呂 濤 王治然

（重慶交通大學(xué)工程設(shè)計(jì)研究院有限公司， 重慶 400074）

0 前言

我國的城市與經(jīng)濟(jì)現(xiàn)今正處在快速發(fā)展的過程中，并且工程建設(shè)工作的范圍在不斷的擴(kuò)大，在越來越多的工程建設(shè)中不斷出現(xiàn)了需要進(jìn)行有效支護(hù)的高切坡。高切坡開挖過程中坡體內(nèi)部原有的力學(xué)平衡狀態(tài)會(huì)在人為施工的情況下受到破壞，進(jìn)而需要對(duì)高切坡進(jìn)行支護(hù)，通過支護(hù)促使坡體內(nèi)部各個(gè)點(diǎn)之間的應(yīng)力可以發(fā)生一定的調(diào)整，從而達(dá)到新的力學(xué)平衡狀態(tài)。在眾多邊坡防護(hù)技術(shù)的使用中，錨索加固是最為常見的一種外部加固方式。

1 壓力分散型錨索概述

1.1 壓力分散型錨索受力機(jī)制

用壓力分散型錨索主要是借助鋼絞線受力的方式，錨索的拉力通過壓力分散裝置轉(zhuǎn)換到注漿體上，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)注漿體受壓；與傳統(tǒng)的拉力型相比，壓力分散型錨索一般采用無粘結(jié)鋼絞線，不考慮鋼絞線與砂漿之間的粘結(jié)。在使用該方法加固邊坡時(shí)，借助錨頭的張拉施力將其傳遞到各個(gè)錨索的內(nèi)錨頭上，然后通過錨頭將其分散到各個(gè)承載體上，繼而在承載體的使用中將其通過壓力分散裝置，有效的將鋼絞線上的拉力轉(zhuǎn)變成為一種壓力，繼而將其傳遞到承壓板上，之后承壓板將所有的壓力都傳遞到其附近的水泥砂漿中，促使水泥砂漿可以在壓力的作用下，出現(xiàn)一些壓縮膨脹、變形等問題，這樣一來將一些應(yīng)力有效的傳遞到孔壁附近的巖土中，繼而促使巖土體不斷的提升最終的承受剪力[1]。

1.2 壓力分散型錨索在邊坡防固工程中的優(yōu)點(diǎn)

在施工中使用該技術(shù)與傳統(tǒng)的錨索不同，將其應(yīng)用在邊坡加固時(shí)，具有一定的優(yōu)勢(shì)所在，主要表現(xiàn)在下述方面中。首先，錨索的根部能夠承載的荷載比較大，在靠近孔口的方向上荷載就會(huì)逐漸變小，所以在加固施工開展中，針對(duì)于不穩(wěn)定的錨固體地層深部有著更多的優(yōu)勢(shì)，但是在實(shí)際的施工中，使用壓力分散型錨索不會(huì)出現(xiàn)粘結(jié)效應(yīng)弱化的現(xiàn)象，將粘結(jié)應(yīng)力非常均勻的分布在整個(gè)長度中。其次，當(dāng)漿體自身受到壓力之后，就會(huì)導(dǎo)致其灌漿體自身的不斷的向外擴(kuò)張，繼而提升了摩阻的強(qiáng)度，可以提供出更多的錨固力，強(qiáng)化了邊坡加固中的實(shí)際工程質(zhì)量。再者，在使用壓力型錨索的過程中，主要使用的是無粘結(jié)鋼線，其外表有著一層油脂層、熱擠PE護(hù)套等，可以在其表面形成一種有效的保護(hù)層，并且最大程度上提升錨索在使用中的防護(hù)與壽命。該技術(shù)與普通的錨索技術(shù)不同，當(dāng)壓力分散型錨索的鎖體就位之后，就可以開始注漿，整個(gè)工藝的開展比較簡單。最后，在使用錨固段長度相同的情況下，使用分散型錨索產(chǎn)生的塑形滑移前所產(chǎn)生的抗拔力，要高于普通的錨索，增加了壓力分散型錨索的適用范圍[2]。

