预应力锚索在边坡支护工程中的应用

预应力锚索在边坡支护工程中的应用

吴挺

重庆巨能建设集团管理分公司重庆市401120

摘要：巴中工业园区建设项目高边坡较多，且高差较大，采用国内外比较成熟的桩板墙加预应力锚索加固高边坡技术，施工工艺科学合理，措施得当，处理后的边坡达到设计预期效果，取得了很好的经济和社会效益。

关键词：高边坡；桩板墙，预应力锚索；施工技术；应用

前言

在工程建设发展过程中，由于地理和地址情况的差异，在大型高边坡施工过程中，采用桩板墙加预应力锚索相结合的加固技术，不仅在经济、社会效益上显著，还可大大的减轻结构物自重，节省工程材料，减小占地面积，又能保证结构的安全和稳定，越来越得到广泛的推广和应用。

1、工程概况

巴中工业园区建设项目中边坡工程位于A道路下游，场地目前标高285.5m~300m，因规划建设，将在场地修建道路和停车场，边坡上部道路标311m—~320.5m，回填后最高边坡高度达19.5m，综合考虑该地区的水文地址条件、周边建筑、环境控制条件，采用桩板墙加锚索相结合的支护方式，在桩外侧在按照1：2的坡比回填，坡面采用网格护坡。

2、工程地质结构特征、水文地质条件

边坡主要为丘陵斜坡地貌，自然坡度最大42°，根据地质调查及钻探揭露，边坡标高285.5m以下主要为砂岩组成，各土层及岩性由上至下为素填土、强风化砂岩、强风化粉质泥岩、中风化粉质泥岩，厚度大于15米，各土层分不不均。场地地下水可分为上层滞水和基岩裂隙水，由于边坡地势较低，雨水季节四周的水将会向边坡内侧汇集，修筑边坡完毕后地下水的分部将发生变化。

3、边坡支护方案

受场地条件限制，所有支护桩采用人工成孔灌注桩加预应力锚索支撑，连接板内侧回填土至道路设计标高，外侧在原地貌标高上按照1:2坡比回填至309m标高，再做网格护坡和绿化，为增加支护结构整体性，桩顶设置截面尺寸为1.0m*2.5m的冠梁连接，连接梁之间设置300mm桩顶连接板。

根据设计要求，本工程共设计8根支护桩，8根锚索，挡板14米，支护桩断面尺寸2.0m*2.5m，平行于道路方向2.0m，垂直道路方向2.5m，桩长32m~32.5m（含1米冠梁），所有支护桩嵌入中风化粉砂质泥岩及以上不小于4m，桩身及冠梁混凝土强度均为C30。

桩身上设置预应力锚索一排，单根长度38m，其中锚固段8m，钻孔直径180mm，入射角度20°，锚索为7束15.2（1860Mpa）高强低松弛钢绞线，轴向拉力设计678.24KN，张拉锁定值400KN，水平预应力为300KN。

4、边坡支护工程施工

支护桩入土部分采用人工挖孔，地面以上采用现浇结构，并且地面以上支护桩高度大，人工成孔、高支模现浇混凝土施工难度大等，对施工及原材料的要求很严格，并且支护桩外立面、锚索施工，从原材料选择、支护桩的开挖及浇筑、锚索的制作、锚索孔精度、锚索安装、注浆、到锚索在支护桩上的张拉锁定都有很严格的工艺要求。

根据现场实际情况和地质情况，采用人工配合机械修坡，人工挖孔施工工艺成桩，锚索采用机械钻孔和压力注浆施工工艺，现浇混凝土制作挡板。

4.1支护桩施工

4.1.1清理地表，整平地面，根据设计坐标将桩孔位置准确测放在地面上，桩位在地面纵横误差≤5cm，同时测放边角点。

4.1.2根据桩孔孔口段土质情况将孔口挖至1.0m深时进行锁口混凝土施工，锁口高出地面0.2m，厚0.3m，锁口混凝土强度等级C20，用以防止下节井壁开挖时孔口沉陷、隔离孔口地表水等。

4.1.3为保证施工作业安全，挖孔采取隔孔跳跃方式人工进行，边开挖边采用C20钢筋混凝土支护，护壁深度1米，若地质复杂就缩短护壁长度。挖出的土石方采用固定人工挖孔井架，用机架钢丝绳吊运至地表。开挖时为减小对孔壁的扰动，土质地段人工用稿、楸进行，坚硬土质用锤、钎或风镐破碎，施工中随时检查孔径、垂直度及标高，每次开挖后都作好井身地质的观察和记录描绘地质柱状图，地质与设计不符时报请设计和监理工程师，并采取相应的处理措施。

