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1预应力锚索加固高边坡路堑施工技术探讨中铁24局福建公司陈春好【摘要】：预应力锚索对于高边坡路堑加固，具有较好的固坡效果，近来在铁路的高边坡加固中得到越来越多的应用，本文着重对预应力锚索的施工工艺及注意事项进行了探讨，旨在引导正确的施工方法，从而达到预期的加固效果。【关键词】：预应力锚索高路堑加固技术1、工程概况梅坎铁路（福建段）A标段DK1+160～+245段，地处低山地貌区，自然坡25-55。，植被发育，山坡表层为砂粘土夹砾石，呈褐黄色，硬塑，厚度为0-6m米；其下为Y52花岗岩，呈褐黄色夹灰白色，极严重风化，厚度为3-8m米；再下为Y52花岗岩，呈褐黄色夹灰白色，严重风化，厚度为6-16m米；最下为Y52花岗岩，呈褐黄色夹灰白色，颇重风化，地下水较为发育。线路中心最大挖深16米，左侧堑坡最高为29米，为降低堑坡高度及增加堑坡的稳定，设计采用预应力锚索加锚喷网防护进行加固。锚索设计指标：r=19KN/m,∮=40。,k=1.25,砂浆与孔壁的抗剪强度为400kpa。2、锚索布置2．1锚索的布置锚索沿线路纵向间距4.0m,竖向间距3.0m，按距形布置。其布置见锚索平面布置图（附图1）。锚索孔直径110mm，倾角为15度。，孔深14-20m、张拉吨位为300KN。2侧沟底标高路肩设计标高线路坡度里程预应力锚索孔位布置图附图12．2预应力锚索的结构预应力锚索由外锚墩、锚索体和锚固段三部份组成，其结构见锚索结构图（附图2）。锚索锚固段长6.0m，每孔设三根钢铰线；外锚墩设在孔口外，其作用是为锚索提供张拉力和锁定的部位。锚具采用柳州建筑机械厂生产的OVM15-3，外锚墩采用C30钢筋混凝土。锚索采用1860级、∮=15.24mm的高强度低松弛的预应力钢铰线。内锚固段采用M40水泥砂浆。3锚固段沉渣段ⅠⅠ（单位：m）ⅡⅡⅢⅢL=绑扎铁丝φ=对中支架附图2外锚墩混凝土张拉段锚索体结构图3、锚索施工3．1机械配备主要工程机械配备有：QZ100K型潜孔钻1台，空压机GR-600型1台，手持凿岩机YQ-18型2台，千斤顶YCW100B型1台，高压油泵ZB4-500型1台，混凝土喷射机PZ-5B型1台，注浆泵3SNS1台。3．2施工工艺流程图边坡开挖—→钻孔—→清孔—→下锚—→锚固段注浆—→浇注锚墩—→张拉—→张拉段注浆—→补张拉—→张拉段补浆—→封锚—→边坡开挖3．3边坡开挖边坡开挖采用竖向分层，纵向分段的作业方式。每层开挖高度为1.8m，每段开挖长度为24m。为方便弃碴，考虑到路堑中部线路右侧边坡高度只有8米，且施工便道从旁经过，在此处开一弃碴马口，极大的方便了施工。3．4施工工艺3．4．1钻孔搭设好脚手架，在脚手架上安放钻机，根据测量定出的孔位，用方向架定出锚索的方向，据之调整好钻机位置，确认无误后固定钻机，安好冲击器和钻头，接好风管钻孔。钻孔时钻杆方向要与锚索方向一致，每钻进5m效正一次钻杆方向。钻孔至设计深度后停钻，取下钻杆和钻具。检查孔深无误后，用高压风洗孔，吹出孔4内的岩屑粉尘。锚索钻孔的允许偏差和检验方法表1项次项目允许偏差检验方法1孔位坡面纵向±50mm用经伟仪或拉线和尺量检查坡面横向±50mm孔口标高±100mm用水准仪或拉线和尺量检查2孔向孔轴线倾角±1.0°用测角仪或地质罗盘检查孔轴线方位±2.0°用经纬仪或地质罗盘检查孔底偏斜满足设计要求用钻孔测斜仪检查3孔径满足设计要求验钻和尺量检查4孔深大于设计深度20cm验钻和尺量检查在钻孔过程中遇到了渗水和塌孔，对此，采用了以下措施：渗水处理：当水量不大时，可继续施钻，钻至设计深度后抽出钻杆，再用压力为0.2-0.8Mpa的压力水（气）冲洗钻孔，直至流出净水为止；当水量较大时，进行固壁防渗注浆处理，做法是，先洗孔，再注浆（水泥砂浆或水泥水玻璃双液浆），注浆分段（锚固做一段，张拉段根据吸浆量分2～3段）进行，待注入的浆液达到一定强度后，重新钻孔至设计深度。塌孔处理：当钻孔中排出的岩粉中夹杂一些原状块石时，表明有塌孔发生，此时应立即停止钻进，拔出钻具，进行固壁注浆（做法与处理渗水相同）。3．4．2抗拔试验为验证砂浆与孔壁的粘结强度与锚固段长度的可靠性，在锚索施工前，我们选择典型地段作了抗拔试验，试验方法是：选3处钻孔、清孔、安装锚索，然后按不同的锚固段长度（选用1.0、1.5、2.0m）压注与设计相同标号的水泥砂浆，养护28天后进行抗拔试验，试验按设计要求逐级加载，直至破坏。试验结果是，砂浆与孔壁的极限粘结强度为400～600Kpa，满足设计要求。试验详情见下表2：试验孔号锚固长度(m)破坏强度(Kpa)设计强度(Kpa)备注1#1．04193002#1．56063003#2．054330053．4．