预应力长锚索在地震灾后滑坡体中的施工应用

预应力长锚索在地震灾后滑坡体中的施工应用

瞿明

瞿明

中铁二十局集团第一工程有限公司苏州215151

摘要：以G216线地震灾后K81处滑坡体锚索框架梁加固为例，重点介绍了预应力锚索在滑坡体治理中的施工工艺，提出了施工过程质量控制措施，可供类似工程参考。

关键词：预应力；锚索；滑坡体；施工应用

1工程概况

G216北起新疆红山嘴（口岸），南至西藏吉隆（口岸），是联系新疆和西藏的重要通道，也是中国和尼泊尔之间的一条国际运输主通道，更是我国“一带一路”战略南亚陆路大通道的又一主要组成部分。受2015年4月25日尼泊尔8.1级大地震的影响，地处喜马拉雅山脉南坡的高山峡谷区的G216线吉隆镇至热索桥段公路受损严重。崩塌、滑坡、泥石流等不良地质发育，致使地形、地貌发生重大变化，严重影响了吉隆口岸的建设以及中尼边贸往来运输车辆的通行。位于G216线里程K81处的大滑坡，滑坡区地层为第四系和前震旦系曲乡岩组地层，滑坡物质组成主要为块石土及破碎岩体，滑带为碎块石土，滑床为中风化片麻岩及块石土软弱带。

2施工方案

在地震灾后的施工应用中，预应力锚索施工能否快速加固，形成稳定的锚固受力体系，把对应急交通的影响降到最低，是整个施工方案选择的重点和难点[1]。

预应力锚索是通过对锚索施加张拉力以加固岩土体使其达到稳定状态或改善内部应力状况的支挡结构，锚索是一种主要承受拉力的杆状构件，它是通过钻孔及注浆体将钢绞线固定于深部稳定地层中，在被加固体表面对钢绞线张拉力产生预应力，从而达到施加固体稳定或限制其变形的目的，预应力锚固具有很强的灵活性和可塑性[2]。

但在西藏吉隆县至热索桥段，受地震影响大滑坡深度高，范围大，一般长度的锚索施工起不到应急和稳固的作用。结合灾害的变形特征、地层结构和保护对象，在滑坡治理中采用抗滑加固和长锚索坡面防护，以及路基加固和截排水的整体施工方案。

实际实施中，在抗滑加固里，除锚索抗滑桩以外，布置高10m锚索框架,坡比1：1，锚索长度：43-50m，锚固段进入中风化片麻岩10m以上，每片框架梁布置8孔锚索，每孔锚索采用7束1860级Φ15.2无粘结预应力钢绞线。[3]-[4]

3施工工艺

预应力长锚索施工工艺流程图见图1。

3.1钻孔

根据设计的孔位布置将锚孔位置准确放样在坡面上。针对滑坡体的岩层特点，潜孔钻成孔采用哈迈50型钻机和KG960型自行式液压潜孔钻车进行施工，在岩层破碎或松软饱水等易于塌缩孔和卡钻埋钻的地层中施工，采用钢管跟管钻进。

⑴钻孔就位

钻机就位时，要搭设满足相应承载能力和稳固条件的脚手架，根据坡面测放孔位，准确安装并固定钻机，严格认真进行机位调整和调试，确保锚孔孔位的纵横误差满足设计和施工规范要求。

⑵锚孔钻进

钻孔用辅助空压机进行干钻，禁止采用水冲钻进，确保锚索施工不致于恶化边坡岩体的工程地质条件和保证孔壁的粘结性能。钻孔速度根据使用钻机性能和锚固地层控制，防止钻孔扭曲和变径，造成下锚困难或其它意外事故。

图1预应力锚索施工工艺流程图

⑶钻孔过程

钻孔过程中对每个锚孔的岩层变化、钻进状态（钻压、钻速）、地下水等情况作好施工记录。如遇坍塌体地层松散、破碎时，应采用钢管套管跟进，使钻孔完整不坍；如遇塌孔缩孔等不良钻进现象时，立即停钻，及时进行固壁灌浆处理（灌浆压力0.1～0.2MPa），待水泥砂浆初凝后，重新进行钻进。

