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摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，公路建设取得了显著成就，山区高速公路因自然条件恶劣，各种公路病害及生态环境破坏颇为严重，一直是公路建设的难点，为了减少公路病害，保持生态平衡，节省施工成本，保障公路建设安全，预应力锚杆在高边坡防护工程中应用日趋广泛，成为重要的防护手段。本文将结合具体工程，探究预应力锚杆框架护面在边坡防护中的具体应用。
关键词：预应力锚杆；框架护面；边坡防护；公路建设
山区高速公路建设存在诸多难点，且危险因素较多，受地质地形特征及外部自然环境变化影响，非常容易发生滑坡、崩塌等危险情况，影响施工进度，造成较大的经济损失及人员伤亡。为了保证公路施工安全进行需要做好边坡防护，重视高边坡防护工程，慎重选择治理工程方案。下面结合工程具体情况，探究预应力锚杆框架护面的具体应用。
1.工程概况
该工程为山区高速公路工程项目，工程所在地地质类型为风坡积黄土下卧砂砾岩，部分地段基岩的顶部有残积粉质粘土，长度为3~4m。鉴于砂砾岩有着较差的岩性且存在胶结的泥质，风化严重，形成了较厚的风化层，致使地质情况颇为复杂。挖方边坡较高的地段为K102+950~K112+050，地段所在处为风坡积黄土下卧片麻岩，且构造为断层，属于断层破碎地带，在周围雨水侵蚀、边坡开挖等不利因素作用下，崩塌非常容易产生，非常有必要设置预应力锚杆框架护面。
2.预应力锚杆试验
在正式进行预应力锚杆施工之前，需要先进行孔试验，以确保预应力锚杆的应用符合相应条件，具备一定安全等级。在K102+950~K112+050段边坡进行预应力锚杆试验，下面对试验过程具体介绍。
2.1试验方案
准备基本试验孔3个，由业主及监理人员、设计人员依据代表性原则确定试验孔位置。将3个试验孔设置在二级边坡位置，编号从小到大排列，分别标记为试验-1、试验-2、试验-3。其中，试验-1设计孔深为20m，锚固段长度设置为6m；试验-2设计孔深为25m，锚固段长7m；试验-3设计孔深为24m，锚固段长为9m。使用螺纹钢制作而成的30mm锚杆，PVC管包裹着自由段，未设置接头，试验还使用到了油压表、千斤顶、油泵、高压油管等。张拉加荷荷载与对应油表读数依据标定曲线计算出来，然后再进行张拉，先将锚杆张拉至预张拉荷载，然后停止，完成预张拉操作；依据设计荷载与锚杆长度将差异荷载确定出来，分单元进行张拉，这是异荷载补偿张拉，最后进行循环张拉。
2.2试验结果
通过以上试验可以将总弹性位移量测算出来，适宜的总弹性位移量为理论弹性伸长量的70%，还需要比自由段及锚固段长度小，最终得到理论锚杆伸长值。依据抗压试验将试验孔破坏荷载90%的极限荷载得到，依据以下公式将锚固体与岩体的黏附值计算出来：
在上述公式中，锚固体与岩体间黏附值为 ；锚孔直径为D，为120mm；Lo为试验孔锚固段的长；极限荷载为Ru，为试验孔破坏荷载的90%。依据相关实验数据，得到以下试验结果：
依据表1可以看出，试验-1、试验-2及试验-3安全系数均高于2.0，显示了孔壁与注浆体之间黏结强度较好，安全系数能够达到相应要求。为此，通过试验显示，工程所在边坡地质条件可以使用预应力锚杆框架护面技术，设计要求可以满足，可以在弱风化砂砾岩地层让工程孔的锚固段进入。
3.预应力锚杆施工工序
3.1山体清理