4.2.2施工工艺

（1）钻孔前搭设作业平台，并要满足施工荷载要求，同时在钻孔时要有足够的稳定性。钻孔前要根据设计图测量点位固定并调整钻机位置，倾角允许误差＜5%内，锚孔位置误差不宜大于20mm。

（2）采用气动空压成孔，为保证锚索锚固长度，实际孔深大于设计0.5米。

（3）钻孔结束后，先采用按照设计孔深长度加1.0米的聚乙烯硬质塑料管，并在管端作好标记，检测孔的尺寸，满足设计要求后，立即用高压空气清空，经监理工程师验收合格后临时封堵，防止杂物落入孔内，然后进行下步施工。

（4）锚索在放入之前，应平直除锈，并做好编束，确保每根钢绞线顺直，下料长度大于设计1米。

（5）清孔完毕后立即将注浆管和锚索同时放入孔内，按照间距1米设置扩张环，两个扩张环之间按0.5米用铅丝把锚索和注浆管进行绑扎，并对外露钢绞线进行临时防护。

（6）采用M30水泥砂浆，水灰比经试验确定为0.48，注浆压力0.5Mpa,当孔口流出浆液时封堵孔口，一期注浆结束。注浆量根据理论计算和抽拔钢绞线看其实际压浆长度后确定，如发现浆液减少或收缩时应及时补浆。一期注浆结束12小时后进行二期压力注浆，注浆结束前要稳压5-10分钟，必要时可以加入一定比例的外加剂。

（7）张拉前先计算锚索各级张拉力及对应的千斤顶油压表读数，当锚索浆体强度达到设计强度75%后先按照20%进行预张拉，使其各部位接触紧密，钢绞线顺直，然后按照50%、75%、100%、110%四级进行分级整体张拉锁定，每级之间稳压时间大于10分钟。预应力张拉采用双控法控制，既张拉控制力为主，伸长值进行校核。实际伸长值与理论伸长值误差不大于6%。

（8）预应力筋锁定后48h内若发现有明显预应力损失大于锚索拉力设计值的10应进行补偿张拉。张拉锁定后须用机械切割余露钢绞线，严禁电弧烧割，并应留5-10cm外露钢筋，以防拽滑，最后用C20细石混凝土封锚头。防止锈蚀和兼顾美观。对要做锚索试验的暂不封锚待试验完成后再按要求进行封锚。

4.3挡板施工

（1）为保证挡板与桩的整体性，预先按照设计要求在抗滑桩施工时预埋连接钢筋，挡板钢筋与连接钢筋采用双面焊接，其余钢筋按照设计要求进行制作和安装。

（2）内外侧都采用木模板，安装前涂抹脱模剂，接缝拼装严密，对拉螺栓固定。

（3）采用常规浇筑混凝土，标号C30，浇筑过程中按照0.5-1米的高度进行振捣，确保混凝土密实。

5、抗拔试验和变形观测

5.1抗拔试验

锚索抗拔试验是在锚固完工后为了检验所施工的锚索是否达到设计要求而进行的检验，通常试验数量应不少于锚索总数的5%，且不少于3根。

验收试验最大荷载：为设计轴向力1.5倍，荷载分级施加并测读各级荷载下的伸长值。试验结果进行处理，并绘制试验荷载—位移（Q--S）曲线，见附图4.

锚索验收试验满足下列条件，就为合格：

1）验收试验所得的总弹性位移超过自由段长度理论伸长的80%，但小于自由段长度与1/2锚固段长度之和的理论弹性伸长。

2）在最大荷载作用下，锚头位移趋于稳定。

图4锚索性能试验(Q—S)曲线

5.2变形观测

由于无相关资质，所以委托第三方检测单位进行，在施工期间项目部为保证安全作业，设置3个点变形观测点，采用全站仪进行边坡变形监测2次，结果未超过设计和规范要求。

6、结语

预应力锚拉桩板墙突破了垂直边坡支护结构不与景观绿化联系的传统观念，将垂直边坡支护结构和景观绿化有机地融为一体，在整体性、结构安全、外观得到加强和美化的同时，利用结构空间置土绿化，达到结构与景观绿化的和谐统一，并且采用的预应力锚技术明显地具有工程成本降低、施工条件简单的优点。

参考文献

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