1、淺談高邊坡預應力錨索施工【摘 要】武廣客運專線高邊坡支護中，大量使用了預應力錨索。在施工過程中，對原材料、施工工藝、質量控制、異常情況及地質缺陷處理等方面，采取了一系列嚴格措施，保證了工程高質量。【關鍵詞】高邊坡支護；預應力錨索；施工措施。預應力錨索屬于巖土錨固的一種，是通過埋設在地層中的錨索，將結構物與地層緊緊地聯鎖在一起，依賴錨索與周圍地層的摩阻力傳遞結構物的拉力或使地層自身得到加固，以保持結構物和巖土體的穩定。框架式預應力錨索加固技術是一門新型的結構物加固技術，這項技術是把預應力錨索的錨錠直接固定于框架結構上，使框架、預應力錨索和地基共同承擔加固結構物的荷載。它是通過鋼筋混凝土框架將錨索

2、巨大的錨固力傳遞給坡體，改變坡體應力狀態，調用坡體自穩能力的一種主動加固方法。由于該項加固技術與其它土體加固技術相比，具有造價低廉、施工簡單、加固效果顯著和適用面廣等優點，因而受到了國內外巖土加固界的極大關注，并已得到了廣泛應用。隨著我國高速鐵路、公路大規模的建設，預應力錨索框架技術開始應用于加固路塹高邊坡。此種結構體安全穩定，輕巧美觀，綜合造價及社會經濟效益明顯優于傳統的重型支擋結構。 本文就針對武廣客運專線高邊坡預應力錨索施工及質量控制進行論述。1.邊坡支護概況邊坡錨護施工，主要有預應力錨索208束、骨架護坡及山體排水系統等支護方式。最高達12 m的邊坡，邊坡坡比11.511.75。分三排

3、布置錨索，錨索均為端頭錨索，長度在1113.5 m 之間。（見圖1）2.原材料及張拉設備2.1原材料鋼絞線采用強度級別為1860MPa（ASTM41687a）的高強低松弛鋼絞線，直徑15.2mm，每根鋼絞線由5根5mm鋼絲組成。錨具采用柳州歐維姆建筑機械有限公司生產的OVM錨具。水泥采用525號普通硅酸鹽水泥。膨脹劑采用鄭州鋁城實業開發總公司水泥廠生產的AEA膨脹劑，減水劑采用廣東三水銀海化工有限公司生產的GYA高效減水劑和京冶JG2減水劑。鋼材由業主供應。2.2張拉設備采用穿心式千斤頂，預緊和單根張拉千斤頂為YC25型，錨索整體張拉千斤頂為YCW型。張拉設備采用柳州建筑機械總廠產品。3.施工

4、工藝及質量控制3.1檢查驗收程序端頭錨索：造孔測斜編束、穿束錨固段灌漿錨墩混凝土澆筑張拉張拉段灌漿外錨頭保護。對穿錨索：造孔測斜編束、穿束兩端錨墩混凝土澆筑張拉全孔灌漿外錨頭保護。終孔測斜、錨固段灌漿、張拉、張拉段灌漿4個工序為關鍵工序，由監理實行全過程旁站；編索、墊座混凝土開倉作為重要工序現場驗收簽證；其余工序則采取現場抽檢或巡視的方式控制。3.2錨索造孔錨索孔定位采用全站儀或經緯儀測量，在巖面上標出孔位，在排架平臺上標出后視點確定造孔方位。孔位誤差控制在10 cm以內，因地質缺陷、廢孔重造等原因調整孔位，在0.5 m內需經監理工程師同意，超過0.5 m需經設計認可。施工單位在鉆孔過程中采用

