摘要：水利工程建设中经常碰到岩质高边坡的现象，如水库溢洪道开挖后的边坡等。而预应力锚索技术在水利高边坡工程中应用的锚索施工工序较多、各工序间衔接紧促、工序先后逻辑关系较强、施工周期较长，因此为了保障水利工程建设的顺利实施，本文概述了预应力锚索技术，阐述了影响水利高边坡工程稳定的主要因素，对预应力锚索技术在水利高边坡工程中应用存在的主要问题及其措施进行了探讨分析。
关键词：预应力锚索技术；水利高边坡工程；影响因素；应用；问题；措施
1 预应力锚索技术的概述
预应力锚索技术的涵义及其作用机理：
（1）预应力锚索的涵义。预应力锚索是指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。国内应用较多，如长江南岸链子崖危岩体治理和会同县中心街滑坡治理中都采用了此种锚索。
（2）预应力锚索技术的作用机理。第一、自承拱作用。锚索安设锁紧后，锚索集中应力以45°压力分布线传递至支护结构物上，在预应力作用下，围岩产生压缩，可使松散围岩在锚索的弹性压缩下形成“自承拱”，提高了围岩的整体性和在抗力，增加其强度。第二、组合梁作用。组合梁作用就是锚索穿过层状岩层，使岩层层面和层理之间的摩擦力增大，增强围岩的整体性，阻止岩层间的分离、位移，提高岩层的抗弯强度。第三、悬吊作用。悬吊作用就是锚索把不稳定岩块吊挂在稳定岩体上，限制不稳定岩块的位移，防止其冒落。
2 影响水利高边坡工程稳定的主要因素
结合某水利工程为例进行分析
2.1某水利工程概况。某水利工程坝顶以下开挖边坡介于高程1135～950m高程之间，950～925m高程为大坝基坑开挖，开挖最大高差为210m，拱肩槽两侧边坡共设置6级马道，边坡30m/35m设一级马道，高程分别为1100m、1070m、1040m、1010m、980m、950m，1135m辅助供料平台宽度约为10m，边坡马道宽度约3m。
2.2影响水利高边坡工程稳定的主要因素分析。由于某水利施工现场地理位置的特殊性，再加上地质条件的复杂，覆盖层比较厚，表层多为松散的堆积体，深部多断层交叉，在其工程建设过程中，存在高边坡工程不稳定的现象，主要有以下因素：
（1）地层岩性。岩石软弱，风化深度大，构造破碎严重，当切坡高度、陡度达到一定值时会发生失稳现象。
（2）地质构造。受构造的影响，如高边坡体上节理裂隙发育，岩体破碎，将严重影响路堑高边坡的稳定性，局部边坡的稳定主要受倾向临空不利结构面的控制
（3）边坡岩体的风化程度。岩体风化破坏了岩体的完整性，使岩石物质成份发生变化，导致岩石物理力学性质的改变，直接影响岩体的强度及构造特性，进而影响路堑边坡的稳定。
（4）水文地质条件。水是造成边坡失稳的重要因素，水软化岩（土）体，降低其强度，增大容重而增大了下滑力，产生静、动水压力，产生边坡的失稳。
3 预应力锚索技术在水利高边坡工程中应用存在的主要问题
结合笔者实践工作经验，认为预应力锚索技术在水利高边坡工程中应用存在的问题主要包括：
（1）预应力锚索工艺问题。锚索在张拉时钢铰线的实际伸长值小于（或大于）理论计算值；张拉锚索通过压力表反映的张拉力与应力计反应的张拉力出入较大；张拉过程中或张拉后锚索框架、锚墩混凝土出现被压裂、下陷；锚索框架、锚墩、抗滑桩钢筋锈蚀、混凝土配合比不当、计量不准确、模板制作和安装质量差、振捣和养护不规范等。
（2）管理问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆施工组织设计无针对性，施工方案不合理或不落实；质量责任不明确、落实不到位；试验检测及管理工作不规范；未作试验孔，或试验孔不规范；施工现场管理较乱等。
（3）施工后的问题。混凝土强度离散性大；保护层厚度偏差大；蜂窝麻面及露筋；锚索框架悬空，亏坡严重；封锚开裂，外观粗糙等；砂碎石等原材料质量控制不严等。
