结合工程实例探析高速公路边坡防护中预应力锚索施工技术

摘要：在高速公路的高边坡防护中应用预应力锚索是一种较为常见的方法，本文以某高速公路边坡预应力锚索施工为例，提出预应力锚索在路基边坡中的施工技术，详细总结了其施工工艺流程及施工注意事项。

关键词：路基边坡；路基；预应力锚索；边坡

中图分类号：U445.4文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

1工程概况

某高速公路合同段起讫里程K29+860～K36+300，路线全长6.44km。按双向四车道高速公路标准建设，设计车速为80km/h，设计荷载采用公路-I级。本合同段主要工程项目为隧道工程、桥涵工程、路基挖填、防排水工程及防护工程等。其中，路基工程含路基挖土、石方1423478m3，挖淤泥13.9万m3，光面爆破3506.7m3，控制爆破石方30 476m3，路基填方67万m3以上；针对本高速公路的边坡问题，对其采取预应力锚索设计以达到公路边坡的防护作用。针对该高速公路ZK31+500～ZK31+638段左侧边坡，边坡设计最高为5级，各级边坡设计坡率及防护加固工程措施为：第一级1∶0.75～1∶1.25，预应力锚索框架、非预应力锚杆框架等防护；第二级1∶0.75～1∶1.25，预应力锚索框架与镀锌网植草灌或客土喷播植草灌交错，交错间距8.0m；第三级1∶1.0～1∶1.25，预应力锚索框架与客土喷播植草灌交错，交错间距8.0m；第四级1∶1.0～1∶1.25，客土喷播植草灌；第五级1∶1.25，客土喷播植草灌。

2 施工技术分析

预应力锚索（杆）施工主要包括施工准备、锚孔钻造、锚筋制安、锚孔注浆、砼结构钢筋制作与安装、混凝土浇灌、锚孔张拉锁定和验收封锚等工作流程。其中有两个主要环节，一是锚孔成孔，二是锚孔注浆，其中锚孔成孔的技术关键是如何防止孔壁坍塌、卡钻；注浆的技术关键是如何将孔底的空气、岩（土）沉渣和地下水体排出孔外，保证注浆饱满密实。在注浆浆体与台座混凝土强度达到设计强度80％以上时，方可进行张拉锁定作业。锚斜托台座的承压面应平整，并与锚筋的轴线方向垂直。锚具安装应与锚垫板和千斤顶密贴对中，千斤顶轴线与锚孔及锚筋体同轴一线，确保承载均匀。

2．1 预应力张拉前后做技术交底工作

施工现场配置具备预应力施工知识和正确操作的项目部施工技术人员，张拉机械操作人员必须经培训合格。施工现场具备确保全体操作人员和设备安全的必要的预防措施。实施张拉时，应使千斤顶的张拉力作用线与预应力筋的轴线重合一致。同时在锚索正式张拉前，应取10％～20％的设计张拉荷载，对其预张拉1～2次，使其各部位接触紧密，钢绞线完全平直。对于压力分散型锚索，因各单元锚索长度不同，张拉应注意严格按设计次序分单元采用差异分步张拉，根据设计荷载和锚筋长度计算确定差异荷载，并根据计算的差异荷载进行分单元张拉。压力分散型锚索各单元差异伸长量和差异荷载增量计算公式（以三单元共六束压力分散型锚索为例）如下：

差异伸长量：

差异荷载增量：

式中：

L1，L2，L3———分别为第一 、二、三单元锚索的长度，且L1>L2>L3；

ΔL1，ΔL2，ΔL3———各单元锚索在给定最终张拉（设计锁定）荷载作用下的伸长量；

ΔL1-2，ΔL2-3———各单元锚索在给定最终张拉（设计锁定）荷载作用下的差异伸长量；

σ———给定最终张拉（设计锁定）荷载作用下钢绞线束应力；

P———给定最终张拉（设计锁定）荷载作用下单根钢绞线束荷载；

A———单根钢绞线束的截面面积；

E———钢绞线的弹性模量；

ΔP1，ΔP2———分步差异张拉之第一、二步级张拉荷载增量。

锚索的预应力在补足差异荷载后分五级按有关规范或规定施加，即设计荷载的25％、50％、75％、100％和110％。在张拉最后一级荷载时，应持荷稳定10～15min后卸荷锁定。锚索锁定后48h内，若发现明显的预应力损失现象，则应及时进行补偿张拉。