5、了分段測孔斜，進行及時糾偏的措施。錨索鉆孔要求干鉆，禁止開水鉆，以確保錨索施工不致于惡化邊坡巖體的工程地質條件和保證孔壁的粘結性能。為清除鉆孔及孔壁上附著的粉塵、泥屑，鉆孔完成后必須使用高壓空氣（風壓0.20.4pa）將孔中巖粉及水全部清除出孔外，以免降低水泥砂漿與孔壁巖體的粘結強度，保證孔內干燥和孔壁的干凈粗糙；鉆孔完成并清洗干凈后，應對孔口進行暫時封堵，不得使碎屑、雜物進入孔口。 錨孔下傾與水平夾角為15°，允許誤差±1°，為確保錨孔深度，實際鉆孔深度不小于設計長度且不大于設計長度的1，當有不可排出的松散物時，應考慮松散物所占據孔的深度。 鉆進過程中應對每個孔

6、的地層變化，鉆進狀態（鉆壓、鉆速），地下水及一些特殊情況作現場記錄，如遇地層松散，破碎時，應采用跟套管鉆進技術，以使鉆孔完整不坍。如有地下水從孔口溢出時，應采用固結注漿，以免錨固段注漿體流失或強度降低；如遇坍孔，應立即停鉆，進行固壁灌漿處理（灌漿壓力0.10.2Mpa），待水泥砂漿初凝后，重新掃孔鉆進。3.3錨索編制安裝錨索采用滿足設計要求的高強度、低松弛鋼絞線制作，不應有死彎。自由段內鋼絞線用注黃油的熱縮管包裹，在錨固段與自由段交界處要注意綁扎牢固。自由段每隔2m設置一道定中件，以保證鋼絞線的順直，錨固擴張件與緊固件采用16號鉛絲繞制，不少于兩圈。錨索制安流程圖如下：錨索制安流程圖入孔編號設

7、置導向帽綁扎成束安鋼箍環、隔離架架除銹、防腐下料 3.4錨索錨固段灌漿錨固段灌漿，采用孔底返漿進行注漿，注漿管應隨錨體一同送入孔底，在注漿時邊注邊拔，使注漿管始終有一段埋于注漿液中，直到注滿；當孔中存有積水時，注入的漿液會將積水全部排出，待溢出漿液的稠度與注入漿液的稠度一樣后再抽出注漿管，注漿壓力0.3Mpa。壓力0.60.8 MPa，回漿管回濃漿后并漿壓力0.2 MPa，注漿時間30 min。灌漿結束標準，主要以灌漿量大于理論耗漿量，回漿比重不小于進漿比重，且孔內不再耗漿為控制依據；灌漿過程中對耗漿量、止漿環氣囊壓力及回漿壓力等諸項數據進行仔細的檢查，若耗漿量過大、氣壓或回漿壓力偏小，判斷可

8、能存在地質缺陷、裂隙漏漿等異常情況，則必須作進一步的分析檢查。3.5預應力錨索張拉（1）張拉工序包括：錨具安裝單根預緊分級整體張拉鎖定。（2）張拉噸位。預緊采用多遍循環預緊方式，單根預緊噸位30 kN。每根鋼絞線以兩遍預緊伸長的增量不超過3 mm為限，超過3 mm的鋼絞線則進入下遍循環繼續預緊。（3）預張拉后采用整體張拉，按設計張拉力的25、50、100、115逐級張拉。為克服預應力蠕變損失，在張拉完畢610天后應進行一次超張補償張拉。（4）穩壓持荷時間：分級穩壓5 min，最后一級穩壓10 min鎖定。（5）張拉工藝及質量控制。張拉是預應力錨索施工的關鍵工序，張拉噸位以張拉力控制為主，采用張

9、拉力與伸長值同時控制的雙控標準，若張拉伸長量的實測值未超出計 算值（5，10）允許偏差范圍，則符合規范要求。通過伸長值的校核，可以綜合反映張拉力是否足夠，以及預應力筋是否有異常現象等。若實測值超出允許偏差范圍，則暫停張拉，分析原因，采取措施予以調整后，方可繼續張拉。此外，在錨固鎖定時檢查預應力筋的回縮值，以免由于錨固鎖定引起的預應力損失超過規范要求。張拉工序出現的夾片滑絲、實測伸長值超標等異常情況均及時發現，明確處理措施。處理方法包括更換夾片重新張拉、單根補償張拉、整束錨索返工等。在錨索張拉符合要求或出現異常情況但經處理符合要求之后方準許進入下道工序。3.6錨索張拉段灌漿張拉段灌漿原材料檢查及

