土, 厚度0~4m;全风化云母石英片岩, 厚度0~2m;砂土状强风化云母石英片岩, 厚度4~22m;下伏碎块状强风化~弱风化云母石英片岩。该边坡小里程方向自然坡较陡, 地质较差, 大里程方向自然坡较平缓, 层面反倾:185°∠75°, 不利结构面发育285°∠45°, 坡体稳定性较差, 综合考虑对小里程方向陡坡强加固, 大里程适当放缓并预留第二阶加固。第一阶至第二阶边坡设计采用了压力分散型预应力锚索防护, 设计拉力为500kN, 锚索长度分20、22和24m三种, 向上倾角为20°。
2 设计方案及材料要求
2.1 设计方案
(1) 框架梁体:每片框架梁由3根横梁、2根竖肋和1根顶梁、1根底梁连接组成, 在横梁和竖肋接点处设置6孔压力分散型预应力锚索。框架梁和竖肋的截面尺寸均为0.5m×0.5m, 竖肋中心间距4.0m, 框架采用C25混凝土现浇, 内配钢筋骨架。梁体采用C25混凝土, 框架梁肋嵌入坡体45cm。
(2) 锚索:每孔锚索由两个单元锚索组成, 每个单元锚索分别由二根直径15.24mm、强度1860MPa的高强度低松弛无粘结钢绞线锚于钢制承载体组成。锚索俯角20°, 锚索孔的深度大于锚固深度20cm, 并用40MPa水泥浆体固结;每孔锚索的设计拉力为500kN, 锚固段长度分别为10m和12m, 自由段长度分别为10m和12m两种, 压力分散型预应力锚索结构参见图1。
2.2 材料要求
(1) 水泥:优先选用P.O42.5R级普通硅酸盐水泥, 也可选用矿渣硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥。
(2) 砂:采用坚硬耐久的中粗砂, 其细度模数宜大于2.5, 含水率宜控制在5%~7%之间, 砂的含泥量按重量计不大于3%;砂中所含云母、有机质、硫化物及硫酸盐等有害物质的含量, 按重量计不得大于1%。
(3) 骨料:应采用坚硬耐久的碎石, 粒径不宜大于15mm。
(4) 外加剂:水泥浆中可加入控制泌水或延缓凝结等外加剂, 但必须符合产品标准;水泥浆中氯化物的总含量不得超过水泥重量的1%。
(5) 水:水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质, 不得使用污水以及pH值小于4的酸性水。
3 压力分散型预应力锚索作用原理
压力分散型预应力锚索加固边坡实际上就是通过对锚索进行张拉, 主动对边坡施加作用力P使之在可能的滑动面上产生主动压应力P×sinaα和切向拉应力P×cosα, 二者组成抗滑力P抗, 借此平衡下滑力Tm (见图2) 。
式中:Φ为土内摩擦角。
压力分散型预应力锚索是伴随锚固材料及施工技术的不断进步而逐步发展起来的一项新技术, 它是在同一钻孔中安装几个单元锚索, 而每个单元锚索都有自己的杆索、自由长度和固定长度, 而且承受的荷载也是通过各自的张拉千斤顶施加的.并通过预先的补偿张拉 (补偿各单元锚杆在同等荷载下因自由段长度不等而引起的位移差) 而使所有的单元锚索始终承受相同的荷载。
这种新型锚固体系可将集中荷载分散为几个较小的荷载作用于固定段的不同部位, 使粘结力峰值大大降低。因单元锚索固定长度很小, 不会发生粘结效应逐渐弱化的现象, 能使粘结力均匀地分布在整长度上, 最大限度地调用整个锚索固定长度范围内的地层强度, 锚索承载力可随固定长度的增加而成比例增加。
4 工艺流程
搭设脚手架→整修边坡→测放孔样→钻孔→清孔→锚孔检验→锚索制安→注浆→钢筋砼框架施工→预应力张拉锁定→抗拔力试验→封锚。
4.1 搭设脚手架
必须先对现有边坡的稳定情况进行观察, 在确定其安全后再搭设脚手架。钢管支架立柱应置于稳定的坡上, 不得置于浮渣上。立柱间距1.5m, 架子宽度1.2~1.5m, 横杆高度1.8m, 以满足施工操作需要。
4.2 坡面整修
将松散的浮石和岩渣清除干净, 确保坡面曲面平顺;对边坡局部不稳定处进行清刷或支补加固;对较大的裂缝进行灌浆或勾缝处理。
4.3 测放孔样
锚索框架放线时, 按竖肋对应中心线里程桩号放线, 并使竖肋投影垂直于线路, 横梁与竖肋垂直;每片框架上的锚索孔以第一根竖肋最上部的孔为基准, 然后再确定其余孔位, 第二根竖肋的上、下自由端长度根据线路纵坡进行确定。
4.4 钻孔
(1) 用红油漆在现场施工部位标明锚索开孔位置, 锚索孔位测放要准确, 偏差不得超过±10cm, 钻孔倾角按设计取定, 为确保锚索深度, 实际钻孔深度要大于设计深度30cm;搭建钻机平台要求稳固牢靠, 钻机倾角及方位角要进行严格校验。
(2) 钻进过程中设专人对每孔地层变化、进尺速度、地下水情况等作现场记录;若遇坍孔立即停钻, 进行固壁灌浆处理, 注浆36h后重新钻进。
(3) 在钻孔施工过程中要加强钻机的导向作用, 及时检测孔斜误差, 合理采用纠偏措施, 并做好施工班报记录。施工人员按照设计及规范要求, 对造孔的孔位、孔深、孔径等参数进行检查验收。
4.5 清孔
钻进达到设计深度之后, 不应立即停钻, 要稳钻3~5min, 在钻孔完成后, 使用高压空气将孔内岩粉及水体全部清除出孔外, 以免降低水泥浆与孔壁岩体的粘结强度。若遇锚孔中有承压水流出, 待水压、水量变小后方可下安锚筋与注浆;对锚孔内部积聚的水体, 采用灌浆封堵二次钻进等方法处理, 必要时在周围适当部位设置排水孔进行处理。
4.6 锚孔检验
锚孔造孔结束后, 经现场监理检验合格方可进行下道工序施工。孔径、孔深检查采用设计孔径钻头和标准钻杆, 并在现场监理旁站的条件下进行。验孔过程中钻头平顺推进, 应尽量减小钻机所产生的冲击或抖动, 钻具验送长度满足设计锚孔深度, 退钻顺畅, 用高压风吹验不存在明显飞溅尘碴及水体现象。同时复查锚孔孔位、倾角和方位, 全部锚孔各分项工作合格后, 即可认为锚孔检验合格。
4.7 锚索制安
本设计采用的压力分散型锚索由3个单元锚索组成, 每个单元锚索由2根直径15.24mm无粘结低松弛钢绞线内锚于钢质承载体组成。各单元锚索的固定长度分别为L1=L2=L3=4m, 共同组成复合型锚索的锚同段自由段长度分别为14、16m两种。锚固段钢质承载体与挤压套之间采用对拉栓结固定, 所有钢质材料外露部分要求涂刷防锈漆保护。各单元锚索制作时应有明确、可靠的标记.以便采用差异分步张拉。钢绞线下料长度为锚固段长度+自由段长度+1.5m, 用砂轮锯切断, 安装时不能损坏元粘结钢绞线表皮。
4.8 注浆
