预应力锚杆框架护面在高边坡稳定防治中的应用

预应力锚杆框架护面在高边坡稳定防治中的应用

麻秋景

贵州地质工程勘察设计研究院贵州贵阳550008

摘要：对于公路工程的高边坡的稳定加固处理方法，当前较多采用的是几种常用的设计方法，如工程类比法、监测反馈法以及理论分析法，工程类比法是通过类比相似的水文地质条件的工程，根据已有的工程实践经验对现有的边坡进行锚固设计；通过定期的实地监测是监测反馈法，将监测到的数据加以收集，获得道路支护的反馈信息；其三是理论分析法，通过工程地质勘察报告，科学有效分析和推算路段，几种方法运用后，均能制定相应的支护设计方案。本文结合实际工程案例，对预应力锚杆框架设计的方法进行介绍，对工程的施工技术加以总结，将注意事项加以提示，期望能够为类似的高边坡的加固工程设计提供参考资料。

关键词：预应力锚杆；高边坡；固定设计方案

公路的高边坡工程中，在建设的过程中，往往存在山体下滑的情况，下滑力一旦超过抗滑力，则可能出现对公路高边坡的剪切面的破坏和滑移。在坚硬的岩体中，例如软弱结构的部分，如节理、裂隙、断层等部分，往往会出现多个滑面的剪切面，这部分的滑面是平面，含有砂性土，对这部分的滑面的处理可以采用大量削坡的方法，指导达到稳定的边坡角就可以了。还有的是通过设置支档结构的方法，这种方法，往往需要耗费大量的金钱和人力，而且要采用削坡或者挡墙的方法，在很多地区由于不经济会难以实现。这个时候，就可以采用锚杆支护的方法予以加固。该方法将地层与结构连接在一起，形成了共同工作的复合体，将拉力和剪力合理地加以运用，不仅能够提高滑移面的抗剪强度，还能组织山体的位移，减轻结构的自重，确保工程安全的同时，增加经济效益，该方法的社会效益和经济效益显著。在公路工程的边坡加固治理上被广泛采用[1]。

1工程案例

某高速公路路段地形较陡，自然边坡１０～４２°，该地段出露地层有坡残积层，下伏地层为页岩夹砂岩，受构造影响页岩强风化２～８ｍ，较破碎，在施工期间受地质因素、强降雨因素影响，公路右侧深挖路堑高边坡出现大面积滑塌，原设计坡面防护措施，例如镀锌网植草灌、路堑拱形骨架植草灌的方法不能完全应对滑塌的问题，因此采用了增加预应力锚索框架梁防护的技术进行了施工，共设置框架梁Ｃ３５钢筋混凝土２７４ｍ，新增墙面（坡面）锚索８０孔，补强加固高边坡岩体里程全长约１５０ｍ。

2预应力锚杆框架护面的合计

在设计的过程中，对锚固体系的设计要结合边坡的实际勘测情况进行，该工程中边坡的土体是堆积体或者奉化的破碎岩体，采用锚固体系整体受力稳定进行滑坡的固定，使用钢筋混凝土的框架作为反力的装置，理论上进行框架的三维空间的受力的计算。在实际工程设计上，采用简化设计的方法对竖梁和衡量进行规划，可以按照预应力加阶段和滑坡推力的处理方法，将竖梁作为滑坡推力主要承担部分，横梁作为联结构件，扩大地梁以及竖梁的滑坡推力，例如竖梁的承载面积可以占到70%，而横梁的载体面积可以占到30%。对横梁和数量的滑坡推力进行分组，简化每根锚索的节点，进行悬臂梁的设计，保证设计中材料的使用能够得到节省。

3施工流程及操作要点

3.1首先，架设钢管脚手架，采用横向脚手架的钢扣件连接的方法，每层的高度可以根据设计，将脚手架的排距设置为0.6米到1.5米。脚手架的每层的高度，根据设计要求，按照钻孔设计的方法，自下而上进行纵向间距的排列，按照顺线路的轴向，采用剪刀撑的方法，将脚手架进行整体稳定性的连接，立杆外侧要使用木质三合板进行围挡的封闭。高压绝缘板围挡的高度为4-6米，脚手架的顶端可以采用双层的安全网防护的方法，将围挡材料布设在外侧，设置之字形的爬梯作为脚手架的一端的路径，为施工人员上下提供方便。每层脚手架的内侧纵杆，采用螺纹钢预埋杆进行焊接，预留25毫米在边坡的坡面上，靠近坡面侧进行纵杆的布设。

