广东省基础工程集团有限公司 广东 广州 510620
摘要：目前，预应力锚杆技术多在路桥工程、基坑边坡支护等岩土加固的施工中运用，其具有支挡结构的稳定性和控制边坡变形的特点被广泛应用。而预应力锚杆的技术要求高，施工工序复杂，且隐蔽性强，所以工程质量控制难度较大。现本文以悬崖栈道段的特殊工程实例为背景，对预应力锚杆的施工技术进行了详细的探讨。
关键词：预应力锚杆；施工技术；控制要点
前言
预应力锚杆具有设备简单、加固可靠、投资少以及承载力高等优势，已被应用在地质灾害治理工程、地下采场硐室围岩加固等主要的加固手段。它原理是利用锚杆周围岩土层的抗剪强度来传递结构物的拉力自身稳定，使锚固岩土层产生压应力区并对加固岩土层起到加筋作用；可以增强岩土层的强度，改善岩土层的力学性能，可以使结构与岩土层连锁在一起，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，并能提高潜在滑移而上的抗剪强度，有效地阻止坡体位移。以下就预应力锚杆的施工技术展开探讨。
1 工程概况
福州左海公园-金牛山城市森林步道第1标段工程项目中JK0+000—JK0+310段悬崖栈道段为西客站进口森林行人栈道的一部分，悬崖栈道长约310米，主体部分锚固在裸露的岩壁内，悬挑宽2.4米人行钢桥面（栈道主体结构由锚入岩层的混凝土承载体接2.4米宽的钢制人行桥面构成），悬崖栈道共设65个锚固体。其中下部结构悬崖栈道锚入岩层的混凝土承载块由C30砼现浇，长度在3-5米间，承载块内置1根直径25预应力锚杆，要求预应力锚杆锚入中风化岩层长度不小于3米。
2 施工难点重点
（1）本项目施工主要难度为不能破坏现状山体及修筑小型机械通行的施工便道，由于悬崖段施工栈道所处地势险要，没有进场的便道及方式，原设计该段无法通行，钻探无法进入，无施工操作面。且根据现状实地勘测，悬崖段栈道现状山体的地形与地形图存在一定差别，大部分山体陡峭，岩体稳定性较差，部分因岩层硬度大、受地质条件束缚多，施工环境十分恶劣。当施工锚固端岩层时，褶皱层叠部分会沿开凿面崩塌，造成锚固端面上岩体整体脱落而达不到锚固的效果。需要对锚固端所处山体坡面用锚索锚固、注浆等防护措施后施工。（如图1所示）
图1 锚固端支护示意图
（2）本工程悬崖栈道段主要承重结构位于崖壁上，施工技术难度大。其中锚固端崖壁凿孔施工主要难点为崖壁上的凿孔、锚杆的钻造、砼的施工、渣土转运。根据现场的地质情况，施工现场不能使用爆破等对岩体扰动较大的施工方法，故崖壁凿孔只能采用锚杆钻孔（水钻）取芯机取芯及石方静态裂解，风镐二次破碎，锚杆的钻造采用潜孔钻固定在施工便桥和施工平台上朝山体钻孔，如何防止孔壁坍塌、卡钻是锚孔成孔的技术关键。
（3）砼锚固块施工完达到设计强度后要进行预应力锚杆的张拉，锚杆张拉后砼承载块和山体之间会产生收缩变形，加上山体岩层裂隙的存在以及植被的发展，为防止水分长时间对砼锚固块边上山体造成侵蚀，为此原先施工的孔洞周边应进行压密注浆，即在施工完砼后，锚杆张拉前对山体钻孔压浆，钻孔的间距为0.5米，深度结合孔洞开挖的情况，山体注浆应待锚杆张拉完成、封锚结束后进行，注浆浆液同锚杆，随伴随用，浆体强度不低于40Mpa。注浆必须采用孔底返浆方法（注浆压力一般为2.0Mpa左右）。
3 预应力锚杆施工技术控制