10、取樣檢測與錨固段灌漿漿材的質量控制相同。錨索在張拉鎖定后即進行張拉段灌漿。灌漿壓力，0.20.7MPa；結束標準，并漿時間30 min，實際耗漿量大于理論耗漿量，回漿比重不小于進漿比重，且孔內不再耗漿。技術人員全過程旁站知道，檢查漿液按配合比拌制及原材料符合要求，對比進、回漿比重，回漿比重達到進漿比重開始計算并漿時間，檢查核實耗漿量，確認灌漿結束前孔內不再耗漿。對于灌漿過程中出現的裂隙漏漿、持續耗漿等異常情況，施工單位采取封堵裂隙、延長并漿時間進行處理，直至符合要求。3.7錨頭封堵混凝土澆筑外錨頭保護是錨索施工最后一道工序。錨索在張拉鎖定，并完成封孔灌漿后，將錨索外露鋼絞線預留50 mm長度，

11、其余采用手持砂輪切割機切去。鋼絞線、工作錨進行清洗、墊座混凝土鑿毛處理后，用混凝土封閉保護錨頭。4.施工過程中出現了的問題、原因分析及處理辦法4.1地質原因由于預應力錨固技術在實際工程中處于大力推廣和發展階段，在施工過程中經常遇到地質缺陷問題，在施工中通常采用下列方法進行處理：（1）錨索施工過程中應加強對鉆孔巖粉、回風、進尺速度、塌孔、沖孔、沖洗孔回風、回水等現象的觀察和記錄，以利于技術人員分析是否需要進行固結灌漿處理。鉆孔過程中遇到塌孔、嚴重失水、漏風等現象，造成鉆孔困難時，應認真分析原因，當確定為地質缺陷時，應先進行圍巖鉆孔固結灌漿處理，如錨索孔發現鉆進速度加快，同時有失水、漏風現象，可能

12、出現裂縫或斷層。需進行固結灌漿再掃孔處理。如該處設計為錨頭錨索而內錨段孔仍存在地缺陷時，經設計人員認可后加深鉆孔，直至內錨段全部到完整巖體為止，同時錨索長度作相應調整。（2）錨孔圍巖灌漿實質上就是利用錨孔進行深孔固結灌漿，當錨孔為豎孔時，為了簡化施工工藝，可采取自下而上分段灌漿，當錨孔為水平孔或仰孔時，可在孔口安設灌漿塞，全孔一次灌注，灌漿壓力為0.3 MPa，水泥標號不低于325級，濃漿進，濃漿出，在0.3 MPa灌漿壓力下，灌漿段吸漿量小于0.4 Lmin，延時30min即可結束。灌漿過程中若灌入量較大且不起壓，可間歇12 h后再灌。（3）實踐證明，錨孔圍巖灌漿，認真施灌一次效果已很顯著，

13、多次簡單地重復施灌，往往延誤工期，造成浪費，效益也提高不多，如遇一次施灌效果不能滿足設計要求時，可采用下列補救措施：提高水泥細度，改善漿液可灌性；改用化學灌漿。（4）錨孔圍巖灌漿時，如遇地質條件差，發生嚴重串孔時，將形成大面積承受灌漿壓力的危險局面，對抗滑、抗傾覆穩定極其不利，故該項灌漿應優先采用單孔單灌，即灌一孔再鉆相鄰孔。若效果仍未達到設計要求，則可采用：充水平壓，將串通的孔逐孔充水，也可阻塞孔口將孔內積水低壓循環，既可減少串漿可能，又可將小量串漿立即沖出去，避免在孔內沉淀；先臨時封堵鄰孔，待灌漿結束后，再對鄰孔進行掃孔，嚴重串孔時，應會同監理、設計人員研究，并采取有效的補救措施。（5）錨