锚索钢绞线与孔壁是以水泥浆胶结体为介质粘结在一起的, 水泥浆是控制胶结体质量的关键。为提高锚固段的锚固力, 加快施工进度, 采用江西“万年青”牌早强高标号水泥 (P.O.42.5R) 和合理的水泥浆配合比:水灰比为0.38;流动度为15~17cm;外加剂为福州兴大缓凝型混凝土高效减水剂, 外掺料为筑威建材聚丙烯腈纤维。锚孔注浆采用孔底反浆方式注浆, 注浆压力控制在不小于2.5MPa。孔口溢浆时间不低于2 min时可停止注浆。如发现孔口浆面回落, 应在1h内进行孔底压注补浆1~2次。
4.9 钢筋砼框架施工
框架采用C25砼浇筑, 竖肋基础先铺垫5cm厚砼垫层, 再进行钢筋制作安装。框架嵌入坡面45cm, 外露15cm。框架刻槽后采用厚2~5cm的水泥砂浆进行基地调平, 遇局部架空采用C25砼嵌补。浇筑砼时注意保护无粘结钢绞线管道密封。一个单元格由六个锚索加横梁、竖肋、顶梁、低梁组成。
4.1 0 预应力张拉锁定
当浆体及砼框架梁强度达到设计强度后方可进行张拉, 应按一定次序分单元采用差异分步张拉, 锚索的预应力在补足差异荷载后分5级进行张拉。3单元锚索张拉具体步骤:
(1) 锚索正式张拉前, 应取15%的设计张拉荷载, 对6根钢绞线预张拉1~2次, 使其各部件接触紧密, 钢绞线完全平直, 测量出钢绞线伸缩量, 持荷5min并量测不小于3次的锚头位移。
(2) 预张拉退荷后, 对于长束及中束钢绞线进行补张, 补足差异荷载;该过程分两步进行, 其中先对长束进行补张△P1, 并测出长束钢绞线伸缩量, 持荷10min并量测不小于3次的锚头位移, 然后退荷, 对长束及中束进行补张△P2, 并测出长束钢绞线伸缩量, 持荷10min并量测不小于3次的锚头位移。
(3) 补张完成后退荷, 对6根钢绞线同时进行张拉工作, 张拉过程中做好记录。在设计张拉力500kN的25%、50%、75%、100%荷载时分别进行持荷10min, 对于张拉最后一级荷载 (设计张拉力500kN的110%) 时, 应持荷稳定10~15min后退荷锁定, 其中在最后5级加载过程中, 量测出钢绞线伸缩量及持荷期间锚头的位移。
各单元锚索在给定最终张拉 (锁定) 荷载作用下, 3单元6束压力分散型锚索差异伸长量按下式计算:
差异伸长量:
差异荷载增量:
其中:L1、L2、L3———分别为第一、二、三单元锚索的长度, 且L1>L2>L3;ΔL1、ΔL2、ΔL3———各单元锚索在给定最终张拉 (设计锁定) 荷载作用下的伸长量;ΔL1-2、ΔL2-3———各单元锚索在给定最终张拉 (设计锁定) 荷载作用下的差异伸长量;σ———给定最终张拉 (设计锁定) 荷载作用下钢绞线束应力;P———给定最终张拉 (设计锁定) 荷载作用下单根钢绞线束荷载;A———单根钢绞线束的截面面积;E———钢绞线的弹性模量;ΔP1、ΔP2———分步差异张拉之第一、二步级张拉荷载增量。E———钢绞线的弹性模量, 具体应根据钢绞线检测报告数据为准;△P1、△P2———分步差异张拉之第一、第二步级张拉荷载增量。
4.1 1 抗拔力试验验收标准
(1) 根据要求, 最大试验荷载为锚索 (杆) 设计荷载的1.5倍。验收试验中, 从50%设计荷载到最大试验荷载之间所测得的总位移量, 应当超过该荷载范围内锚筋自由段长度预应力筋理论弹性伸长量的80%, 且小于自由段与1/2锚固段长度之和的预应力筋的理论弹性伸长值。且锚筋实测伸长量与理论计算伸长量的误差不大于理论计算伸长量的8%。
(2) 在最后一级荷载作用下的位移观测期内, 锚头位移稳定即在10min内位移不超过1mm, 或者2h内蠕变量不大于2mm。
4.1 2 封锚
锚具外的钢绞线除留存15cm外, 其余部分切除。对外锚具或钢绞线端头用标号为C15混凝土封闭保护, 混凝土保护层厚度2.5cm。
5 压力分散型锚索的优越性
(1) 普通预应力锚索在自由段与锚固段连接处会出现拉应力集中, 锚固段钢绞线受到摩擦力共同作用来承担自由段张拉力;压力分散型锚索比普通预应力锚索受力更加分散、合理, 减缓了应力集中。
(2) 由于压力分散型锚索分三个单元, 因此在钻孔长度相同的情况下采用压力分散型锚索较普通预应力型锚索钢绞线长度缩短, 缩短长度为L=2L2+4L3, 材料更节省;费用相对减少。
6 结束语
松建高速公路A8标段ZK75+190~ZK75+590段左侧高边坡锚索共计216孔5160m, 经福建省高速公路边坡及锚固工程中心试验室现场抽检, 施工质量优良。预应力锚索加固是综合治理高边坡病害的重要方法之一, 具有技术先进、投资省等优点, 适用于高边坡防护加固。
压力分散型预应力锚索高边坡防护属于隐蔽性强的施工作业, 其施工工艺复杂技术难度大, 因此, 只有精心组织, 规范施工, 才能确保工程质量, 改善边坡失稳状态, 促使边坡稳定, 实现高速公路行车安全。
摘要：通过松建高速公路A8标段K75+190～K75+590左侧高边坡压力分散型预应力锚索防护工程施工, 介绍了压力分散型预应力锚索施工技术, 并与普通预应力锚索进行对比, 体现了压力分散型预应力锚索在高边坡防护中的优越性。
预应力锚索高边坡防护 篇8
福建永宁高速公路很多路段为顺层高边坡,山体呈侏罗系泥岩、砂岩互层,极易风化。路堑边坡最高处达32m,路堑开挖极易导致顺层边坡发生滑动。为保证边坡稳定,设计采用预应力锚索进行加固。
2 预应力锚索设计
锚索材料采用高强度、低松弛、无黏结6束s15.2-4 mm预应力钢绞线,极限抗拉强度l 860MPa,锚具采用OVM 15型锚具。锚索按2m×2m梅花形布置,锚索孔径为130mm。钻孔为斜孔,下倾角25°。锚索预应力张拉力为700kN。
预应力锚索是一束柔性状受拉构件。张拉后对岩体产生一个直接抗滑力和正压力来增加抗滑阻力,达到加固滑坡体的目的。本工程设计采用预应力锚索同时辅以现浇框架梁、三维网植草防护措施,以保证路基边坡的稳定。
3 预应力锚索施工
3.1 主要设备及材料
主要设备有潜孔钻机、穿心式预应力千斤顶、发电机、孔道注浆机、强制式搅拌机等。主要材料有s15.2-4mm钢绞线,OVMl5型锚具,90mm PVC管,C 40号水泥浆,配套的架线环、承载体及导向帽等。
3.2 施工工艺流程
施工工艺流程见图1。
1)施工准备与布孔。施工所用各类机具设备到位并安装就绪。选择有利的施工场地进行平整硬化,钢材水泥砂石料等分类堆放并明确标志施工前应进行锚索验证试验,数量为总数的3%,且数量≥3根。试验选在与工作锚索相同的地层中进行。通过试验数据确定合理的施工工艺。根据设计要求进行测量放样,严格按2m×2m梅花形布设孔位。局部高边坡上施工锚索时,考虑地基条件及承担荷载大小,搭建临时性脚手架作为施工平台。
2)钻孔。