⑷锚孔成孔

钻孔孔位、孔深、斜度符合设计要求。为确保锚孔直径，要求实际使用钻头直径不得小于设计孔径。孔位误差不得超过±100mm，孔径允许偏差0～10mm。为确保锚孔深度，孔深不小于设计孔深，锚索长度允许偏差0～100mm，锚索的钻孔斜度（倾角）允许偏差±1°。

⑸锚孔清理

钻进达到设计深度后，不能立即停钻，要求稳钻1～2分钟，防止孔底尖灭、达不到设计孔径。在钻孔完成后，使用高压空气（风压0.2～0.4MPa）将孔内岩粉及水体全部清除出孔外，以免降低水泥砂浆与孔壁岩土体的粘结强度。除相对坚硬完整之岩体外，不得采用高压水冲洗。若遇锚孔中有承压水流出，待水压、水量变小后方可下安锚筋与注浆，必要时在周围适当部位设置排水孔处理。如果设计要求处理锚孔内部积聚水体，一般采用灌浆封堵二次钻进等方法处理。

⑹锚孔检验

锚孔钻造结束并经现场监理工程师检验合格后，进行下道工序。孔径、孔深检查一般采用设计孔径、钻头和标准钻杆在现场监理旁站的条件下验孔，验孔过程中钻头平顺推进，不产生冲击或抖动，钻具验送长度满足设计锚孔深度，退钻顺畅，用高压风吹验不存明显飞溅尘碴及水体现象。同时复查锚孔孔位、倾角和方位，全部锚孔施工分项检查合格后，即可认为锚孔成孔检验合格。

3.2锚索体制作及安装[5]

安装前，要确保每根钢绞线顺直，不扭不叉，排列均匀，除锈、除油污，对有死弯、机械损伤及锈坑处剔出。锚索在锚固段，对锚索束进行清污、除污处理，必须包裹钢丝防护套网（孔径5mm，钢丝直径1mm，采用非镀锌铁丝制作）。每隔1.0m设置一个对中支架，使锚索居中；自由段锚索束涂专用防腐油脂，外套Φ22mm的聚乙烯塑料管，套管两端10～20cm长度范围内用黄油充填，外绕工程胶布固定。张拉段锚索束应涂防腐剂。

安装锚索体前要再次认真核对锚孔编号，确认无误后用高压风吹孔，然后人工缓缓将锚索体放入孔内，用钢尺量出孔外露出的钢绞线长度，计算孔内锚索长度（误差控制在50mm范围内），确保锚固长度。

3.3锚固注浆

锚固注浆时，一次将锚索的锚固段和张拉段注满，不能留空隙。砂浆要采用经监理工程师验证后确定的施工配合比进行现场施工。实际注浆量以孔口浆液溢出浓浆作为注浆结束的标准。[6]

放入锚索束后应及时灌注M30水泥（砂）浆，注浆采用孔底注浆法，中途不得停注，注浆压力采用0.6～0.8Mpa，砂浆灌注确保饱满密实。第一次注浆完毕，水泥砂浆凝固收缩后，孔口应进行补浆，注浆材料宜选用水灰比0.4～0.45的纯水泥浆。注浆液应搅拌均匀，随搅随用，并在初凝前用完。

3.4锚索张拉、锁定及封锚

锚索张拉前，锚具工作台要和地梁同时浇筑成整体，锚具底座顶面（斜托面）与钻孔轴线应垂直，确保锚索张拉时千斤顶出力与锚索在同一轴线上。

⑴预应力张拉[7]

采用配套张拉设备，其中，辅助用的垫磴和斜托必须严格控制，按设计及规范要求施工，垫磴浇筑尺寸不得与设计值偏差1cm～2cm，其强度必须达到90%以上方可使用。（如遇垫磴下面悬空，应采用C30片石混凝土浇筑回填或直接用垫磴混凝土浇筑），斜托必须在其强度达到90%以上方可使用。锚垫板和螺旋筋，必须选用同锚具配套的产品。待锚索砂浆强度达到70%以上，方可进行预应力张拉。

①张拉时，加载速率不宜太快，宜控制在设计预应力值的0.1/min左右，达到每一级张拉应力的预定值后，应使张拉设备稳定一定时间，在张拉系统出力值不变时，确信油压表无压力向下漂移后再进行下一级，卸荷速率宜控制在设计预应力值的0.2/min左右。

②为控制锚具回缩等原因造成的预应力损失，锚索超张拉力控制为锚索设计拉力值的1.1倍。[8]