4 加强预应力锚索技术在水利高边坡工程中应用的措施
4.1科学确定锚索主要参数。在水利高边坡工程中，由于岩层本身具有承载力，尤其是采用锚杆支护的顶板，围岩强度得到了提高，设计中应考虑到此因素。根据大量的现场成功试验数据，考虑到岩性和施工等影响因素及安全系数，锚固长度为：水泥浆锚固，最大锚固长度为2.5m；树脂锚固，最大锚索长度为1.0m；锚索长度，可根据岩性和钻眼机具能力进行综合考虑，一般为5-8cm。
4.2严格对锚索开孔、钻孔及验孔的控制。预应力锚索技术在水利高边坡工程中的应用过程中，其开孔前需要对孔径、孔位、孔向、角度进行复核，使之达到设计要求的程度。钻孔时，钻具应逐级加长，粗径钻具异径接头不得深入孔内0.5m以上（钻具长小于2m）。正常钻进后，粗径钻具长度不低于3m，每5～10m利用钻孔测斜仪或地质罗盘对钻孔方位及倾角进行一次测量。当造孔达到设计要求后，连续不断的用高压风彻底冲洗钻孔，直至孔口返出之风手感无尘屑，延续5min，孔内沉渣不大于20cm，做好孔口堵塞保护。
4.3强化锚孔围岩固壁灌浆施工。水利高边坡工程中的锚孔固壁灌浆要求采用膏状浓砂浆液，并掺速凝剂，以迅速封闭锚孔周边列隙，水灰比初拟为0.35：1～0.4：1，水泥标号可采用P.O42.5级，具体浆液配比由实验经过比对获取。锚孔围岩灌浆必须采用单钻单灌，逐个灌浆，并严格控制灌浆压力，以防产生拉裂和倾倒破坏。固壁灌浆结束1～3天后，扫孔至设计孔深，扫孔时不得破坏缝内充填好的水泥结石；扫孔结束后用风对锚孔进行清孔，使孔内不留残碴、岩芯等，然后用木塞将孔口封堵，以免杂物进入，并在孔口标明孔号、孔深，便于确认和安装锚索。
4.4加强钢绞线编束以及锚索张拉控制。
（1）钢绞线编束控制。先对钢绞线进行挤压锚头处理，处理后的钢绞线根据设计结构编制成束，锚固段采用隔离架集束，隔离架间距1.0-1.5m。岩锚内锚固段进浆管按照设计编入索体，外与张拉端平齐，整条锚束用铅丝每隔1-2m捆扎，为了保证钢绞线与锚固材料更好结合，锚根段比自由张拉段捆扎密一些。
（2）锚索张拉控制。锚墩及砂浆达到70%强度后，可进行预紧张拉。张拉前先进行试验锚索的张拉。预紧结束时，量测干斤顶初始伸长值，之后分级张拉，逐级增加至超张拉荷载，张拉至每一级别时经稳压后持荷5～10min，张拉吨位控制以千斤顶对应的油压表表压读数为主，伸长值为辅。张拉至设计工作荷载后，在此基础上继续施加荷载至超张拉荷载值，持荷5-10min。张拉程序见图。锚索张拉程序图
4.5注重锚防护。锚索张拉结束后要对自由张拉段封孔灌浆。之前为张拉锚索需要而在工作锚板外预留的钢绞线，在锚索锚固张拉结束后应当切割去多余部分，切割后的钢绞线露出锚板10～20cm。对外锚具以及钢绞线端头用混凝土浇筑以达到封闭保护的作用，混凝土保护层的厚度不小于10cm。
5 结束语
综上所述，社会经济的进步，促进了水利工程建设的发展，同时其在建设过程中存在的问题也不断增多，而预应力锚索施工技术在水利高边坡工程中的合理应用不仅能加强边坡结构的稳固性，还能使边坡的整体稳定性得到增强，使得其在水利高边坡工程中的应用越来越广泛。
参考文献
[1]周鹏.水利水电工程中预应力锚索的施工技术[J].中国水运月刊，2013（11）.
[2]沈钦平，王守坤.水利工程预应力锚索施工工艺[J].科学与财富，2011（7）.
[3]董海利.水利水电工程预应力锚索施工技术研究[J].居业，2016（8）
论文作者:张鹏飞
论文发表刊物:《防护工程》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/19
标签：预应力论文; 水利论文; 锚固论文; 岩层论文; 围岩论文; 工程论文; 钻孔论文; 《防护工程》2017年第15期论文;