1.3 壓力分散型錨索的作用原理

使用壓力分散型錨索與傳統(tǒng)的拉力型錨索之間是相似的，都是在依靠錨索體鋼絞線受力的作用下，但是使用壓力分散型的錨索，其在鋼絞線的外層中包裹了高密度的聚乙烯保護(hù)套，并且鋼絞線與防護(hù)套之間有著油脂保護(hù)，這樣就可以很好的減少鋼絞線與漿體之間產(chǎn)生的摩擦力，促使其無粘結(jié)現(xiàn)象出現(xiàn)，同時(shí)對(duì)鋼筋起到了一定的保護(hù)作用，同時(shí)加強(qiáng)鋼絞線的使用耐久性。只要中支架放置在錨索體中，且在一定的長度范圍內(nèi)，都可以保障力得到充分、均勻的分布。使用壓力分散型錨索，則是將錨索的鋼絞線末端安裝了擠壓套與承載板，對(duì)錨索注漿體的固結(jié)起到了積極的促進(jìn)作用。當(dāng)結(jié)束固結(jié)工作之后，就需要對(duì)鋼絞線進(jìn)行張拉，在這個(gè)環(huán)節(jié)中會(huì)出現(xiàn)一定的荷載，此時(shí)注漿體與圍巖之間的粘結(jié)應(yīng)力，也會(huì)通過錨索的使用將其作用力傳遞到巖土體中，實(shí)現(xiàn)了錨固范圍和被加固體之間錨固力的傳遞。在使用傳統(tǒng)的錨固過程中，主要使用的通過砂漿與鋼絞線的粘結(jié)，將鋼絞線的拉力傳遞到砂漿，再通過砂漿與穩(wěn)定巖土體的粘結(jié)將上述拉力傳遞至穩(wěn)定性巖土體中，而壓力分散型錨索是通過設(shè)置在不同位置的壓力分散裝置將鋼絞線的拉力轉(zhuǎn)換成對(duì)注漿體的壓力，再通過注漿體和穩(wěn)定巖土體之間的粘結(jié)實(shí)現(xiàn)力的傳遞。壓力分散型錨索的這種受力方式能夠?qū)⒆{體中的抗壓強(qiáng)度充分的發(fā)揮出來，同時(shí)使用該方法促使錨索的錨固力分布的更加均勻，降低了錨索在使用中存在的負(fù)荷，同時(shí)減少各種不利因素造成的影響，繼而提高了錨固能力[3]。

在壓力分散性錨索的使用中，錨固段分布了較多的承載體，并且每個(gè)承載體的安裝都有無粘結(jié)的鋼絞線，采取的都是一次性全孔注漿施工，這樣一來很好的縮短的施工的周期。同時(shí)每個(gè)錨固段單元是獨(dú)立存在的，相互之間的影響很小，可以減輕后期因?yàn)殄^索失效帶來的不利影響。在施加張拉荷載時(shí)，其使用的是無粘結(jié)的鋼絞線，所以在一定間距中的承載體，能夠?qū)⒖倧埨τ行У霓D(zhuǎn)換成為幾個(gè)承載體，繼而減少各種壓應(yīng)力的存在，這樣一來可以很好的削弱注漿體中存在的內(nèi)粘結(jié)應(yīng)力，促使錨固體育圍巖體之間的接觸面產(chǎn)生的應(yīng)力可以更加均勻的分布，同時(shí)也降低了其自身的峰值。所以，在施工中使用壓力分散型的錨索，可以更好的發(fā)揮出錨索周邊巖體所具有的抗剪強(qiáng)度，在同樣的情況下，比傳統(tǒng)的錨索有著更大的錨固力與防腐性能。

2 壓力分散型錨索在邊坡工程的施工工藝流程

2.1 壓力分散型錨索施工工藝流程

使用壓力分散型的錨索開展施工，必須要遵循施工開展的工藝流程，主要為毛孔鉆鑿、錨索制作以及錨索安裝等多種工序的開展與施工。在使用壓力分散型錨索施工之前，需要開展相應(yīng)的錨索基本試驗(yàn)，同時(shí)將試驗(yàn)得到的相關(guān)數(shù)據(jù)反饋到設(shè)計(jì)單位中，設(shè)計(jì)單位根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)校核原設(shè)計(jì)的可行性，必要時(shí)須對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整，以便保證壓力分散型錨索的有效性[4]。

