王翠麗

（福建省閩西交通工程有限公司， 福建 龍巖 364000）

1 工程概況

福建省漳州至永安高速公路龍巖段路基土建工程A5合同段起點于蘆芝鄉(xiāng)蘆芝村，終點于和平鎮(zhèn)和平村，起訖樁號為K88+880～K96+500，全長7.631km。其中K91+877～K92+140段左側(cè)路塹邊坡最大高度為55.2m，長度為263m。此處屬于剝蝕丘陵地貌，地表植被發(fā)育，地勢較陡，山坡坡度約20～40°，邊坡上部為邊坡表層為坡積粘土及砂土狀強風化粉砂巖，下部為碎塊狀強風化粉砂巖，風化層界面產(chǎn)狀順傾路線，邊坡開挖卸荷較大，容易沿風化層界面產(chǎn)生大型滑坡，坡腳地下水出露，因土層遇水后強度容易降低；在開挖及雨季工況條件下邊坡容易失穩(wěn)，必須采取有效的措施進行加固處理。

2 邊坡設(shè)計方案

針對坡體性狀，結(jié)合強腰固腳加固原則，采用預應(yīng)力錨索對邊坡進行強加固，并采用半擋墻對坡腳進行加固，在坡腳設(shè)計仰斜排水孔以加強地下水引排。該邊坡設(shè)七級邊坡防護，邊坡垂直高度除了第7級為7.2m外其余均為8m，邊坡平臺寬度為2m。各級邊坡坡率自下而上依次為1:0.75、1:0.75、1:1.0、1:1.0、1:1.0、1:1.25和1:1.25。第6～7級邊坡修坡后加固采用噴播植草灌防護方式；第2～5級邊坡加固采用預應(yīng)力錨索框架防護，框架內(nèi)噴播植草；第1級邊坡坡腳加固采用A型半擋墻加設(shè)仰斜排水孔防護方式。高邊坡斷面設(shè)計圖如圖1所示?？蚣艿某叽鐬?m×8m（寬度×高度），每片框架預應(yīng)力錨索設(shè)置方式為4孔6索，錨索框架混凝土強度為C25，豎肋基礎(chǔ)設(shè)置混凝土墊層5cm厚，框架嵌入邊坡坡體深度為45cm，外露出邊坡面15cm。第2級、第3級、第4～5級高邊坡預應(yīng)力錨索的設(shè)計總長度分別為24m、26m和28m，單孔設(shè)計軸力均為700kN，錨固長度均為12m，錨索俯角為20°。預應(yīng)力錨索的鋼絞線尺寸為15.24mm，強度為1860MPa，鋼絞線性質(zhì)為高強度低松弛無粘結(jié)，錨索類型為壓力分散型錨索，6索劃分為3個單元，每個單元錨索由2根鋼絞線錨固于鋼質(zhì)承載體組成，單根鋼絞線的連接強度＞200kN。

圖1 K91+877～K92+140左側(cè)高邊坡斷面設(shè)計圖

3 壓力分散型錨索工作原理及優(yōu)點

3.1 壓力分散型錨索工作原理

4孔6索壓力分散型錨索采用的鋼絞線為無粘結(jié)，單孔布置不同長度的3個錨固單元，在錨固長度范圍內(nèi)設(shè)置鋼質(zhì)承載體，在每個鋼質(zhì)承載體上對稱固定2根鋼絞線，單孔一次注漿。對外錨頭進行張拉時，總拉力通過孔內(nèi)按照一定間距布設(shè)的鋼質(zhì)承載體轉(zhuǎn)化成壓應(yīng)力，注漿體受壓發(fā)生一定變形，從而承擔巖體產(chǎn)生的荷載。注漿體與巖體之間的剪應(yīng)力通過鋼質(zhì)承載體分散地到各個錨固單位，使得剪應(yīng)力較均勻分布，避免出現(xiàn)孔壁間應(yīng)力集中現(xiàn)象。