预应力锚杆工程属于隐蔽性强的岩土工程，其工程质量与施工技术有着密切的关系。施工时当锚固端达到砼设计强度后，锚孔采用张拉锁定和验收封锚等工艺流程，其难度在于锚杆的定位和张拉。施工前应认真放样确定位置，保证张拉的进行。
3.1 预应力锚杆施工准备
（1）进行预应力锚杆施工前应做好锚筋材料试验、浆体材料试验、配合比试验、相关机械设备报验等，并应注意张拉设备及有关机具应进行标定。
（2）在单项工程开工申请批复后，按设计要求进行锚杆基本实验，即抗拨拉破坏试验。在基本实验锚孔施工完成后，在锚固浆体达到28天龄期且锚墩硂强度达到80%后进行试验。
（3）锚杆施工前，应根据锚固地层、锚固吨位破坏性抗拨试验。本次锚杆采用3个试验孔，试验孔锚杆长度具体以全部锚固段深入设计锚固地层3米以上控制，其自由段不注浆，锚固段与自由段之间设置止浆袋，锚固段外侧应设引排气管，排气管伸入锚固段内5~10cm，其注浆方法与充满标准和工程孔相同。当锚固段注浆遇土质或砂土状强风化岩层且富水时需采用二次高压劈裂注浆法。试验时应记录各级荷载及锚头位移等详细数据，并在工程锚杆施工前及时向设计单位提交试验报告，以试验与调整设计。
（4）安装锚杆前，应先进行钻孔深度、钻孔倾角、锚杆长度的检验；然后安装经现场监理检验制作合格的锚杆并注浆：锚杆施工完毕后，按规范要求进行锚杆验收试验和长度检验。
3.2 锚孔钻造
锚孔钻造分三步：钻机就位、锚杆成孔、清孔。钻机严格按照设计孔位、倾角和方为准确就位，孔斜误差不能超过2%。锚杆成孔应根据地层选用相应的锚杆钻机，钻进时钻孔须用干钻，不得水钻；并严格控制好钻速，防止钻孔偏斜、扭曲或变轻；同时观察出灰、出碴和漏风情况，做好滑动面、错落面等软弱面所处位置的记录；要判断孔段是否进入稳定岩层，以保证孔段进入稳定岩土深度不小于设计要求的锚固段长度。考虑沉碴厚度，孔底应超钻50cm。若钻进达到设计深度后，不能立即停钻，要稳钻3~5分钟，防止孔底尖灭，并及时进行锚孔清理。钻进过程中若遇到塌孔，应立即停钻，采用注浆固壁处理，24小时后重新钻进，或采用跟管钻进工艺。锚孔钻造后，用高压风清洗孔壁，以保障砂浆与孔壁的粘结力，经现场监理检验合格后，方可进行锚筋体安装。
3.3 锚筋制安
受地形限制，锚筋制作需在边坡平台上进行，做好搭架制作和防晒防雨措施。锚筋下料应整齐准确，误差不大于±50mm，预留张拉段钢筋锚杆0.5m。锚固段对中支架焊接时，与自由段一样须用套筒触角支架绑接定位，以防点焊不当而损伤杆体强度，并对自由段按设计要求进行防腐和隔离措施处理。为将拉杆安放在钻孔中心，防止扰动孔壁，沿拉杆长度每隔2000布设一个定位器。锚筋体安装时应按设计倾角和方位平顺推进，严禁抖动、扭转和串动，防止中途散束和卡阻。安装完成后，不得随意敲击锚筋或悬挂重物。
3.4 锚孔注浆
锚孔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。注浆采用水灰比0.4~0.5的纯水泥浆，注浆材料加入聚丙烯腈纤维(PAN)，掺人量为每方1.8~2.0kg(纤维抗拉强度不小于700Mpa)。锚孔内的浆液严格按照配合比搅拌均匀，随伴随用，浆体强度不低于40Mpa。锚孔注浆用孔底返浆法尽可能一次性灌浆，压力控制在2.0Mpa左右，直至孔口溢满为止，不能拔取注浆管；并做好注浆记录和浆体强度试验，同时留意孔口浆面，若出现回落及时用孔底压注补浆2~3次至充满。当锚固段遇土质或砂土状强风化岩层且富水时，应采用二次高压劈裂注浆法来提高地层锚固力，以浆体强度控制开始劈注时间 (一次注浆体强度为5Mpa)，需在一次注浆管的锚固段内设花孔和封塞，二次注浆的高压注浆管应采用镀锌铁管或钢管，以确保边坡稳定和结构安全。