锚索张拉应分两次逐级张拉，第一次张拉值应为总张拉力的70%，两次张拉间隔时间不宜小于3～5天。自由段为土层时，超张拉值宜为15～25%；自由段为岩层时，超张拉值宜为10～15%。按对称张拉原则进行，必须待每根绞线张拉完一级后方可进行下一级的张拉。依次按此进行，直至张拉吨位。每次分级张拉时，除第一级需稳定10～15分钟外，其余每一级需要稳定2～5分钟，并对锚索伸长及受力情况做好记录，核实伸长与受力值的相符性。张拉时钢绞线受力要均匀。并做好分级绞线的标记。[9]

③在张拉时，应采用张拉系统出力与锚索体伸长值来综合控制锚索应力，当实际伸长值与理论值差别较大时，应暂停张拉，待查明原因并采用相应措施后方可进行张拉。

⑵预应力锁定及封锚

首先通过现场张拉试验，确定张拉锁定工艺。锚索的张拉及锁定分级进行，严格按照操作规程执行。在设计张拉完成6～10d后再进行一次补偿张拉，然后加以锁定。

补偿张拉后，从锚具量起，留出长5～10cm钢绞线，其余部分截去，须用机械切割，严禁电弧烧割。最后用水泥净浆注满锚垫板及锚头各部分空隙，然后对锚头采用C30砼进行封锚，防止锈蚀和兼顾美观。

锚索按从下到上的顺序进行张拉、锁定、封锚。

4质量控制措施[10]-[11]

4.1锚索钻孔的质量控制

⑴钻孔过程中遇到塌孔、严重失水、漏风等现象，造成钻孔困难时，应认真分析原因，当确定为地质缺陷时，应先进行围岩钻孔固结灌浆处理，以及加深钻孔，直至内锚段全部到完整岩体为止，同时锚索长度作相应调整。

⑵根据不同岩层来确定钻进速度；按布设好的孔位进行钻孔，钻孔时须保持设计角度的稳定，并随时加以检测。

⑶钻孔要根据岩层和地质情况用跟管钻进，为确保锚索长度，实际钻孔深度要大于设计深度1m。

4.2锚索注浆及张拉的质量控制

⑴施工过程中严格控制锚固段裂隙窜浆使张拉段缩短、地质裂隙受压闭合。

⑵对锚索夹片滑动，要卸荷后更换夹片重新张拉；锁定回缩量超标，采用单根钢绞线进行补偿张拉。

⑶锚索在灌浆过程经常遇到裂隙漏浆、堵管等异常情况，分别采用封堵裂隙、延长注浆时间、二次注浆等措施进行处理。

5结论[12]

预应力长锚索的应用对于地震滑坡体的加固处理具有快速成型、影响应急交通小的特点，为今后类似灾后重建施工积累了丰富的施工经验，具有一定的应用前景。

参考文献

[1]刘金，熊爱华，陈暠，等.深大基坑中的预应力锚索施工技术[J].建筑施工，2013（8）：691-692.

[2]李克金.可回收预应力锚索在深基坑工程中的应用技术研究[J].铁道建筑技术，2015（9）：99-102.

[3]程良奎.岩土锚固的现状和发展[J].土木工程学报，2001（3）：11-12.

[4]张力.预应力锚索结合全粘结锚杆在高边坡处理中应用[J].铁道建筑技术，2014（4）：99-102.

[5]吴庆忠.压力分散型无粘结预应力在高边坡治理中应用[J].石家庄铁道大学学报（自然科学版），2009，19（2）：109-111.

[6]于连营.温福铁路路堑高边坡预应力锚索锚固工程施工工艺[J].铁道建筑技术，2009（5）：75-78.

[7]中国工程标准化行业协会.建筑工程预应力施工规程：CECS180:2005[S].北京：中国计划出版社，2005.

[8]江正荣.建筑施工计算手册[M].2版.北京：中国建筑工业出版社，2007:723-724.

[9]刘国彬，王卫东.基坑工程手册[M].2版.北京：中国建筑工业出版社，2009：617-621.

[10]中华人民共和国交通运输部.JTGC20-2011公路工程地质勘察规范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[11]中华人民共和国交通运输部.JTGF90-2015公路工程施工安全技术规程[S].北京：人民交通出版社，2015.

[12]张新辉.商界高速公路路堑高边坡预应力锚索施工技术[J].城市建设理论研究，2011（16）.