3.2 壓力分散型錨索優(yōu)點

（1）受力合理有助于提高承載力

壓力分散型錨索將較大的拉力通過鋼質(zhì)承載體轉(zhuǎn)化成3個較小的壓力荷載，使得孔壁間的剪應(yīng)力分布較均勻，有效地降低了注漿體與巖體間的剪應(yīng)力峰值，受力機制較為合理。與普通拉力型錨索相比較而言，壓力分散型錨索在等同錨固長度情況下錨固力更大。

（2）有效錨固段長度可控

壓力分散型錨索在錨固段范圍內(nèi)可以通過合理設(shè)置鋼質(zhì)承載體的間距來形成有效錨固段，施加的荷載通過錨索傳遞到鋼質(zhì)承載體將預應(yīng)力施加到巖體上，因此，可以根據(jù)邊坡的情況不同來合理設(shè)計錨固長度。而普通拉力型錨索在8～10m之后的錨固段因應(yīng)力集中導致之后的錨固段的荷載衰減為零，存在無效的錨固段現(xiàn)象。

（3）防腐耐久性能較好

壓力分散型錨索采用無粘結(jié)鋼絞線，鋼絞線上涂滿油脂，采用PVC塑料套保護，錨索張拉時注漿體為受壓狀態(tài)，注漿體不容易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。而普通拉力型錨索采用有粘結(jié)鋼絞線，錨索張拉時注漿體為受拉狀態(tài)，注漿體很容易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，因此，與普通拉力型錨索相比較而言，壓力分散型錨索的防腐耐久性能較好。

（4）張拉鎖定后能夠重新調(diào)整預應(yīng)力

壓力分散型錨索開始張拉時可以先預張拉1～2次，使得鋼絞線平直，各部位接觸緊密，接著按照分階段分單位進行差異分步張拉，最后鎖定錨索。而普通拉力型錨索直接按照設(shè)計次序分階段張拉鎖定。在錨索長度等同情況下，壓力分散型錨索的自由張拉段為全長范圍，而普通拉力型錨索的自由張拉段只是其中一部分，因此壓力分散型錨索的預應(yīng)力損失較小。

（5）經(jīng)濟優(yōu)勢顯著

在鉆孔長度相同的前提下，由于壓力分散型錨索分為3個單元，錨固段長度逐步縮短，而普通拉力型錨索為通長布設(shè)，因此，壓力分散型錨索的費用相對減少。相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，在同一工況下，與普通拉力型錨索比較而言，壓力分散型錨索總造價節(jié)省約10～20%，具有較明顯的經(jīng)濟優(yōu)勢。

4 預應(yīng)力錨索施工技術(shù)

4.1 基本試驗

基本實驗的主要目的是根據(jù)邊坡巖土層實際分布情況來驗證邊坡設(shè)計的合理性與可行性。包括施工工藝、工作錨索的安全系數(shù)、錨索的性能、設(shè)計質(zhì)量及錨索在搬運與安裝中抗物理破壞的能力等，對相關(guān)設(shè)計參數(shù)進行校核，分析錨索錨固力的各種影響因素，對錨索極限承載力進行確定。對基本試驗結(jié)果進行分析，如果發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)采取一定措施進行完善。在K91+877～K92+140段邊坡典型斷面上選取3個試驗孔，1～3號試驗孔鉆孔長度分別為14m、14m和16m，錨固段長度分別為3m、4.5m和6m。試驗孔錨索試驗時應(yīng)詳細記錄各級荷載作用下錨頭的位移，以便對邊坡設(shè)計合理性進行驗證。3個試驗孔錨索在試驗過程中均未出現(xiàn)錨固體被拉動現(xiàn)象，張拉荷載均超過1.5倍設(shè)計拉力，錨頭位移均≤1mm，邊坡設(shè)計合理。