3.2本工程张根据坡面图，设置了锚索孔的间距以及锚孔的位置，标示了锚索的级别、孔深以及编号，防止锚索发生错位。在进行钻机的钻进的过程中，将墙面的锚索空进行了排列，自下而上设置了8排，采用浅孔钻机，用于横梁的锚索空和倾斜泄水孔的钻进。孔深和孔径的钻进要求，均按照设计要求，例如墙面的锚索孔和泄水孔采用了轻型的地质钻机，要求钻机的定位要牢固和准确，钻进的角度采用特制的角度加以控制，保持钻进和开孔的速度低速，当钻机达到校核孔向的时候，针对每个孔的地层变化，钻进状态以及地下水的情况，将现场记录做好。

3.3进行锚索钻孔的时候，要注意采用从下先上到额顺序，进行锚索孔的下倾角进行施钻，角度一般为15度为宜。进行倾斜的深层泄水孔的施工，角度为10度左右为宜。进行墙面的1-3排的锚索孔以及包桩横梁的直径设置，一般为13厘米为宜。进行第4-8排的锚索孔的直径的设置一般为15厘米。对于锚索进行钻孔采用干钻，不能使用水钻。孔径的偏差范围在0-10厘米，锚索的空位允许的偏差为正负5厘米，锚索的长度允许的偏差为-3到10厘米左右。钻进的过程中如果发生了塌孔，则应该停钻并立即处理固壁灌浆，等到水泥砂浆初步凝结后，重新扫孔额钻进，达到锚固段的钻进深度后，禁止快速钻进，防止出现卡钻和掉钻的事故[2]。

3.4采用孔道内注满高压空气和清水的方法，在锚索孔成孔后将孔内残留物随水流带出，清孔完成后从孔道根部向孔口吹出高压空气，然后安放锚索，直到吹出的水为清水为止，用此方法清孔要进行２～３遍。

采用与设计孔径相同的钻头和标准进行锚索安装，在前期按照设计及规范要求进行锚索安装，制作完成后将钻头平顺推进，在监理旁站的条件下验孔，同时在验孔过程中进行编号，运用孔底返浆法严格按照规范实施，防止钢绞线弯曲时将一次注浆挤掉，要求清孔彻底，深度满足要求锚孔注浆采用水灰比约0.4～0.5的纯水泥浆，锚索安装时先将锚筋体的底端放入孔内，注浆锚索孔钻孔结束并经监理工程师检验合格后，进行下道工序。孔径、孔深检查钻杆，以保证锚固段的长度，同时复查锚索孔孔位、下倾角，并在注浆过程应认真做好现场施工注浆记录，全部锚索孔施工分项合格后，即可认为锚索孔施钻合格。

3.5钢筋制作、绑扎，钢筋制作、绑扎与锚杆预埋及框架梁外露部分控制在1.5m～2m之间，锚索钢绞线达到孔底后，所有梁体结构钢筋、预埋各种型号锚杆，人工缓慢均匀推进，向不得用力过猛，在绑扎结构钢筋前，均按图纸要求下料、制作。人工搬运至相应位置，卷扬机吊装绑扎。

3.6所有锚杆孔内均用Ｍ３５砂浆锚固剂锚固，锚杆预埋外露长度以不伸出框架梁与包桩横梁结构钢筋为宜，固定横梁及横梁钢筋笼，水平间距１．５ｍ，钻孔直径为４９ｍｍ，下倾角６°。包桩横梁与原桩身接触范围内，锚杆与框架梁设置２根短锚杆，横梁范围内锚杆钻孔长度为２．５ｍ，锚杆钻孔倾角０°、长１．５M。包桩横梁两端与锚索相接位置同样设置两根固定锚杆，锚杆且设置向上弯头，设置锚杆以固定结构钢筋，包桩横梁结构钢筋应绑扎牢固，用于固定包桩横梁及框架梁钢筋笼。

结语

每个高边坡施工前，都要求施工技术设计、施工工艺程序、安全质量管理施和施工方法以及劳动力组织要编制详实、合理，并对施工中的给出详细的说明和要求，例如在钻孔和灌浆过程中，必须自下而上开展施工，再例如预应力锚索张拉工序应采取分级张拉的方式，而且均要满足设计要求。

参考文献：

[1]李焰.预应力锚杆框架护面在高边坡稳定防治中的应用[J].江西建材，2015，（15）：130-130.

[2]宋军.高边坡防护中预应力体系的价值研究[J].江苏科技信息，2016，（10）：70-71.