(1)钻孔精度由孔位、孔向、孔深3项技术指标控制。为保证孔位精度,应准确测量,严格控制相邻孔位轴线间距。钻孔均为下倾角25°的斜孔,实际钻孔深度比设计孔深超深0.5m。钻孔过程中用罗盘仪控制钻孔方向。
(2)由于该段滑坡体岩层破碎,断层裂隙发育,稳定性较差,故采用无水钻进,防止水对周围岩体的软化作用,避免塌孔。
(3)钻孔穿过断层、破碎带时易出现卡钻、掉钻、塌孔等现象,施工中应遵循先固结、慢钻进、速清孔、快锚固的原则。应先在破碎层、断裂带压浆,使破碎的裂隙节理用净浆填充,形成整体结构,然后再钻孔。
3)锚束制作。施工中锚索下料长度L=L锚固段+L自由段+1.5m张拉段。张拉段1.5m充分考虑了锚具张拉设备及调节长度
(1)锚索应先做好防锈、防腐处理。编锚时自由段锚索需涂防腐剂,外套22mm聚乙烯塑料套管隔离防护,自由段每隔1.5m设置一道架线环以保证钢绞线顺直,同时还应保证不影响注浆和水泥浆固结。锚固段应剥离出裸线并除油、除锈,在锚固段范围内按设计间距穿上架线环,用细铁丝绑扎固定,然后在锚索下端部安装挤压套及钢质承载体。注浆管与锚索一起编入索体,从承载板中间穿过。在锚固段端头使用导向帽以保证锚索顺利下锚。
(2)6束s15.2-4mm预应力锚索结构图见图2。
(3)架线环、承载体大样图见图3。
4)清孔下锚。钻孔完成后用高压风将孔壁上附着的粉尘和孔内杂物吹净,保证孔壁干净粗糙,以利于砂浆与孔壁牢靠粘接。清孔后立即将锚索放入孔中。如果塌孔,则将锚索拉出,重新用钻机扫孔,直至锚索下至孔底为止。穿索时,要人工缓慢送入,避免锚索体扭曲。
5)孔道注浆。预应力锚索孔道注浆采用一次常压注浆孔底返浆方式注浆,自由段套以塑料套管,注浆应密实,不能出现空洞。浆液采用C40水泥浆。浆液太稠时压浆困难,太稀时固结后收缩量大,易与孔壁脱离,锚固性能差,故应按现场试验参数严格控制水灰比。
注浆时通过锚索中间的注浆管,自孔底注浆直至孔口溢浆,注浆压力为1.5～2.5MPa。注浆管伸入孔底,浆液注入孔内1.5～2.0m时开始拔注浆管,之后边注浆边拔管,始终控制管体埋入浆液深度≥1.5m,严禁将注浆管抽离水泥浆面。如发现孔口浆面回落,应在30min内孔底压注补浆2～3次,确保孔口浆液充满。注浆量根据岩层裂隙发育情况估算,注浆完成后直至浆液固结期间,不得抽拔振动锚索。注浆完毕,浆液凝固收缩后,在孔口段补灌水泥浆。
6)张拉锁定封锚。根据锚具厂家提供的配套锚垫板及螺旋筋安装办法和要求,在锚固端混凝土浇筑前预埋进混凝土内。现浇混凝土垫块底座平面要垂直于锚索,保证索体与锚具多部位紧密接触,确保索体完全顺直均匀受力
锚固端混凝土及孔内水泥浆达到设计强度的80%以上,方可进行预应力锚索的张拉。设计1孔6束锚索预应力张拉力为700kN,张拉采用OVM 15型锚具及配套的千斤顶。锚索正式张拉前,应取10%～20%的设计张拉荷载,对其进行预张拉1～2次,使其各部位接触紧密,钢绞线完全平直。
压力分散型预应力锚索张拉按一定的次序分单元差异分步进行,即根据设计荷载和锚固单元长度确定差异荷载。锚索的预应力在补足差异荷载后分5级施加,即设计荷载的25%、50%、75%、100%、110%。除第1次张拉需要稳定30min外,其余每级持荷稳定时间为5min,并分别记录每级荷载对应锚索体的伸长量。张拉时锚索体受力要均匀,发现异常情况应分析原因,并及时处理。张拉全部完成后48h内,若测定的预应力损失值超过设计张拉力的10%,应进行补偿。
为防止锁定时出现滑丝,消除6根钢绞线受力不均现象,需对锚头处钢绞线、夹片及锚孔进行仔细检查,清除表面泥垢、锈迹和油污,均匀涂抹除锈、防腐剂。张拉锁定完成后,通过锚垫板上的注浆孔补充浆液后,再用C 25混凝土将锚头封闭保护。
4 结语
福建永宁高速公路高边坡采用预应力锚索加固,设计辅以现浇框架梁,挂三维网植草防护,使地质病害得以彻底治理起到了很好的加固防护作用。
摘要：结合福建永宁高速公路路堑边坡预应力锚索施工实例,介绍了预应力锚索施工技术在路基防护中的应用。着重介绍了预应力锚索的设计和施工。特别是施工工艺流程。该工程设计中还辅以现浇框架梁,用于挂三维网植草防护,使地质病害得以彻底治理。
预应力锚索高边坡防护 篇9
工程概况
福建永宁高速公路很多路段为顺层高边坡,山体呈侏罗系泥岩、砂岩互层,极易风化。路堑边坡最高处达32 m,路堑开挖极易导致顺层边坡发生滑动。为保证边坡稳定,设计采用预应力锚索进行加固。
预应力锚索设计
锚索材料采用高强度、低松弛、无粘结6束直径15.2～4.0 mm预应力钢绞线,极限抗拉强度1 860 MPa,锚具采用OVM15型锚具。锚索按2m×2 m梅花形布置,锚索孔径为130 mm。钻孔为斜孔,下倾角25°,锚索预应力张拉力为700 kN。
预应力锚索是一束状柔性受拉构件。张拉后对岩体产生一个直接抗滑力和正压力来增加抗滑阻力,达到加固滑坡体的目的。本工程设计采用预应力锚索同时辅以现浇框架梁、三维网植草防护措施,以保证路基边坡的稳定。
预应力锚索施工主要设备及材料
主要设备包括潜孔钻机、穿心式预应力千斤顶、发电机、孔道注浆机以及强制式搅拌机等。
主要材料有直径15.2～4.0 m钢绞线,OVMI5型锚具,直径90 mmPVC管,C40号水泥浆,配套的架线环、承载体及导向帽等。
施工工艺流程
施工工艺流程见附图。
施工准备与布孔
首先,使施工所用各类机具设备到位并安装就绪,然后选择有利的施工场地进行平整、硬化,钢材、水泥、砂石料等分类堆放并明确标志。其次,施工前应进行锚索验证试验,试验数量为设计总数的3%,且不少于3根,试验选在与工作锚索相同的地层中进行。通过试验数据确定合理的施工工艺。
根据设计要求进行测量放样,严格按2 m×2m梅花形布设孔位。在高边坡上施工锚索时,应考虑地基条件及承担荷载大小,并搭建临时性脚手架作为施工平台。
钻孔
钻孔精度由孔位、孔向、孔深3项技术指标控制,为保证孔位精度,应准确测量,严格控制相邻孔位轴线间距。钻孔均为下倾角为25°的斜孔,实际钻孔深度比设计孔深超深0.5 m。钻孔过程中用罗盘仪控制钻孔方向。
该段滑坡体岩层破碎,断层裂隙发育,稳定性较差,因此采用无水钻进,防止水对周围岩体的软化作用,避免塌孔。
钻孔穿过断层、破碎带时易出现卡钻、掉钻、塌孔等现象,施工中应遵循先固结、慢钻进、速清孔、快锚固的原则。应先在破碎层、断裂带压浆,破碎的裂隙用净浆填充,形成整体结构,然后再钻孔。
锚束制作
施工中锚索下料长度L=L锚固段+L自由段+1.5 m张拉段。张拉段(1.5 m)充分考虑了锚具、张拉设备及调节长度。
