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摘要：探讨了预应力锚索在高边坡防护中的作用及应用条件，阐述了预应力锚索的施工工艺，提出了施工中应注意的问题，并介绍了施工中相关问题的处理方法,从而促进预应力锚索在高等级公路边坡防护中的应用。
关键词：公路工程；锚索防护；应用；施工
1 预应力锚索在高边坡防护中的作用和应用条件
预应力锚索是由高强度低松弛钢绞线按设计要求制成，通过专用钻机打孔，在锚索底部和井壁岩土体上注浆一定长度的水泥浆进行锚固。灌浆达到一定强度后，将锚索张拉到设计值，并锁定在钢筋混凝土约束梁（也称为地梁）上，以锚定土（岩）体。因此，边坡的稳定性是可以实现的。
由于公路选线的需要，需要从水平、纵向和横向三个角度对线形进行透视协调，因此不可避免地要经过一定的沟谷地貌剖面。对于开挖路段，尤其是深基坑路段，浅埋路段边坡经常会遇到岩石破碎、结构发育、沿层滑动、弯曲变形和张拉破坏，不能保证边坡的稳定性。在山区、重丘区高等级公路的设计与施工中，不难发现这种情况，因此必须认真考虑边坡的稳定支护问题。从工程方案的可行性来看，可能有很多，但结合高速公路的安全、美观等综合因素，一些路段常采用预应力锚索作为最终实施方案。以广东省京珠高速公路北段为例，探讨京珠高速公路北段的建设及相关问题。
京珠高速公路北段长109公里。它穿过粤北山区，沿着湖南边境的尽头，地形起伏不定，路线有时穿越河流，有时靠近山川。地质条件复杂，不良地质段（如煤层、岩溶洞穴、软弱层等）长，给整个工程带来困难。其中以A标段(里程桩号:K0+000～K11+300)在K4+140～K4+400，K5+700～K5+980，K8+000～K8+400三个挖方段(路堑边坡3级～5级，平均挖深达45余米)为例，其地质情况大致可归为以下两类：
地表覆盖着第四系的残余粘土（沉积物的最大厚度为8M-10m）。下伏基岩为棕红色粉质泥岩，中厚层之间为薄层。泥质或钙质胶结物，节理发育，不太厚，不适合完全到强风化和岩石破碎。弱风化层较厚，钙质胶结物呈碎屑状至块状。粉质泥岩易风化，遇水软化，强度低。
表层主要为第四系地层所覆盖，上坡基岩暴露，为碳系下石磴子组灰岩。其中，人工填筑和粘土厚度为0m到8m，石灰岩为灰、深灰色，隐晶结构，中厚结构，轻度风化，地表0m到5m岩溶沟，岩溶裂隙较发育，粘土充填较发育，岩体为块状嵌岩结晶。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据资料或路堑边坡的施工，地表岩溶发育程度在3m到5m，有大、小十余个洞穴，其中最大的洞穴是（30×25）米。
在施工过程中，对原设计边坡的整体稳定性进行了验算，认为其属于不稳定边坡（K＜1.0）。因此，有必要对原设计进行改进，确定预应力锚索加固处理边坡的方案。每坡上都安装两三排锚索。锚索的孔位在横向上到中间为4m，同一排锚索与纵向为0.6m×0.8m的C20钢筋混凝土地梁连接。锚索钢绞线为4φj15.24m，锚索孔为φ10m，锚索与水平面夹角为20°到25°，锚索长度为16m到27m，锚端长度为10m，水泥浆强度不小于25Mpa，预应力锚索的设计锚固力为500到600kN。
2 预应力锚索的施工工艺
预应力锚索施工包括以下工序:制作锚索、钻孔、下索、注浆、抑制梁混凝土浇筑、张拉锁定与封锚等。
（1）对于满足检验要求的钢绞线，根据锚索的设计长度加1.5m（外加应力的张拉操作要求），在特殊支架上编制锚索。自由段每根钢绞线均涂有保护油，预应力破坏部分采用夹套内径2.0cm的PVC管。专用于锚固段的膨胀环和紧固环定位在1米的距离上，用钢丝紧固网包裹。在此过程中，应严格使用胶带或防水材料来密封自由段和锚固段之间的边界。同时，在成缆过程中必须铺设注浆管。（2）钻孔：对于锚索孔的钻孔，在满足钻孔角度、孔径、钻孔深度等设计要求的同时，必须采用压缩空气驱动的土层专用钻机或DTH冲击钻机，保证钻孔不加水成孔，钻孔深度应比设计的锚孔长0.50米。（3）下索：通过人工将锚索插入到钻孔的锚孔中。