4.2 錨孔鉆造

邊坡按照設(shè)計坡度分階開挖，開挖的高程采用水準儀全程準確測量，修坡后，搭設(shè)鋼管腳手架，腳手架的承載力及穩(wěn)定性應(yīng)滿足施工要求。根據(jù)錨孔的設(shè)計樁號在坡面上全部測量放線出來，采用鐵釬和油漆進行標記，錨孔的縱橫向偏差≤±50mm，標高偏差≤±lOOmm。將潛孔鉆機牢固地安裝在腳手架上，調(diào)整鉆機的傾角及方位，傾角偏差≤±1°，方位偏差≤±2°。錨孔的直徑為150mm，鉆壓為20kN，風壓為0.6MPa，轉(zhuǎn)速為20～40rpm，風量為12m3/min，采用無水干鉆方式鉆進，鉆進過程中應(yīng)詳細記錄巖土層變化、鉆壓、鉆速和地下水等情況，遇到塌孔應(yīng)立即停鉆，上報監(jiān)理工程師后，采用跟管鉆進成孔工藝或采用注漿固壁處理后24h重新施鉆。錨孔鉆進深度應(yīng)比設(shè)計深度超深0.5m，鉆機鉆至孔底時應(yīng)穩(wěn)鉆1～2min，保證孔底直徑滿足設(shè)計要求。鉆孔結(jié)束后采用高壓空氣將孔內(nèi)的巖屑和地下水清孔干凈，錨孔的孔位、孔徑、孔深、傾角和方位經(jīng)監(jiān)理工程師復核合格后即可下錨。

4.3 錨索制作與安裝

本工程3個單元錨固段L1=L2=L3=4m，自由段長度分別為12m、14m和16m，鋼絞線的下料長度為錨固段長度+自由段長度+1.5m，鋼絞線采用砂輪機進行切割，嚴格按照設(shè)計尺寸準確下料，下料長度偏差≤±50mm，鋼絞線應(yīng)順直，不同單元錨索制作時應(yīng)做好可靠的標記。錨固段的擠壓簧和擠壓套應(yīng)安裝準確，按照設(shè)計尺寸定位鋼質(zhì)承載體，限位片與鋼質(zhì)承載體之間采用拉桿栓接固定，在錨索體尾端設(shè)置導向帽，導向帽與鋼質(zhì)承載體之間采用點焊方式固定。在鉆孔孔口位置設(shè)置1個架線環(huán)，自由段范圍架線環(huán)的布設(shè)間距為1.0～1.5m，架線環(huán)應(yīng)綁扎牢固。注漿管采用直徑為25mm的PVC管，要求管材耐壓≥4MPa，注漿管順著錨索體的中軸安裝，尾端插入導向帽深度為5～10cm，注漿管應(yīng)綁扎牢固，所有鋼質(zhì)部分均涂刷防銹漆。錨索體應(yīng)順直，無扭曲和扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，錨索體經(jīng)監(jiān)理工程師檢查合格后即可運輸?shù)藉^孔處進行安裝。嚴格按照設(shè)計的傾角和方位采用人工的方式將錨索體緩慢平順推進錨孔，下錨過程中嚴禁扭轉(zhuǎn)和抖動，下錨應(yīng)連續(xù)施工，避免中途停頓。

4.4 錨孔注漿

錨索注漿采用水灰比0.4～0.5的純水泥漿，水泥漿體強度為40MPa，水泥漿應(yīng)攪拌均勻。注漿壓力為2.0MPa，注漿方法為孔底返漿，當新鮮的水泥漿從孔口溢出時即可停止注漿。當孔口水泥漿出現(xiàn)回落現(xiàn)象時，應(yīng)在30min內(nèi)孔底壓漿2～3次，確保注漿飽滿。