锚索应先做好防锈、防腐处理。编锚时自由段锚索需涂防腐剂,外套用直径22 mm的聚乙烯塑料套管隔离防护,自由段每隔1.5 m设置一道架线环以保证钢绞线顺直,同时还应保证不影响注浆和水泥浆固结。锚固段应剥离出裸线并除油、除锈,在锚固段范围内按设计间距穿上架线环,用细铁丝绑扎固定,然后在锚索下端部安装挤压套及钢质承载体。注浆管与锚索一起编入索体,从承载板中间穿过。在锚固段端头使用导向帽以保证锚索顺利下锚。
清孔下锚
钻孔完成后用高压风将孔壁上附着的粉尘和孔内杂物吹净,保证孔壁干净粗糙,以利于砂浆与孔壁牢靠粘接。清孔后立即将锚索放入孔中。如果塌孔,则将锚索拉出,重新用钻机扫孔,直至锚索下至孔底为止。穿索时,要人工缓慢送入,避免锚索体扭曲。
孔道注浆
预应力锚索孔道注浆采用一次常压注浆孔底返浆方式注浆,自由段套以塑料套管,注浆应密实,不能出现空洞。浆液采用C40水泥浆。浆液太稠时压浆困难,太稀时固结后收缩量大,易与孔壁脱离,锚固性能差,故应按现场试验参数严格控制水灰比。
注浆时通过锚索中间的注浆管,自孔底注浆直至孔口溢浆,注浆压力为1.5～2.5 MPa。注浆管伸入孔底,浆液注入孔内1.5～2.0m时开始拔注浆管,以后边注浆边拔管,要始终控制管体埋入浆液深度不小于1.5 m,严禁将注浆管抽离水泥浆面。如发现孔口浆面回落,应在30 min内进行孔底压注补浆2～3次,确保孔口浆液充满。注浆量根据岩层裂隙发育情况估算,注浆完成后直至浆液固结期间,不得抽拔振动锚索。注浆完毕,浆液凝固收缩后,在孔口段补灌水泥浆。
在节理、裂隙发育的岩土体中注浆时,可能会出现无压力回升、浆液漏失严重的现象,此时应先停止注浆,分析原因,采取措施,如是间歇注浆,则采取加入早强剂、加大浆液浓度等进行处理。
张拉锁定封锚
根据锚具厂家提供的配套锚垫板及螺旋筋安装办法和要求,在锚固端混凝土浇筑前预埋进混凝土内。现浇混凝土垫块底座平面要垂直于锚索,保证索体与锚具多部位紧密接触,确保索体完全顺直、均匀、线性受力。
锚固端混凝土及孔内水泥浆达到设计强度的80%以上时,方可进行预应力锚索的张拉。设计一孔6束锚索预应力张拉力为700 kN,张拉采用OVM15型锚具及配套的千斤顶。锚索正式张拉前,应取10%～20%的设计张拉荷载,对其进行预张拉1～2次,使其各部位接触紧密,钢绞线完全平直。
压力分散型预应力锚索张拉按一定的次序分单元采用差异分步进行,即根据设计荷载和锚固单元长度计算确定差异荷载。锚索的预应力在补足差异荷载后分5级施加,即设计荷载的25%、50%、75%、100%、110%。除第一次张拉需要稳定30 min外,其余每级持荷稳定时间为5 min,并分别记录每级荷载对应锚索体的伸长量。张拉时锚索体受力要均匀,发现异常情况应分析原因,并及时处理解决。张拉全部完成后48 h内,若测定的预应力损失值超过设计张拉力的10%,应进行补偿张拉。
为防止锁定时出现滑丝,消除6根钢绞线受力不均现象,需对锚头处钢绞线、夹片及锚孔进行仔细检查,清除表面泥垢、锈迹和油污,均匀涂抹除锈、防腐剂。
张拉锁定完成后,通过锚垫板上的注浆孔补充浆液后,再用C25混凝土将锚头封闭保护。
永宁高速公路高边坡采用预应力锚索加固,设计辅以现浇框架梁,挂三维网植草防护,使地质病害得以彻底治理,起到了很好的加固防护作用。
预应力锚索是一束状柔性受拉构件.张拉后对岩体产生一个直接抗滑力和正压力来增加抗滑阻力,达到加固滑坡体的目的
钻孔穿过断层、破碎带时易出现卡钻、掉钻、塌孔等现象,施工中应遵循先固结、慢钻进、速清孔、快锚固的原则
预应力锚索高边坡防护 篇10
湖南某高等级公路工程穿越湖南西北部山谷地带, 其中部分路段地形横坡陡峻, 坡脚局部形成陡壁, 边坡防护处理工程量大, 并存在一定的难度。有关专家和工程技术人员对该段工程进行了多次现场勘察, 先后提出了调整平面线形、采用桥梁跨越等多种方案比选, 但均因地形、地质及工程造价高、施工工期长等因素, 无法实施。最后在详细研究工程地质状况和认真分析勘察资料的基础上, 本着“技术可行、经济合理”和“一次处治、不留后患”的原则, 提出了预应力锚索桩板墙支挡、锚杆框格梁防护等综合处治措施。
2 工程地质水文条件
2.1 地形、地貌
该路段位于深切山谷山腰地带, 与谷底高差30 m～40 m, 路线纵向与斜坡走向一致。该段地形横坡十分陡峻, 地形横坡50°～55°, 路中线右侧10 m～25 m为70°～80°陡坎, 陡坎高度15 m～20 m。多段地形横坡60°～70°, 路中线右侧3 m～8 m为60°～80°陡坎, 右侧坡脚局部形成陡壁。
2.2 地层岩性
由于公路多段穿过山谷山腰地带, 根据钻孔揭露, 该段覆盖层主要为碎石土、强风化砂页岩、粘土质砂、全风化花岗岩等。
2.3 水文地质
处于山谷的半山坡, 平常无地表水, 但在雨天有坡面散流及冲沟流水。
地下水, 中上部的亚粘土、亚砂土及全风化岩含孔隙水, 地下水贫乏, 弱～微透水, 下部基岩含裂隙水。强、弱风化岩强透水;微风化岩, 微含水, 微透水。
2.4 地震裂度
该段路线所经区域的地震的烈度从国家地震局和建设部1992年颁布实施的《中国地震烈度区划图》中查得, 该地区地震烈度为Ⅶ度区。
3 边坡工程稳定性分析
3.1 设计原则
由于该段路基础地面横坡陡峻, 常规的挡墙和边坡设计无法解决, 若采用桥梁通过, 工程造价高, 施工工期长。本着节约工程投资, 缩短施工工期, 减少工程隐患, 增加工程安全性等方面因素, 设计中采用预应力锚索桩板墙的设计形式:墙后的侧向土压力作用于挡土板, 并通过挡土板传递给肋柱, 再由肋柱传递给预应力锚索, 由预应力锚索与周围地层的锚固力形成平衡。
3.2 理论分析
依据土体极限平衡原理, 采用单元分析法, 考察此单元体在其自身条件下保持稳定所需的条件。具体做法是在该坡体上任意取一长、宽、高均为1m的土块, 假定取消周围约束。根据土体物理性能指标取值为:
C=10kPa, φ=30.5, r=17kN/m3。
由极限平衡理论论:m=抗滑力/下滑力= (CL+Wcosθtgϕ) Wsinθ
令m=1→θ=60.8°
因此, 从理论上讲, 当坡角为60.8°时, 土体处于临界平衡状态, 坡角大于60.8°时, 土体处于不稳定状态。根据地质资料, 除上坡体K4+055段坡角为80.5°, 下坡体K4+200段坡角为68°, 其余断面坡角均小于60.8°, 即上、下坡体从理论上说是基本稳定的。
3.3 综合处治方案的设计
3.3.1 肋柱
1) 布置原则
该段路基采用上、下两排肋柱错开布置的形式进行设计, 上、下排肋柱之间采用30 cm的浆砌片石进行封闭。上排肋柱共计42根, 总长1087.20 m, 其中第14号肋柱高度为23.08 m, 埋深14.59 m;下排肋柱共计43根, 总长1 264.92 m, 其中第16号肋柱高度为21.05 m, 埋深19.10 m。上、下排肋柱根据高度和地质状况分别采用1.0×1.5 m、1.5×2.0 m矩形断面并带企口, 以便安装预制挡土板, 肋柱间距为4 m, 其埋深则按地质资料具体确定。