3.5 锚筋张拉锁定及封锚
（1）锚筋的张拉必须采用专用设备，设备在张拉作业前应进行标定，锚具、夹片等检验合格后方可使用。在注浆浆体与台座混凝土强度应达到设计强度80%以上，且锚孔经严格验收试验合格后方可进行张拉锁定作业。锚孔验收试验应随机抽取锚杆总数的5%(不少于3根)进行张拉检测，其作用是确定锚杆受力大于设计荷载时的短期锚固性能，以及满足设计条件时锚杆的安全系数。
（2）安装锚具前，要对锚具进行逐个严格检查。预应力锚杆张拉前，锚斜托台座的承压面应平整，并与锚筋的轴线方向垂直。锚具安装应与锚垫板和千斤顶密贴对中，千斤顶轴线与锚孔及锚筋体同轴一线，不得弯压或偏折锚头，确保承载均匀。
（3）正式张拉前进行分级加荷预张拉，张拉荷载为设计的30%，分别按设计荷载的0.5、0.75、1.0、1.2、1.33和1.5倍分级加荷，且最大试验荷载在锚筋承载力0.8倍的范围内。对于压力分散型锚索，如果最大差异张拉荷载大于设计荷载的30%，则以最大差异张拉荷载作为起始荷载。分级加荷时每级持荷载稳定在10min，当历时10min内位移超过1mm，则该级荷载应再维持50min，并在15、20、25、30、45和60min时记录其位移量。在最后一级荷载作用下的位移观测期内，锚头位移稳定，即在历时10min内位移不超过1mm，或者2h蠕变量不大于2mm。
（4）大量的工程实践表明，对于土质或类土质及破碎锚固底层，考虑锚孔轴向压缩与锚固段孔壁剪切变形特性，其实测上限值一般比理论上限值偏大5~10%，应具体情况具体分析。在全部工程锚杆经抽样进行验收试验并符合上述有关规定和要求条件后，方可按照有关设计要求张拉锁定程序进行张拉锁定和封锚工作。对验收试验锚杆一般应从1.50倍设计荷载全部退荷至零后，再重新进行张拉锁定作业。
（5）锚杆张拉完成后应及时对锚头进行补浆和封锚，外锚头应用与锚梁同标号的砼封头，以防锈蚀破坏。对于锚具和锚梁等空隙的补浆应作为锚头防腐的一项关键工序在现场监理旁站的条件下认真进行，补浆管应插入锚梁底面一下进行返式补充注浆，直至补浆孔溢奖为止。对于锚具及锚筋外露部分应严格进行去锈除油后并及时采用与锚梁同标号混凝土进行封锚。
4 总结
以上通过深入探讨预应力锚杆在四周无通道且地势险峻的陡峭悬崖上开施，实践证明此项技术是一种高效、经济的岩土体加固技术，在支护工程中起着相当重要的作用，收到了预期的效果。
参考文献
[1]GB50086-2015岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范[S].中国计划出版社,2015.
[2]王利强.预应力锚杆加固边坡理论及设计施工[J].新疆有色金属,2013(S2):68-69,71.
[3]徐素健.浅谈边坡预应力锚杆施工技术[J].能源与环境,2012(04).
论文作者:王一中
论文发表刊物:《防护工程》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/4
标签：锚固论文; 锚杆论文; 预应力论文; 注浆论文; 荷载论文; 栈道论文; 岩层论文; 《防护工程》2018年第3期论文;