14、孔圍巖灌漿后，還須掃孔，恢復錨索孔道的正常作用。掃孔時間的選擇，首先應考慮不損壞縫內充填的水泥結石，其次是在易于掃孔作業，齡期太長，強度增高后，將加大掃孔工時，增加造價，具體掃孔時間，可通過試驗選定，一般以13 d為宜，掃孔后的鉆孔應沖洗干凈，孔內不得殘留廢渣，掃孔深度和錨索長度仍按原設計圖紙施工。（6）當巖面高低不平，以及破碎極為嚴重，尤其是各種裂隙交錯發育，使邊坡巖體的穩定性大為降低，更為嚴重的是孔口有大量風化巖體的存在，撬除孔口危巖，加大框架與巖體的接觸面和張拉噸位適當降低。4.2施工原因（1）錨索張拉伸長值超標。張拉實測伸長值超出計算值（5，10）。出現伸長值異常的原因包括：錨固段裂隙

15、竄漿使張拉段縮短、地質裂隙受壓閉合等。處理方法包括：確認為地質原因造成伸長值異常而保留使用、整束錨索返工等，經過處理的錨索均能滿足設計要求。（2）錨索夾片滑動或鎖定回縮量超標。出現夾片滑動或鎖定回縮量超標現象。出現異常的原因包括：個別批次的錨具夾片加工缺陷、鋼絞線被塵粉粘染等，處理方法包括：卸荷后更換夾片重新張拉、單根鋼絞線補償張拉等，經過處理的錨索張拉噸位達到設計要求。（3）錨索張拉段灌漿異常情況。在灌漿過程經常遇到裂隙漏漿、堵管等異常情況，分別進行了封堵裂隙、延長并漿時間等處理或增補錨索。5.錨索預應力損失分析及防治措施5.1錨索預應力損失顯著現象及原因（1）現象：預應力錨索施工完畢后預應

16、力筋松弛, 應力值達不到設計值。（2）原因分析：錨具滑絲或鋼絞線(鋼絲束)內有斷絲。鋼絞線(鋼絲)的松弛率超限；量測表數值有誤，實際張拉值偏小；錨具下混凝土局部破壞變形過大；鋼索與孔道間摩阻力過大。圍巖發生位移以及鋼絞線松弛；混凝土的干縮、徐變，巖體的流變等因素的影響。錨具變形與壓密、預應力筋回縮和接縫壓密引起的應力損失。5.2整治預應力損失實施程序預應力錨索的錨固荷載及其變化規律是保證邊坡加固效果的重要因素,在詳細分析影響預應力錨索長期荷載變化因素的基礎上,進一步根據大量現場長期監測資料的統計分析,提出了預應力錨索長期荷載的變化規律及預測.預應力錨索的錨固荷載的變化可以分為3個主要階段,即快

17、速下降階段、波動變化階段與穩定變化階段;控制預應力錨索錨固長期荷載的因素主要為鋼鉸線松弛、巖體蠕變、溫度變化等.將提出的預測對實際工程中的錨索進行了預測,才得出了較為一致的結果。5.3實施的具體措施（1）減少錨具變形與壓密、預應力筋回縮和接縫壓密引起的應力損失， 可采用超張拉的方法彌補其產生的應力損失;注意選用變形值較小的錨具,對于短小構件尤為重要。（2）對圍巖條件的觀察。必須將錨頭錨于堅硬的巖體中,使錨索有穩定的根基。外錨端也必須堅實,以避免應力集中區巖體徐變過大,增加應力損失。（3）選擇適宜的時間對錨索張拉或補償張拉。首先在安裝時進行超張拉,并持荷一段時間,如果反復超張拉二次,效果更為顯著; 更重要的是在施工后,應在部分初期應力損失完成后,進行補償張拉,且張拉時間不宜拖得太久。一般在330 天進行較合適,補償張拉次數越多