2) 计算分析
墙背土压力按库仑土压力计算, 结构计算根据肋柱的埋深和工程地质水文状况, 肋柱按一端固结或铰支, 另一端自由的超静定连续梁进行计算, 根据计算确定的内力, 按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 (JTJ023-85) 对肋柱和挡土板进行配筋, 确定预应力锚索钢绞线的根数和预应力张拉吨位。现将F型肋柱的计算分析如下:
1、将车辆荷载置换为等代土柱高, 按库仑压力计算墙背土压力;
2、用力矩分配法, 解得个点弯矩和剪力;
3、根据计算得到的内力对肋柱进行配筋;
4、根据计算得到的内力, 确定预应力锚索钢绞线的根数和预应力张拉吨位。
3.3.2 挡土板
1) 布置原则
挡土板根据实际地形分别采用尺寸为0.5×0.3×2.3 m挡土板和0.5×0.25×2.8 m挡土板两种类型。
2) 计算分析
挡土板按以肋柱为支座的简支梁进行验算, 其计算跨径1p为挡土板两支座中心的距离, 荷截取挡土板所在位置土压力的平均值, 即q= (σ′+σn) *h/2。
得挡土板跨中最大弯矩Mmax=qlp2/8;支座处剪力Q=qlp/2。根据挡土板的内力进行配筋计算。
3.3.3 预应力锚索
1) 布置原则
锚索按压力分散型锚索进行设计, 每根锚索均向下与水平夹角为15°, 锚索间距为4 m, 按肋柱高度, 分别确定锚索钢绞线的根数和预应力张拉力。预应力钢绞线采用一端张拉的方式进行张拉。锚索钢绞线材料应选用高强度、低松驰环氧喷涂无粘结预应力钢绞线, (ASTMA416-88a标准270级, Rby=1 860 Kpa, 松弛率为3.5%, Φj=15.24 mm) , 共计设置锚索231根, 其中上排桩设置101根;下排桩设置130根。
2) 计算分析
计算假定:假定锚固传递给岩体的应力沿锚固段全长均匀分布;假定钻孔直径和锚固段注浆体直径相同 (即注浆时地层无被压缩现象) ;假定岩石与注浆体界面产生剪切破坏。
计算锚固段长度:锚索的锚固段长度按公式:
L= (SfNt) / (πDqr) 和L= (SfNt) / (nπdζqr) 分别计算, 取最大值。
3) 抗拉拔试验
为取得现场资料与数据, 确定土体的极限承载力, 以及为设计提供合理的参数, 施工方在工地现场进行肋锚索抗拉拔试验。试验锚索共6束, 分别为750 KN、1 200 KN、1 600 KN级锚索各2束。
3.3.4 其它边坡处治措施
由于场区分布的碎石土、强风化砂页岩、粘土质砂抗剪性能较差, 加之位于高角度边坡之上, 边坡稳定性差, 对段落进行削坡和在右设置挡墙。
根据自然坡体的特点, 上坡体采用锚杆框格梁进行防护, 地梁之间暴露部分为防止坡面风化、剥蚀, 采用种草进行处理。
为排除地下水, 提高岩土的抗剪强度, 对于富水的高边坡, 在坡脚及回填土处, 设置仰斜排水孔, 孔间距5 m～7 m, 孔径Φ100, 仰斜5°～10°, 并采用特殊的透水型排水软管。
对于工程地质条件较差, 有倾向于临空面的不利结构面的高边坡, 其坡脚应力集中, 有滑塌可能, 根据推力计算, 在各级设置支挡工程, 工程措施既要满足坡体的整体稳定, 又要满足局部稳定的要求, 同时要保证施工过程中的临时稳定。
4 预应力锚索桩板墙施工技术工艺
4.1 肋柱及护壁
采用挖孔灌注桩结合护壁施工, 挖掘及支撑护壁两个工序应连续作业, 护壁每1 m为一节, 锁口与护壁, 护壁与护壁间序应连续作业, 护壁每1 m为一节, 锁口与护壁, 护壁与护壁间上、下节带弯钩的纵向钢筋搭接绑扎。施工期间应认真观测井壁变形, 在岩质松软或可能滑动的层面应加密钢筋, 并适当加厚护壁。
终孔并清理孔底后, 吊入钢筋笼, 应将其调正, 准确就位;地面以上的主筋应预留一定的焊接长度接头间隔错开, 在同一断面内接头钢筋面积不应超过钢筋总面积的50%。终孔后清孔后必须干净, 孔底沉淀土层厚度应满足施工规范要求。
肋柱柱身混凝土应连续浇注, 不留施工缝, 如必须间歇而又超过下层混凝土凝结时间时, 应停止浇注, 以施工缝处理。柱身较高时可采取分段浇筑的方式, 分段位置不得低于锚索标高以上1.0 m, 柱身连接处必须焊接主筋时, 焊接长度不得小于30 cm。在肋柱的施工全过程中必须对肋柱进行位移监测, 加强预警预报工作, 保证施工安全。肋柱施工应隔桩进行。
4.2 挡土板
1) 挡土板为预制钢筋混凝土矩形板, 预制时于板两端1/4板长处预留吊装孔, 同时作为泄水孔, 孔内壁涂抹沥青, 预制场设置的规模和配备应结合实际情况而定。
2) 挡土板宜平面堆放, 其堆积高度不宜超过5块, 板块间宜用木材支垫, 并应置于设计支点位置, 运输过程中应轻搬轻放。
3) 挡土板安装时, 应竖向起吊, 二头挂有绳索, 以手牵引, 对准柱两侧划好的放样线, 将挡土板正确就位, 应防止与柱相撞, 必要时, 在两侧和中间设斜模支承, 确保挡土板的稳定。
4) 挡土板采取直接搭接柱身的形式, 柱、板连接处的间隙用沥青麻絮填塞。挡土板之间的上下安装缝宜小于10 mm, 较大时可用砂浆填塞或沥青软木板衬垫。要求板面平整, 外形轮廓清晰, 线条顺直, 各部尺寸应符合要求。
5) 安装挡土板时应做好防排水设施及填筑墙背填料;当土板顶面不齐时, 可用砂浆或现浇小石子混凝土作顶面调整层;对于土质松软, 地表水丰富地段, 挡土板应考虑埋入原地面下1.0 m左右。
4.3 预应力锚索
(1) 根据锚索的设计图纸, 按设计要求, 将锚孔位置准确测放在坡面上, 孔位误差不昨超过±5 cm。
(2) 钻孔
1) 锚索钻孔要求干钻, 禁止开水钻, 以确保锚索施工不至于恶化边坡岩体的工程地质条件和保证孔壁的粘结性能。
2) 锚孔下倾与水平夹角为15°, 允许误差±1°, 为确保锚孔深度, 实际钻孔深度不小于设计长度且不大于设计长度的1%, 当有不可排出的松散物时, 应考虑散物所占据孔的深度。
3) 钻进过程中应对每个孔的地层变化, 钻进状态 (钻压、钻速) , 地下水及一些特殊情况作现场记录, 如遇地层松散, 破碎时, 应采用跟套管钻进技术, 以使钻孔完整不坍。
4) 钻孔的精度应满足以下要求:
