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1、高边坡承压板锚索施工技术张艳兵(中铁隧道路桥工程处，安徽黄山241700)摘 要：预应力承压板锚索防护用于高边坡防护工程是目前较为普遍使用的方法。结合合福高铁工程实例 ，详细介绍了运用预应力承压板锚索对路堑高边坡进行防护的施工方法。并对锚索施工工艺流程、施工注意事项和施工技术措施等进行了一些探讨。关键词 ：预应力；承压板锚索；锚索张拉 ；路堑边坡；施工工艺1 工程简介合福高铁八标段位于安徽省黄山市境内，沿线以低山地貌为主，地形起伏较大。丘坡，自然坡度2030，植被发育，辟为灌木丛。基岩局部裸露 ，覆土一般较薄 ， 厚 02m，局部低洼处较 厚，厚 28m。DK318+140.00DK318+4
2、69.36段路基工程全长329.36m，路堑右侧最高边坡高度约为40m。岩性主要为1 Pt2n千枚岩，灰褐色，风化不均匀，全风化强风化，局部夹有风化岩块，边坡稳定性较差。2 承压板锚索的工作原理及作用机理2.1 锚索的工作原理预应力锚索适用于构造发育的岩质路堑高边坡、顺层及滑层地段，软硬质岩互层路堑高边坡等边坡加固工程，主要解决破裂面至土体临空面之间破裂土体的稳定。同时，设计锚索后减少对原状土的挖方数量，保护了生态环境，所以锚索是的一种特殊挡防结构。其作用原理是：依靠对锚索 的张拉预应力，用锚具锁定在承压板身上，锚索产生的反作用力通过桩承压板传递到破裂土体 ，使破裂土体在外力作用下稳定，锚索预
3、应力一头靠锚固段承受，另一头靠承压板承受，中间穿过破裂土体。2.2 承压板预应力锚索在高边坡防护中的作用（1）锚索进入山体后将破碎分化的分散岩体穿集在一起，是破碎岩体串成一体形成一个整体，达到稳定的效果。（2）锚索进入山体与端头连接在一起，使整个边坡形成了骨架结构，从锚固段到自由端整体形成一个内锚外拉的骨架结构。（3）锚索孔内锚固端注浆后与周边岩体组合成一体，与山体整体受力。3 承压板锚索施工工艺及施工方法3.1 施工参数DK318+143.0+314右侧一级、DK318+152.0+257.5右侧二级、DK318+162.0+229.5右侧三级路堑边坡采用承压板锚索结合基材植生防护。锚索纵、
4、横向间距2.5m。每孔锚索均为3束钢铰线，钢绞线用1860级高强度低松弛钢绞线，直径15.24mm，锚索锚具采用OVM15-3型；锚索预应力锁定吨位为300kN，锚索倾角15，锚孔孔径130mm，锚索自由段采用 塑料 套管隔离 防护 ，裸露部分需作防腐 处 理 ，全孔范围内采用 M40水泥砂浆灌注，注浆压力 06 08MPa。承压板采用C35钢筋混凝土现浇，截面尺寸为1.0m*1.0m。锚墩采用C30钢筋混凝土,孔内灌注M40水泥砂浆，孔深一级、三级边坡为13.2m、二级边坡为15.2m；锚索钻孔采用 110 钻孔 ，每孔锚索设计锚固段长度为6m。3.2 施工设备配置(见表 1)表1 承压板锚
5、索施工主要设备机具配备表序号机械设备名称规格及型号数量备注1空压机LGY-12/13G1台2注浆机UB-8K1台3钻机KQD-1001台4吊车25t1台5砼灌车8m3 1台6千斤顶及配套高压油表YCW100B1台张拉锚索用3.3 承压板锚索施工工艺及施工方法3.1.1 施工工艺锚索承压板施工工艺流程坡面整理确定孔位钻机就位调整角度钻孔清孔编索安装锚索 承压板及外锚墩施工注浆张拉3.3.2 施工方法及要求(1)锚孔测放：边坡施工边挖边加固，即开挖一级，防护一级 ，不得一次开挖到底。根据路基工点设计图，按设计要求用全站仪将锚孔位置准确测放在坡面上，孔位误差不得超过20cm。具体方法为：边坡刷坡到位