2.2 壓力分散型錨索施工要點(diǎn)

錨索孔的測(cè)量放樣——在開展壓力分散型錨索施工之前，要嚴(yán)格的按照設(shè)計(jì)給出的相關(guān)的數(shù)據(jù)信息以及邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)圖開展放樣工作，當(dāng)施工結(jié)束之后，不僅要保障施工開展的效果，同時(shí)還需要考慮到錨墩使用的美觀性等多種因素。通常情況下，在結(jié)束了放樣工作之后，就需要使用鋼筋頭直接的釘?shù)狡旅娴腻^孔預(yù)留位置，繼而開展掛線檢查工作，這樣一來才可以保障最終的孔位之間的誤差不得以超過±50mm的距離。

鉆進(jìn)方式與過程——在施工開展中錨孔鉆鑿是整個(gè)錨索施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在實(shí)際的施工開展中，為了能夠提升施工開展的效率，同時(shí)保障施工最終的質(zhì)量，通常都會(huì)選擇使用潛孔沖擊式鉆機(jī)開展鉆孔工作。在實(shí)際的工作中，需要結(jié)合設(shè)計(jì)者提供出的相關(guān)數(shù)據(jù)資料，同時(shí)根據(jù)鉆進(jìn)過程中的速度、鉆機(jī)吹出的粉塵等多種情況，對(duì)各種問題加以及時(shí)的記錄，同時(shí)對(duì)鉆孔中的地層情況加以嚴(yán)格的觀察，觀看其是否符合最終的設(shè)計(jì)需求。并且在實(shí)際鉆進(jìn)的過程中，一旦施工出現(xiàn)塌孔、縮孔等現(xiàn)象，就需要停止后續(xù)的施工，對(duì)存在的問題加以及時(shí)的處理與固壁灌漿處理，等到所有的水泥砂漿已經(jīng)初步凝固之后，才可以繼續(xù)開展掃空鉆進(jìn)工作[5]。

錨索的檢驗(yàn)、制作與安裝——當(dāng)錨索鉆孔工作結(jié)束之后，需要對(duì)錨索孔展開一定的檢驗(yàn)，當(dāng)所有的檢驗(yàn)合格之后就可以開展后續(xù)的制作與安裝工作。在進(jìn)行檢驗(yàn)的過程中，需要在設(shè)計(jì)孔徑、鉆頭、標(biāo)準(zhǔn)鉆桿等條件下開展，并且要始終保持整個(gè)工作開展的平順性，切勿出現(xiàn)沖擊或抖動(dòng)現(xiàn)象。當(dāng)最終的檢驗(yàn)結(jié)果合格之后，就需要開展制作并安裝錨索。通常情況下，錨索的制作需要按照以下工藝流程開展，編束通知單、下料、安裝承載體……等。在開展錨索安裝工作之前，需要使用高壓風(fēng)的清洗方式，保障其找尋到的與錨孔號(hào)之間相對(duì)應(yīng)的錨筋，繼而在后期下索的過程中需要按照之前設(shè)計(jì)的傾角與方位開展施工，要時(shí)刻保障工作的平順開展，禁止在施工開展中出現(xiàn)抖動(dòng)、扭轉(zhuǎn)等現(xiàn)象[6]。

錨索注漿、封孔灌漿和封錨——當(dāng)完成了錨索安裝工作之后，需要對(duì)錨孔進(jìn)行注漿施工，根據(jù)需要選擇合適的注漿器具，同時(shí)在整個(gè)注漿過程中須保證設(shè)計(jì)要求的注漿壓力，常采取的是孔底反漿的方式展開錨索的水泥漿、水泥砂漿等注漿活動(dòng)的開展。在實(shí)際的注漿施工中，一旦出現(xiàn)了孔口溢漿的現(xiàn)象，并且保持有2min的時(shí)間，就可以停止施工。當(dāng)注漿施工結(jié)束之后，就要針對(duì)框架橋梁展開施工，當(dāng)其自身的預(yù)應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)的峰值之后，要做好相應(yīng)的記號(hào)，一旦在三天時(shí)間中都沒有出現(xiàn)異常，就可以開展后續(xù)的封孔灌漿施工。當(dāng)結(jié)束了封孔灌漿施工之后，需要使用手提砂輪機(jī)將多余的鋼絞線切除，繼而開展支模施工，最終時(shí)候混凝土完成封錨作業(yè)。