（4）灌浆：采用P.O 42.5水泥，W/C应为0.4-0.43水泥浆（配以适当的膨胀剂），20MPa压力通过灌浆管灌浆，直到水泥从孔中出来，并保持一定时间的恒定压力。（5）地梁浇筑：安装地梁钢筋，组装模板，浇注地梁混凝土。（6）张拉锁定：当注浆体和地梁的混凝土达到设计强度时，用校准后的张拉设备对每根锚索的钢绞线进行张拉，并根据设计要求（一般为10%的过张力）锁定锚固力。（7）锚固密封：在完成张拉后，除去多余的部分，除8cm至10cm的绞头外，还进行特殊的防锈处理(以防止滑落到破坏长度的孔中)，最后密封锚固件的端部(一般不少于C15混凝土)。
3 施工中应注意的事宜
（1）工序组织安排要紧凑，遵循多级边坡自上而下的施工防护步骤。根据预应力锚索防护方案中常用的地层条件，即岩层破碎，节理发育，岩溶地区频繁发生，或者由于存在潜在的常规坡比，不能保证边坡的稳定性。设计时，应精心组织施工布置，紧密联系工序，在每次开挖一级边坡后，施工应严格按照原设计进行。在边坡开挖后，特别是雨季，应采取自上而下的措施，避免长期暴露。（2）准确放样孔位，对钻进过程做好详细记录。在已形成并已修复的斜坡上，根据设计参数准确测量和布孔，是各预应力锚索支撑斜坡土体应力范围的保证。另外，考虑到钻具工作在施工中架设的支承平台上，平台在工具动载荷作用下的稳定性是保证钻角和钻机正常工作的另一个因素。在施工中，详细记录了钻孔过程中的进尺，供后续注浆时参考。应根据风干钻进过程中产生的漏风量和矿渣量来判断岩性和裂缝的发育，并从钻进速度来判断岩溶洞穴的地质结构和具体位置。（3）等速恒压灌浆，以孔板反塌灌浆为全灌浆标准。同时确保了孔填充就位。（4）地梁密实，混凝土露面平整美观。在坡比为1：0.5-1的边坡上，地梁混凝土浇筑是不方便的。因此，在施工中应加强管理，确保地梁牢固美观。（5）抓好地梁之间的护坡。对于已完成锚索施工的边坡，应尽快采用7.5砂浆砌石覆盖，防止雨水冲刷边坡和侵蚀梁。
4 施工中有关问题的处理办法
（1）退钻困难:施工中有时会遇到成孔后退钻困难，其中钻渣出孔不彻底是主要原因，常采用强风出渣进退转杆等方法处理。（2）坡面溶洞和亏坡:由于坡面溶洞和边坡开挖亏坡是显露于边坡上，为保证地梁浇筑紧密着床于边坡和张拉需要，往往采用浇筑混凝土填塞、回填片石灌浆、浆砌片石等方案处理，具体视情况而定。（3）易塌孔部位处理:采用具有跟进导管钻孔的机具实现成孔作业。（4）地质条件变化:对于实际地质条件变化的情况，及时上报，专题研究解决。（5）下索困难:在成孔经过溶洞部位或较大裂缝部位出现下索困难时，使用长直钢管越过这些部位做过渡，再行通过钢管下索。有时也会因对成孔口保护不慎，落物致使下索受阻，对于此种情况可采用机原位，开钻清孔解决。（6）注浆不满:岩溶、裂缝发育的部位，往往按正常的注浆量孔口仍不能出现冒浆，有时会出现超设计注浆量数倍或几倍用量的情况，为此注浆前要根据各孔钻孔记录资料反映情况，对水泥用量提前做好供应外，还可通过钢筋探察，确定注浆面的具体位置，判断位于自由段还是锚固段。其中对于锚固段往往是以持续不断注浆方案解决，而对于自由段则可采用下钢管套来注浆，以减少超量注浆。
5 结语
由于预应力锚索护坡方案对控制公路用地、减少路基和土方开挖量以及桥梁工程超大体积基础开挖和支护的作用，该工程措施在公路工程建设中得到越来越多的应用。
参考文献
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[4]JTJ 023-85,公路钢筋混凝土急预应力混凝土桥涵设计规范[S].
[5]JTJ 071-98,公路工程质量检验评定标准[S].
论文作者:裴福才
论文发表刊物:《防护工程》2018年第33期
论文发表时间:2019/2/22
标签：预应力论文; 钻孔论文; 锚固论文; 岩溶论文; 注浆论文; 混凝土论文; 公路论文; 《防护工程》2018年第33期论文;