2．2 预应力锚索张拉过程

对预应力筋和锚、夹具的安装检验；张拉设备由有资质的试验单位进行标定，确定油压与张拉力关系公式。通过搭设张拉操作平台，采用钢管支架加木板搭设平台放置千斤顶。安装工作锚板，夹片，并将夹片轻轻敲实，然后安装千斤顶、工具锚、夹片。安装时使千斤顶与锚垫板垂直。张拉时开动油泵，给千斤顶张拉油缸缓慢供油，直至油压设计值。预应力筋的张拉采用以应力控制为主，伸长量为辅。

张拉完成后采取锚固，轻轻松开油泵截止阀，使油压缓慢降至零，则完成了对钢绞线的锚固。油泵向回程油缸供油，活塞慢慢回程到底。卸下工具锚。千斤顶、限位板。张拉最终锁定后将锚具外多余的钢绞线须用机械切割，并应留长5~10cm外露锚索，以防滑落。采用砂轮机切断，严禁使用电弧切割，以免火花烧伤接触处的钢绞线，降低强度。

3施工注意事项

对于高速公路路堑边坡土石方开挖施工，应严格按照具体有关设计要求进行。对于设有锚固工程的边坡工程开挖，严格按照从上至下的开挖施工顺序逐级开挖，待上级边坡锚固工程全部实施并产生加固作用后方可进行下级边坡的土石方开挖作业，逐级开挖，逐级加固，直至全部防护工程结束，确保坡体稳定和结构安全。尤其对于陡坡加固段边坡，除要求严格按“开挖一阶，加固一阶”的原则进行外，其单阶施工工序如下： 开挖上部4m，施打预应力锚索（杆）注浆，至龄期后30#槽钢预张拉开挖下一个4m坡面，同上施工坡面锚索（杆）并预张拉至全阶坡面浇筑框架梁（跳开分片解除，浇筑砼3～7d后预张拉30%～50%）框架梁砼达到强度张拉至设计吨位施工下一阶坡面。

锚索（杆）预张拉方法一般是采用轨枕或槽钢等构件作为坡面反力抑制结构，预张拉宜在锚孔注浆施工完成7d后进行，预张拉力值不超过设计拉力值的30％。框架和地梁砼施工时，应按设计框架或地梁间隔分批解除预张拉，严禁大面积一次性解除。逐片解除，逐片浇灌框架或地梁混凝土，并及时按设计要求进行张拉锁定，必再时在地梁或框架混凝土浇灌完成7d后进行预张拉，预张拉力值不超过设计拉力值的50％。张拉时油泵的使用方法

张拉时，开动油泵，张拉油缸进油后退，张拉钢绞线束；同时调节节流阀，以控制油压高低和张拉速度。在活塞外伸时，工具锚夹片可自行夹紧钢绞线。工作锚中的夹片此时因受限位板的支托，只可被带出一些而不会很多。当活塞行程还余10～20mm时 ，立即停止供油 ，此时可将节流阀回旋 ，同时回转截止阀。由于钢绞线的回缩，活塞将备拉回若干毫米，这时工作锚的夹片被带入而自行夹紧。关闭截止阀，节流阀控制升压，活塞回程，留10～20mm即可停泵，至此完成一次张拉循环。如果钢束较短，可一次达到张拉控制应力σk；如果钢束较长，一次达不到要求，则必须进行二次张拉，每一轮的初始油压为上一轮的最终油压。此时，自动工具锚的夹片已与锚板自行脱离，因此二次张拉前需将工具锚夹片重新推入工具锚板锥孔中，重复以上动作，反复张拉，直到达到设计要求为止。

若有滑丝现象，则采用千斤顶和卸荷座，将卸荷座支撑在锚具上，用千斤顶张拉滑丝钢绞线，直至将滑丝夹片取出，换上新夹片，张拉至设计应力即可。同时针对断丝的处理，应当提高其他钢丝的控制张力作为补偿，但在任何情况下最大超张拉力不得超过0.8Rby（钢绞线）。换束、卸荷、松锚，换束、重新张拉至设计应力值。另外在张拉过程中为防止工具锚退不下来的情况，在安装工具锚时，在锚环内壁涂退锚灵。

4结语

通过对某高速公路某标段地质灾害的调查，对其采取预应力锚索抗滑支挡结构进行治理，详细地总结了预应力锚索的工程施工现场检测及其相应的施工工艺，为同行提供参考。

参考文献

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