钻孔的孔径不小于如下设计要求;锚索钻孔在任何一个方向上的入口误差不得大于2.5°;钻孔在钻进长度方向上的孔斜偏差不宜大于钻孔长度的1/30;钻孔水平方向的误差不应大于50 mm, 垂直方向的误差不应大于100 mm。此边坡表层岩体破碎, 锚孔倾角较小, 坡体又很陡峻, 建议采用潜孔冲击钻或旋转钻钻进, 同时须备带套管。
(3) 压水实验
为了保证在锚索注浆时注浆不从孔内的裂缝中流失, 就要对钻孔的渗漏情况进行确定, 为此, 在第一次成孔后和锚索推送前。应对钻孔进行压水试验。压水试验的水压力一般不大于0.3 MPa。
1) 进行压水实验时应按岩层的不同特性划分实验段, 实验段长度宜5 m～10 m;
2) 实验的起始压力、最大压力和压力级数按需要和现场情况确定;
3) 应在每10 min的间隔记录一次压入水量, 当连续四次读数的最大值或最小值与最终值之差小于最终值的5%时, 该值即为该压力下的最终压入水量;
4) 压力应由小到大逐级进行, 达到最大压力后再由大到小逐级到起始压力, 并及时绘制压力与压入水量的相关图;
5) 当测得钻孔在0.1 MPa的压力下10 min内平均漏水量超过5 L/min时, 应对钻孔进行预注浆;待注浆体固化后再进行钻孔并重复压水实验, 直到漏水量满足要求为止;
6) 当有水从钻孔渗出, 且在邻近岩体区域内的节理裂隙中可看到渗水时, 可不做压水实验而直接进行预注浆。
(4) 锚索制作
1) 锚索制作前应对钻孔实际长度进行测量, 并按孔号截取锚索体长度;钢铰线宜使用机械切割, 不得用电弧切割, 制作好的锚索应按对应孔号进行编号;编束前, 要确保每根钢绞线顺直, 不扭不叉, 排列均匀, 对有死弯, 机械损伤处应剔出。无粘结绞线外套PE管不得有破损。
2) 锚索制作应进行防腐处理, 钢铰线全长涂刷带锈防锈剂, 采用全长波纹套管防护。
3) 锚索锚固段的隔离支架和束线环应根据现场装配情况而定, 一般间距为0.6 m～1.0 m;锚索自由段和锚固段外波纹套管周围设对中支架, 间距一般为1.5 m～2.0 m, 以保证钢绞线顺直。锚索头部应放有导向帽, 以利穿索入孔。
(5) 注浆
1) 注浆材料为普通R42.5水泥, 中细砂、砂浆强度≥40 MPa。
2) 采用孔底返浆进行注浆, 注浆管应随锚体一同送入孔底, 在注浆时边注边拔, 使注浆管始终有一段埋于注浆液中, 直到注满;当孔中存在有积水时, 注入的浆液会将积水全部排出, 待溢出浆液的稠度与注入浆液的稠度一样后再抽出注浆管, 注浆压力≥0.3 MPa。
(6) 张拉、锁定
1) 只有当肋柱和注浆体达到预计强度后才能进行锚索张拉, 通过给锚索施加预应力, 使锚索主动受力, 达到设计加固效果。采用小型千斤顶进行单根对称和分级循环张拉, 可减少锚索的受力不均匀。张拉作业前必须对张拉机具设备进行标定, 张拉机具应与锚具配套。
2) 张拉时, 加载速率不宜太快, 宜控制在设计预应力值的0.1/min左右, 达到每一级张拉应力的预定值后, 应使张拉设备稳定一定时间, 在张拉系数出力值不变时, 确信油压表无压务向下漂移后再进行锁定。卸荷速率宜控制在设计预应力值的0.2/min左右。
3) 锚索超张拉力为锚索设计拉力值的1.05倍, 锚索张拉应分次分级进行, 按对称张拉原则进行, 必须待每根绞线张拉完一级后方可进行下一级的张拉。依次按此进行, 直至张拉吨位。每次分级张拉时, 除第一级需稳定10 min～15 min外, 其余每一级需要稳定2 min～5 min, 并分别记录每一级钢绞线的伸长量。张拉时钢绞线受力要均匀。并做好分级纺线的标记。锚具回缩等原因造成的预应力损失采用超张拉的方法加以克服, 超张拉值一般为设计预应力的5%～10%, 其程序如下:张拉完成48h内, 若发现预应力损失大于设计预应力的10%时, 应进行补偿张拉。
4) 在张拉时, 应采用张拉系统出力与锚索体伸长值来综合控制锚索应力, 当实际伸长值与理论值差别较大时, 应暂停张拉, 待查明原因并采用相应措施后方可进行张拉。
5) 张拉到位后, 即锁定。机械切除多余钢绞线, 严禁电割、氧割, 并应留≥10 cm以防滑脱, 最后用C20混凝土封锚。
6) 根据此边坡工程的特殊性, 下坡体的张拉应先对锚固坡体的绞线进行张拉, 等到板墙内的填土到一定高度后再对肋柱上的锚索按从下到上的顺序进行张拉、锁定、封锚。
4.4 工程施工时具体注意事项
预应力锚索桩板墙工程较为复杂, 该工程更是如此, 故合理确定项目的施工顺序显得尤为重要, 为确保施工和运营过程中边坡的稳定, 除应采取合理的支挡加固措施外, 还必须采用科学有效的施工方法、工艺及程序, 避免施工过程中边坡失稳破坏, 造成重大损失, 甚至于留下后患, 影响边坡的长期稳定和运行的安全。
1) 充分做好施工前的准备工作, 提前修筑、搭建施工临时便道, 保证施工队伍进场能顺利开工。
2) 施工前应先熟悉设计图纸, 认真做好各项工程施工组织计划, 充分考虑当地季节性气候对施工工艺的影响, 尽量避免安排在雨季施工。
3) 施工单位必须现场实测断面, 按设计放线, 放线以路线中心线及中基标高为准, 所有支挡及防护工程, 均应按设计型式尺寸挂线放样施工, 保证施工质量。
4) 下坡体施工的特殊性、坡体上的锚索孔位是根据相应的肋柱位标高沿15°倾角投到相应坡体上, 由于是自然坡体没有统一的坡率, 设计出的锚孔孔位与实际坡面上的孔位会有偏差, 故下坡体锚孔孔位应主要由现场实测定出, 这要求测量队伍需有较高的专业水平。
5) 下坡体的施工应严密组织, 充分协调与组织好各施工工序的合理进行, 要处理好测孔位、搭设工作架、造孔与浇注肋柱的先后关系, 否则会严重影响到后序工作的进行。
6) 此坡体上部为坡积碎石土、强风化砂页岩、粘土质砂, 其抗冲刷能力低, 一遇暴雨极易产生崩塌, 一旦崩塌物为较大块石, 其巨大的冲击量势必危及下部构筑物的安全, 须引起高度重视, 并在施工前进行有效防护处理。
清方削坡应采用无声膨胀爆破施工以减少对山体的扰动。
5 结束语
总之, 路基横向陡边坡治理工程的复杂性及边坡工程本身的隐蔽性, 勘察设计人员在整个勘察设计过程中应根据水文地质条件, 充分认识到潜在的地质危害, 既要充分考虑工程的安全性、可靠性及经济性, 又要重视施工方法、施工工艺的可行性, 尽量做到节约工程投资, 缩短施工工期。
参考文献
[1]朱焕春, 荣冠, 肖明等.张拉荷载下全长粘结锚杆工作机理试验研究[J].岩石力学与工程学报, 2002, 21 (3) :379-384.
[2]张向阳, 顾金才, 沈俊等.全长粘结式锚索对软岩洞的加固效应研究[J].岩土力学, 2006, 27 (2) :294-298.
[3]李海光, 新型支挡结构设计与工程实例[M].北京:人民交通出版社, 2004.269-271.