山体清理分为两大步骤，分别为框架清理与路堑清理，需严格按照施工方案中的要求进行，既要保证清理效果又要保证清理后的美观度，保持好边坡整体形态与稳固度，避免出现工序不合格而返工的情况。
3.2钻孔
依据设计要求测量放样孔位，为了使测量工作更具有精准度，使用平距控制高差法测量，以图纸为测量标准，严格按照图纸要求进行，不至于出现偏差。不管是人工钻孔还是机械钻孔均需要让钻头直径与钻孔直径差控制在4.0mm以内。在钻孔时需要随时调整钻孔角度，避免出现倾斜，设计好的角度差需要控制在1~5°范围内。孔深与孔直径也需要严格按照设计要求进行，严格控制好深度，然后对孔进行全面检验，可以水平推进钻头完成验孔，钻头退出需要快速及时，避免过多的石屑产生。在整个施工过程中，无论是施工还是检验均需要有监理人员监督，保证好每一个步骤的质量，从而尽快开展灌注浆及锚杆安装施工。
3.3预应力锚杆安装及灌注浆
（1）预应力锚杆安装。在预应力框架护面中，预应力锚杆安装是非常重要的步骤，需要首先保证预应力锚杆的整体质量，从硬度、防腐性几方面检查，确保其在安装中不发生形变；其他相关的组件，包括防腐套管、排气管、注浆管等也需要妥善使用，在规定地点存放，避免发生破损。下放锚杆前，需要及时将钻孔中的杂物、泥土清理干净；对管道通畅性与连通性进行仔细检查，同时关注连接处的密封是否严密，管道排气是否通畅等；检查其他部件是否完整。锚杆长度需要按照设计要求选定，末端自由处使用PVC管包裹住。
（2）灌浆。锚杆中锚固体最大承载力由灌浆的结果决定，也是非常关键的环节。灌浆分为3个阶段，分别为配制浆液、制作浆液、灌注浆，在灌浆时，需要先固定好锚杆自由段与固定端，保持1:2的水灰比。从底部开始灌注浆，同时将套管缓慢拔出来，此时，钻孔会溢出浆液，注浆不能从孔口处进行，也不能随意将注浆管抽出来，需要一次性快速完成。完成注浆以后，需保证浆体强度符合标准且高度也要符合要求，然后及时对灌浆现场进行清理，不能随意对锚杆晃动或者推拉。
3.4锚杆的框架、地梁施工
依据图纸放样框架及地梁，先整平坡面，然后刻槽锚杆框架与地梁，深度需要按照设计要求而定，锚杆框架与地梁埋入坡面深度应大于20cm，以上步骤完成以后就可以进行钢筋的处理，包括捆绑、浇筑等。
3.5锚杆预应力的张拉封锚
在张拉前需要检查好各个部件，确保每一部分有相同的承载力。张拉框架，将荷载分为以下几部分，即1/4、1/2、1/3以及1/10，完成张拉后，需要补浆及封锚处理，最后进行必要的验收。
结束语
山区高速公路建设存在诸多难点，且存在很多复杂多变的地质路段，容易出现各种危险事件，在施工过程中，使用边坡预应力锚杆框架能够在一定程度上减少山体滑坡、崩塌等危险事件，保证了工程顺利安全进行。仍需要对预应力锚杆框架护面的稳定性开展相关试验，对工艺不断创新与改进，以将预应力锚杆框架护面的使用效果进一步增强，进一步将我国山区高速公路建设的安全性及时效性提高。
参考文献
[1]彭文顺. 预应力锚杆(锚索)框架在高速公路高边坡中的应用[J]. 黑龙江科技信息,2013,(18):241-242.
[2]左志辉. 路基高边坡预应力锚杆框架梁施工工法[J]. 四川建材,2012, 38(06):210-211+214.
论文作者:陈刚
论文发表刊物:《防护工程》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/29
标签：预应力论文; 锚杆论文; 框架论文; 锚固论文; 荷载论文; 钻孔论文; 工程论文; 《防护工程》2017年第27期论文;