4.5 錨索框架施工

錨索框架嵌入邊坡坡面深度為45cm，外露15cm?？蚣芊艠涌滩酆笃浠A(chǔ)底面鋪設(shè)一層厚度為2～5cm的水泥砂漿找平，個別架空部位采用C25混凝土補平。錨墊板、波紋鋼管和螺旋鋼筋按照設(shè)計要求與框架的鋼筋固定牢固，混凝土振搗應(yīng)密實。拆模后應(yīng)及時進行養(yǎng)護，養(yǎng)護天數(shù)不能低于7天。框架間設(shè)置變形縫，縫寬為2cm，填縫材料為浸瀝青木板。

4.6 錨索張拉鎖定

當框架混凝土強度和注漿體強度達到80%設(shè)計強度（驗收試驗錨孔應(yīng)達到100%設(shè)計強度）即可開始張拉作業(yè)，錨索張拉方法采用差異分步張拉，根據(jù)錨索長度和設(shè)計荷載計算出差異荷載△P1和△P2，3單元的錨索預應(yīng)力根據(jù)差異荷載補足后按照規(guī)定分5級加荷張拉。錨索正式張拉之前，應(yīng)先預張拉6根鋼絞線1～2次，加荷為15%的設(shè)計張拉荷載，使得鋼絞線完全平直及各部件相互之間接觸緊密。卸掉預張拉荷載，對長束鋼絞線補足△P1差異荷載進行張拉。隨后，對長束和中束鋼絞線補足△P2差異荷載進行張拉。補足差異荷載后，按照25%、50%、75%、100%和110%的設(shè)計張拉力（700kN）對6根鋼絞線同時分級加荷張拉，第5級荷載張拉應(yīng)持荷穩(wěn)定10～15min后卸荷鎖定。所有張拉過程中均應(yīng)測量出鋼絞線的伸縮量和錨頭位移，后者測量次數(shù)≥3次。最后一級持荷過程中，錨頭位移≤1mm。錨索鎖定后如果48h內(nèi)預應(yīng)力出現(xiàn)明顯損失現(xiàn)象，采用補償張拉來調(diào)整預應(yīng)力。

4.7 封錨

錨索鎖定后，采用砂輪機切除多余的鋼絞線，錨頭和錨墊板的空隙采用水泥漿填充飽滿，錨具和鋼絞線采用C25混凝土封頭。

5 錨索質(zhì)量檢測和邊坡監(jiān)測

錨索的長度經(jīng)實測均滿足設(shè)計要求。在試驗荷載達1050kN（1.5倍設(shè)計荷載）時，實測總位移量符合規(guī)范要求，錨索抗拔力滿足設(shè)計要求。張拉鎖定荷載作用下，錨索的伸長量符合規(guī)范要求，錨頭未破壞。錨索質(zhì)量檢測結(jié)果為合格。在高邊坡上按照設(shè)計要求設(shè)置4孔JCI～JC4錨索預應(yīng)力監(jiān)測孔和6孔ZK1～ZK6深孔位移檢測孔進行邊坡穩(wěn)定監(jiān)測，錨索預應(yīng)力值穩(wěn)定未見損失降低現(xiàn)象，深孔位移未見明顯滑動變形現(xiàn)象，邊坡巖體和錨墩未見明顯變形，在歷經(jīng)數(shù)次強降雨和暴雨惡劣氣候后，邊坡未見明顯變形現(xiàn)象，邊坡穩(wěn)定。

6 結(jié)束語

K91+877～K92+140段左側(cè)路塹高邊坡采用預應(yīng)力錨索框架防護方式，跟傳統(tǒng)拉力型錨索對比而言，壓力分散型錨索受力更為合理，錨固段荷載分布較均勻，在復雜地質(zhì)情況下能夠增大錨固力；注漿體受力狀態(tài)為受壓，注漿體不易開裂；各單位錨固段錨索長度不同，經(jīng)濟性良好。實踐表明，預應(yīng)力錨索框架是一種理想的高邊坡防護方式。