预应力锚索高边坡防护 篇11
关键词：预应力锚索 边坡加固 作用
随着高速公路网建设向山区的转移 ,将出现大量的路堑类土质边坡 ,所以如何采用经济、安全的措施对这些边坡进行加固 ,保证高速公路的正常运营是当前一个极其重要的课题。
1、基本概念
1.1预应力锚索的含义
由钻孔穿过软弱岩层或滑动面，把一端（锚杆）锚固在坚硬的岩层中（称内锚头），然后在另一个自由端（称外锚头）进行张拉，从而对岩层施加压力对不稳定岩体进行锚固，这种方法称预应力锚索，简称锚索。
1.2预应力锚索的结构
锚索结构一般由幅度锚头、锚索体和外锚头三部分共同组成。内锚头又称锚固段或锚根，是锚索锚固在岩体内提供预应力的根基，按其结构形式分为机械式和胶结式两大类，胶结式又分为砂浆胶结和树脂胶结两类，砂浆式又分二次灌浆和一次灌浆式。外锚头又称外锚固段，是锚索借以提供张拉吨位和锁定的部位，其种类有锚塞式、螺纹式、钢筋混凝土圆柱体锚墩式、墩头锚式和钢构架式等；锚索体，是连结内外锚头的构件，也是张拉力的承受者，通过对锚索体的张拉来提供预应力，锚索体由高强度钢筋、钢纹线或螺纹钢筋构成。预应力锚索是一种较复杂的锚固工程，需要专门知识与经验，施工监理人员，应具有更丰富理论和经验。
1.3施工工序
1.3.1锚孔测放
边坡施工边挖边加固，即开挖一级，防护一级，不得一次开挖到底。根据各工点工程立面图，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。
1.3.2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。
1.3.3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不得超过±50mm，高程误差不得超过±100mm，钻孔倾角和方向符合设计要求，倾角允许误差位±1.0°，方位允许误差±2.0°。
1.3.4钻进方式
钻孔要求干钻，禁止采用水钻，以确保锚索施工不致于恶化边坡岩体的工程地质条件和保证孔壁的粘结性能。钻孔速度根据使用钻机性能和锚固地层严格控制，防止钻孔扭曲和变径，造成下锚困难或其它意外事故。
1.3.5钻进过程
钻进过程中对每个孔的地层变化，钻进状态（钻压、钻速）、地下水及一些特殊情况作好现场施工记录。如遇塌孔缩孔等不良钻进现象时，须立即停钻，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。
1.3.6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筋与注浆，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。
1.3.8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。
2、预应力锚索在高速公路边坡加固中的作用
预应力锚索是通过外端固定于坡面，另一端锚固在滑动面以内的稳定岩体中穿过边坡滑动面的预应力钢绞线，直接在滑面上产生抗滑阻力，增大抗滑摩擦阻力，使结构面处于压紧状态，以提高边坡岩体的整体性，从而从根本上改善岩体的力学性能，有效地控制岩体的位移，促使其稳定，达到整治顺层、滑坡及危岩、危石的目的。
预应力锚索采用对预应力锚索施加的预应力将滑动岩体与稳定岩体紧密连结为一体，增加岩体各层面紧密结合，减低公路隐患。
2.1预应力锚索施工方法特点
2.1.1自身优势
预应力锚索具有一定的柔性,可以深层加固,同时能够主动控制岩土体变形,调整岩土体应力状态,有利于岩土体的稳定性。
2.1.2经济性好
预应力锚索既可单独使用,充分利用岩土体自身强度,从而节省大量工程材料,同时又可与其他结构物组合使用,改善其受力状态,节省大量的员工,具有显著经济效益。
2.1.3施工快捷灵活。
预应力锚索具有施工工艺灵巧、施工进度快、工期短、施工安全等特点,用于应急抢险更具有独特优势。
2.1.4防止水质污染
加强对施工队伍的生活处理。严禁将其直接排入河道水流中；对路基清除淤泥表土应回收到路上处理或运到指定地点堆弃：弃土弃石应运到合理地点。不得任意堆放，更不能淤塞河道；对桥梁围堰施工．应注意围堰土在施工结束后的清除工作。避免阻塞河道：施工机械和油料库还应避免油污的污染。
2.1.5防止大气污染
材料堆放应尽量采取库内存放，如露天放置应采取必要挡风措施．减少扬尘：组织好材料和土方运输．防止材料散落造成环境污染：材料运输宜采用封闭性较好的自卸车运输或采用覆盖措施：对于拌合材料应合理安排拌合场并集中拌合．尽量减少拌合场；拌合场的场址应悬在环境敏感点下风向，且应保持距离在300m以上。
3、小结
预应力锚索是治理高速公路滑坡的一种新型有效工程措施之一，桥巩船闸闸室段左边坡存在深层滑裂面，通过设置预应力锚索来达到边坡的稳定，从而节省了工程投资，加快了施工进度。
参考文献：
[1]王红雨.预应力锚索在高速公路边坡加固中的作用分析[J].交通世界（建养机械）,2010(10).
[2]王道颖.框架梁与预应力锚索在高速公路边坡加固中的应用[J].西部探矿工程,2001(1).
[3]陈新春.预应力锚索技术在高速公路边坡工程加固应用[J].城市建设理论研究（电子版），2011（33).
预应力锚索高边坡防护 篇12
关键词：高速公路,高陡边坡,稳定性,防护加固,预应力锚索框架梁
1 工程概况
湖南某高速公路K90+190～K90+450段, 左侧边坡由连续三个坡面构成, 总长为260 m, 最高点距路面高差88.6 m, 属于高陡边坡。根据地质详勘资料, 山体内存在断层破碎带, 采用直线滑动面法对该边坡的稳定性进行了计算和评价, 表明边坡开挖后处于不稳定状态, 必须对坡面进行特殊的加固处治。本工程加固方案采用了钢筋混凝土框架梁加锚索、锚杆结构体系进行加固。根据动态设计的原则, 在施工前进行锚索拉拔试验和评估, 对现场开挖及钻孔全过程进行跟踪监控, 通过掌握现场第一手资料, 完善设计, 调整施工工艺, 保证了设计和施工的质量, 使该边坡加固工程达到了预定效果, 确保了坡面稳定性。
2 边坡地质条件及岩体分析
K90+190～K90+45段边坡山体构造断裂带上, 山脊较窄, 山坡较陡, 坡角一般30左右, 坡残积层厚度不大。出露地层约2.5 m～13.2 m, 强风化带约2.9 m～12.5 m, 风化强烈, 组织结构多已破坏, 裂隙成交错状发育且为泥质填充。中风化带约2.1 m～17.6 m, 岩体裂隙发育呈交错状, 岩面多被铁、锰质渲染, 部分裂隙已被石英呈细脉状充填胶结;主要裂隙产状顺坡发育, 倾角约为20°～30°, 有断层泥或断层角砾发育。微风化带裂面多被石英呈细脉状充填胶结, 部分裂隙被铁、锰质渲染, 主要裂隙产状顺坡发育, 倾角25°到30°。工点内无地表水体分布, 地下水主要为松散堆积层中孔隙水和基岩孔隙裂隙水, 主要由大气降雨补给, 明显受季节性影响。虽然工点水文地质条件简单, 岩土含水性弱, 但由于皆位于斜坡地带, 边坡上部汇水面积大, 雨季大量地表水下渗, 软化土、石界面及岩石风化接触面, 极易造成边坡失稳滑塌。根据以上边坡的地质条件及岩体分析, 可以确定工点的主要工程病害为潜在的滑坡, 滑面有土石分界面、岩体风化接触面、断层破碎带。
3 高速公路边坡力学稳定性分析
边坡力学稳定性验算采用直线滑动面法, 最小稳定系数可由下式求得:
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式中:a0——参数; a0=2c/γH;
c——边坡土体的单位粘聚力 (kPa) ;
γ——边坡土容重 (kN/m3) ;
H——边坡的竖间高度 (m) ;
β——边坡的坡度角 (°) ;
f——边坡土体内的摩擦系数f=tgϕ;
ϕ——土体内磨擦角 (°) ;
m——边坡斜度系数 (横、纵) 。
K90+240断面是本工程高陡边坡的典型断面 (见图1) , 以此作为计算断面进行边坡力学稳定性验算, 具体计算过程如下:
参数取值:c=15kPa ϕ=25° γ=19kN/m3
边坡横向长:5×2+7.5+10×3+8+2×7=69.5 m
边坡纵 (竖) 向h:10 m×6+8=68 m
m=69.5/68=1.02
a0=2c/γH=2×15/19×68=0.023
f=tgϕ=tg25=0.466