3 壓力分散型錨索在邊坡工程中的運(yùn)用

3.1 邊坡概況

重慶市某建筑邊坡位于場(chǎng)地北側(cè)，其中BC段邊坡長32m，最大高度34.11m（含坡頂已建重力式擋墻和樁板墻），本次支護(hù)高度最高約25m，坡向180°，為巖土混合邊坡，坡頂存在既有擋墻和道路，不具備放坡條件，邊坡安全等級(jí)為一級(jí)。土質(zhì)部分：由人工填土、粉質(zhì)粘土組成，最大厚度15.36m，根據(jù)鉆孔揭露及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查綜合分析判斷，邊坡巖土界面相對(duì)平緩，直立切坡后有可能發(fā)生土體內(nèi)部的圓弧形滑動(dòng)破壞。巖質(zhì)部分：按設(shè)計(jì)高程開挖后最高18.62m，該邊坡為切向坡，層面對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響?。粠r體中發(fā)育的兩組均與邊坡坡向呈大角度相交，對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響小。綜上：該段邊坡主要受巖土體自身強(qiáng)度控制，巖體類別為Ⅲ類，等效內(nèi)摩擦角取55°。

由于邊坡較高，不具備放坡條件，同時(shí)為了保證坡頂擋墻和道路的穩(wěn)定性，擬采用錨拉樁進(jìn)行支擋。鑒于坡頂有重要建筑物，按現(xiàn)行邊坡規(guī)范對(duì)樁后巖土壓力進(jìn)行修正后的水平分力3501.164kN/m。

3.2 邊坡支護(hù)方案

擬采用“樁板墻+壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索+排水”的綜合支護(hù)措施，具體布置如下：樁板墻采用b×h=1.5m×2.0m的樁，嵌固長度為7.0m，嵌固起算點(diǎn)為樁前排水溝溝底，相鄰兩樁的中心距不得大于3.0m。樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高為215.35m，具體標(biāo)高可結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定，原則上不得低于現(xiàn)狀地面標(biāo)高；錨索從樁頂以下2.0m開始布置，豎向間距3.0m，共布置7道錨索，傾角20°，錨孔250mm，壓注M35水泥砂漿。施加1500kN的水平預(yù)應(yīng)力，通過就算每道錨索的軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值分別為1800kN-2389.5kN之間，每孔布置27束—36束1×7φs15.2的無粘結(jié)鋼絞線，極限粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為450kPa，因此錨固長度需要13-18m，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通拉力型錨索要求的一般不大于8m的規(guī)定，因此不能采用普通拉力型錨索，擬采用壓力分散型錨索進(jìn)行支擋。采用分段錨固，共分成9-12個(gè)錨固單元，每段鋼絞線的根數(shù)均為3根，每段錨固長度均為2.0m，總的錨固長度為18-24m。

4 結(jié)語

隨著工程建設(shè)的發(fā)展，在寸土寸金的城市開發(fā)過程中，受地形和周邊建筑物的影響，復(fù)雜的高切坡越來越多，常用的支擋方案很可能已不再適用，在這種前提下研究新型支擋結(jié)構(gòu)尤為重要，壓力分散型錨索打破了常規(guī)拉力型錨索對(duì)錨固段長度有限制的要求，相比于傳統(tǒng)拉力型錨索其能實(shí)現(xiàn)分段錨固以便增加總的錨固長度，進(jìn)而其單孔錨索能夠提供更大的錨固力，在復(fù)雜的高切坡的支護(hù)應(yīng)用中具有重要的意義。