3锚索安装先调直、截取钢绞线，其长度为钻孔实际长度+外锚墩厚度+千斤顶长度+工具锚和工作锚的厚度+张拉操作预留量，另外还要考虑截长误差，即多截出50～100mm。截取钢绞线宜用切割机，严禁用气焊和电弧焊切割。将截好的钢绞线平顺摆放好，逐条进行质量检查，对合格者进行登记、挂牌、标记锚索编号（与孔号对应）。按设计量出内锚固段和锚索长度并分别作出标记，在内锚固段范围内每隔1m穿一个对中隔离支架，两支架之间扎铁丝一道。张拉段的钢绞线应放入塑料管内并注入黄油（防锈和形成自由）。在锚索端安好导向帽后，平顺放好待用。将组装好的锚索抬至孔位处（距离较远时可将锚索盘1.5～2.0m直径的圆盘，然后运输），经核对确认锚索与孔的编号一致后，先用高压风清孔，然后将锚索缓缓插入孔底，注浆管同锚索一起装入，管口与孔底要保持30～50cm的距离。安装时要注意：（1）要保持锚索顺直，放送用力要均匀，不要左右摆动；（2）下锚索前，对每根锚索都要进行捆扎质量检查，确保无松动，无锈蚀等不良现象，并核对孔号，以免下错锚索。3．4．4锚固段注浆采用一次常压注浆孔底返浆方式注浆，直至锚孔孔口溢出浆液或排气管停止排气且有稀水泥浆压出时，方可停止注浆。注浆结束后应观察浆液的回落情况，若有回落应及时补浆。液浆作业过程应做好注浆记录，同时，对每批次注浆采样进行浆体强度试验。浆液为C40水泥浆，水灰比0.4～0.45，注浆压力按设计要求控制，设计无要求时控制在1.5～2.5Mpa。3．4．5制作外锚墩外锚墩用C30钢筋混凝土浇筑，制作外锚墩的关键是必须保证其上表面与锚索垂直，为此，在浇筑外锚墩混凝土之前，要用一根比锚索孔径略小的薄壁定位钢管与锚垫板成正交焊接，将其插入钻孔后再绑扎钢筋，立模时将其固定好，确认无误后再浇筑混凝土。为缩短工期，可在外锚墩的混凝土中掺入适量的早强剂。浇筑混凝土后要精心养护。63．4．6锚索理论伸长值计算锚索理论伸长值按照下式进行计算：△L=PL/ESP——张拉力L——钢铰线工作长度=孔内自由长度+外锚墩长度+千斤顶长度+工作锚和工具锚厚度E——钢铰线弹性模量S——锚索截面积3．4．7张拉锚索锚索张拉在外锚墩混凝土与锚固段砂浆强度达到设计强度80%以上时进行。张拉前必须对张拉设备进行标定：根据千斤顶与油表的标定方程作为张拉依据。第一次张拉用20%设计拉力预张拉，以便索体各部位接触紧密，索体完全顺直。第二次张拉按五级张拉，即预应力的25%，50%，75%，100%，110%，除第一级需要稳定20～30分钟外，其余每一级需要稳定5分钟，并分别记录每一级钢铰线的伸长量。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。3．4．8张拉段注浆注浆管从预留孔插入，直至管口到达距锚固段外端50cm为止，当预留孔有浆液溢出时，开始拉出注浆管（边注浆边拉管，以防有空隙产生）。孔中的空气由外锚墩的预留气孔排出。3．4．9补张拉对钢绞线松弛和地层的徐变等因素造成的预应力损失进行补张拉。据试验，（试验情况见下表3），预应力损失的90%以上是在张拉后3～5天发生的，我们在张拉后的6～10内天进行补张拉，然后锁定。孔号张拉荷载（KN）测力表读数（KN）第一天第二天第三天第四天第五天第六天1#3333323313263123083062#33133133132631831631273#3353333323303163123064#3323313283213063033025#3313313303263163063023．4．10补浆和封锚补偿张拉后立即补注浆、注浆方法同上。补浆后立即封锚。从锚具量起留50mm钢铰线，其余截掉，然后在其外采用覆盖厚度为60mm的水泥砂浆保护层。4、施工注意事项4．1应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，施工前做好边坡排水措施。必须采取随挖随支护的施工方法，严禁一次开挖到底，应开挖一级，支护一级。4．2锚索施工前做好抗拔试验，根据试验结果调整锚固长度，必要时调整钻孔直径。若现场开挖后实际与设计不符时，应立即通知设计单位，根据实际情况，做动态变更设计。4．3钻孔方向与锚索方向要一致。4．4下锚索前对每根锚索要严格检查。4．5张拉应在砂浆和锚墩强度达到80%以上进行。4．6张拉前应对张拉设备进行标定，作为张拉依据。4．7永久锚索张拉控制应力不应超过其极限应力值的0.6倍。4．8施工中做好安全防护措施，保证施工安全。4．9完整记载并保存张拉记录。5、结束语预应力锚索加固路堑边坡与其它传统方法相比，有明显的优越性。主要表现在：（1）施工不受地形，地质条件限制，加固边坡效果好。（2）施工机械大部份为轻型，锚索可在脚手架上进行，施工比较灵活，方便。（3）施工安全，与其它作业干扰少。梅坎铁路的多处高边坡采用了预应力锚索进行加固处理，措施得当，施工工艺合理。通车后近四年未出现边坡失稳现象，取得良好社会和经济效益。