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计算结果说明该处边坡处于不稳定状态, 必须进行加固处理。表1为边坡力学验算的参数及结果 (这里仅对K90+240断面进行验算, 其余断面验算不再详述) 。
4 边坡加固处治措施
完善的地表截、排水系统可以防止地表水大量下渗, 坡面设置泄水孔可排除坡体内裂隙水, 从而改善边坡的稳定状况。本边坡截水沟设在距坡缘5 m位置处, 每级平台设平台排水沟, 截水沟及平台排水沟中的水通过急流槽引入路基边沟。坡面设泄水孔, 沿路线走向间距6m, 呈梅花型布设, 长短交错。
K90+190～K90+290段左侧边坡坡率由下而上分别为1∶0.5;1∶0.5;1∶0.75;1∶1;1∶1;1∶1;1∶1, 平台为2 m。坡面防护第Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ级采用锚索格子梁。K90+290～K90+450第Ⅰ、Ⅳ级采用锚杆格子梁, 第Ⅱ、Ⅲ级采用锚索格子梁, 锚索孔径Φ130, 为6Φ15.24钢绞线, 设计拉力730kN, 其余设计形式与K90+190～K90+290相同。
4.1 预应力锚索拉拔试验
在锚索施工前, 进行了锚索拉拔试验, 试验采用9Φ15.24钢绞线, 钻孔直径ϕ130, 灌注浆为M30水泥砂浆。试验共作两组, 其中一组锚固段位于中风化岩中, 另一组位于微风化岩中, 见表2, 自由段长要求≮5 m。通过锚索拉拔试验可以知道锚索在破坏时的极限拉力值, 并根据该试验数据分析锚索的设计及锚固长度是否安全可靠, 锚索拉拔试验结果见表2。
注:表中括号内数字为实际锚固段钻孔深度。
试验结果表明6根锚索均因断丝而破坏, 锚索未被拔出, 锚索断丝拉力均小于锚索抗拉标准值, 断丝拉力最小值为2 096 kN。
本边坡预应力锚索 (8Φ15.24) 设计拉力为960 kN, 设计安全系数为2, 考虑安全储备后, 预应力锚索设计拉力为960×2=1 920 kN, 该值小于拉拔试验中最小断丝拉力2 096 kN, 证明预应力锚索 (8Φ15.24钢绞线) 拉力能达到设计要求。由于锚索未被拔出, 说明设计锚固长度足够。最小锚固长度可由下式反算得出:LC=TC/πDτ
式中:LC——有效锚固长度;
TC——锚索设计拉力kN;
D——锚索钻孔直径m;
τ——锚固段周边的抗剪强度MPa;
τ——的取值:硬质岩 1.2 MPa～2.5 MPa;软质岩 1.0 MPa～1.5 MPa;风化岩0.6 MPa～1.0 MPa。
4.2 试验锚索计算 (以S-1为例)
TC取断丝拉力2 147 kN;τ取1.2 MPa;D取0.13 m
则LC=2 147×103/3.14×0.13×1.2×106=4.38m<8m
计算结果均小于设计锚固长度, 说明按设计施工偏于安全。
5 预应力锚索框架梁施工技术要点
高边坡地段先后进行了两次地质钻探, 基本查明了岩石的岩性、结构和断层破碎带的分布状况。在边坡开挖及锚索钻孔施工过程中, 仍继续对现场地质情况进行详细记录和观察, 进行动态设计以使设计符合实际地质情况。K90+221.2～K90+250.4段通过钻孔记录就进一步查明了断层破碎带距坡面的深度和厚度, 根据这一实际情况对原设计的锚索长度进行了加长, 保证了埋设在破碎带以下的锚固长度达到设计要求, 破碎带情况见表3。
施工流程见图2。
结合施工工艺流程, 该边坡防护加固工程主要施工技术及施工中的优化措施如下:
(1) K90+190～K90+450段第一级边坡开挖后, 大部分出露的基岩良好, 钻孔记录资料也显示破碎带埋藏较深, 坡脚稳定, 取消了原设计的锚杆挡墙, 边坡直接刷坡到水沟顶部, 避免了工程浪费。
(2) 高边坡的开挖和防护严格按照开挖一级锚固一级和间隔钻孔的要求施工, 由于刚开挖的边坡有潜在滑坡危险, 必须密切注意观察边坡的活动变化。在开挖K90+340附近的第一级边坡后不久, 就发现平台开裂约1 cm, 此段边坡有大面积滑塌危险。针对这一情况立刻采取灌浆封闭裂缝, 打临时锚杆加固的措施, 稳定了边坡, 根据出险地段位于两个坡面交界处, 地表水及下水丰富的情况, 加设了山谷排水沟, 加密了泄水孔, 从而避免了事故的发生。
(3) 锚索施工工艺方面也进行了部分改进。原设计注浆为两次灌浆法, 先通过钢花管灌注锚固段, 在锚索张拉后再通过软管补充灌注锚固段和自由段。两次灌浆法在实际施工中不易控制, 容易造成注浆管堵塞等弊端。为简化锚索制作和加快注浆施工, 在保证注浆质量的前提下采用了一次灌浆方法。注浆方法改成一次注浆后, 取消了锚索自由段与锚固段间的止浆环, 锚索自由段涂抹黄油套上PVC管, 管口直接用胶布缠绕密封防止浆液流人。
(4) 锚索架线环采用现场加工, 即环绕长8 cm的钢管纵向焊上7个钢耳, 在钢耳之间架线, 代替原设计的圆形架线环。注浆管采用承压能力为20 MPa的橡胶软管替代原设计钢花管并贯穿在锚索中央。注浆所用的水泥砂浆配合比经现场反复的调整试验, 最终确定水泥、砂、水的配合比为1.0∶0.5∶0.44, 浆体强度达到20 MPa以上, 注浆压力控制在0.6 MPa左右。注浆从钻孔底部开始, 边注浆边拔管, 拔出速度由要求的注浆压力控制, 一次性注完锚固段和自由段。在注浆结束时稳压15 min～20 min, 使注浆充分。二次注浆改成一次注浆, 简化了工序, 大大提高了施工速度, 收得了良好的效果。
(5) 锚杆的张拉与锁定:该锚索加固边坡防护采用高强度、低松弛钢绞线, 钢绞线标准强度为Rby=1 860 MPa。锚索张拉控制力为520.8 kN, 超张拉10%。锚杆的张拉, 其目的就是要通过张拉设备使锚杆杆体自由段产生弹性变形, 从而对锚固结构施加所需求的预应力值。在张拉过程中应注重张拉设备选择、标定、安装、张拉荷载分级、锁定荷载以及量测精度等方面的质量控制, 一般要求如下:①张拉设备要根据锚杆体的材料和锁定力的大小进行选择。选择时应考虑它的通用性能, 从而使得它具备除可能张拉配套锚具外, 还能张拉尽可能多的其他系列锚具的通用性能, 做到一项多用;②张拉前对张拉设备进行标定。对于1 000 kN以下的千斤顶, 可用2 000 kN的压力机标定, 标定的数据与理论值误差应小于2%;③安装锚夹具前, 要对锚具进行逐个严格检查。锚具安装必须与孔道对中, 夹片安装要整齐, 裂缝要均匀, 理顺注浆管后依次套入锚垫板、工作锚、限位板, 在限位板上用千斤顶预拉, 每根预拉一定荷载后, 再套入千斤顶、工具锚、工具夹片等;④张拉前, 必须待锚固段、承压台 (或梁) 等构件的混凝土强度达到设计强度方能进行张拉, 同时必须把承压支撑构件的面整平, 将台座、锚具安装好, 并保正和锚索轴线方向垂直 (误差<5°) ;⑤张拉应按一定程序和设计张拉速度 (一般为40 kN/min) 进行。正式张拉前进行二次预张拉, 张拉力为设计拉力的10%～20%。正式张拉荷载要分级逐步施加, 不能一次加至锁定荷载。
6 施工监测
边坡防护加固工程完工后, 在K90+190～K90+320左侧边坡共设置10个观测点。观测方法是沿用原平面和高程的控制点, 采用索佳210全站仪对观测点的进行坐标和高程测量, 锚杆张拉锁定后第一个月内每日观测1次;2个月～3个月内每周观测1次;4个月～6个月内每月观测3次;7个月～12个月内每月观测2次;12个月以后每月观测1次。在观测过程中, 如出现异常, 应立即进行检查, 处理完毕后, 方能继续观测。观测成果及时整理, 第一年内的观测成果将作为工程验收的资料。经长时间观测, 各点累计坐标变化均未超过7 mm、5 mm, 边坡处于稳定状态。
7 结语
综上所述, 本高速公路在高边坡防护工程中大量使用预应力锚杆, 较好的防止了高边坡不稳定岩层、土层的滑移, 对边坡的长期稳定提供了很好的保证。由于这种技术大大减轻结构的自重、节约工程材料并确保工程的安全和稳定, 具有显著的经济效益和社会效益, 因此目前在工程中得到极其广泛的应用。 [ID:5028]
参考文献
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[2]SL212-98, 水工预应力锚固设计规范[S].
[3]GB50086-2001, 锚杆喷射混凝土支护技术规范[S].
[4]李海光.新型支挡结构设计与工程实例[M].北京:人民交通出版社.