6、后由测量组进行复核，测定坡脚线及坡顶线，并复核坡脚和坡顶的高程。每隔10m进行测量定点，定点采用木桩定位，用砂浆将木桩固定，严格确定每个木桩的平面位置和高程，然后沿着纵向拉线，再沿着坡面分段拉线复核。局部不满足要求的地方需重新刷坡，采用风镐手动凿除。坡率满足要求后采用人工清理边坡，清除石头、杂草、垃圾等杂物然后平整坡面、使坡面顺畅，不能出现边坡凹凸不平、松垮现象。特殊困难场地需调整孔位时，需经设计监理单位认可，在确保坡体稳定和结构安全的前提下，适当放宽定位精度或调整锚孔定位。(2)搭设脚手架：采用42钢管脚手架搭设作业平台，搭设脚手架必须满足相应的承载能力和稳固条件。脚手架沿坡面纵横向必须设置
7、扫地杆，扫地杆必须与地面密贴，并采用16钢筋与坡面固定。平台钢管与扫地杆之间连接处必须采用扣件连接牢固，平台横向连成整体，确保稳固。(3)安装钻机 、钻孔 ：根据坡面测放孔位，准确安装固定钻机，并严格认真进行机位调整 ，确保锚索孔开钻就位纵横误差不得超过50 mm，高程误差不得超过100 mm，钻孔倾角和方向符合设计要求，孔位允许误差不得超过100mm，锚孔的倾角误差不超过1%。锚索与水平面的交角设计为15。钻机安装要求水平、稳固，施钻过程中应用罗盘仪控制钻孔方向。钻孔要求干钻，禁止采用水钻，以确保锚索施工不 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
8、层严格控制 ，防止钻孔扭曲和变径，造成下锚困难或其它意外事故。钻进过程中对每个孔的地层变化，钻进状态 (钻压 、钻速)、地下水及一些特殊情况作好现场施工记录。如遇塌孔缩孔等不良钻进现象时，须立即停钻，及时进行固壁灌浆处理(灌浆压力 0102MPa)，待水泥砂浆 初凝后，重新扫孔钻进。钻孔孔径、孔深要求不得小于设计值。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。为确保锚孔深度，要求实际钻孔深度大于设计深度 02m以上。(4)清孔 ：钻进达到设计深度后 ，不能立即停钻 ，要求稳钻 l-2min，防止孔底尖灭 、达不到设计孔径。钻 孔孔壁不得有沉碴及水体粘滞，必须清理干净，在钻孔 完成后
9、，使用高压空气(风压 0204MPa)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锚固外 ，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。(5)锚孔检验：锚孔钻造结束后，须经现场监理检 验合格，方可进行下道工序。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，要求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，退钻要求顺畅，用高 压风吹验不
10、存明显飞溅尘碴及水体现象。同时要求复 查锚孔孔位、倾角和方位 ，全部锚孔施工分项工作合格后 ，即可认为锚孔钻造检验合格 。(6)锚索体制作及安装制作：锚索的制作应在有防雨设施的加工厂完成,钢铰线下料前,将钢绞线放在平坦干净的水泥地面上或工作平台上,摊开理直,根据实际钻孔深度及锚具长度用钢尺丈量,砂轮切割,严禁电弧切割。下料切口两侧用20号铅丝绑扎,以免切割后切口松散(下料误差:-0,+10cm)。锚索采用3根1860级15.2高强度低松弛预应力钢绞线钢绞线制作，钢绞线强度Rb=1860Mpa，用OVM15-3型锚具锁定。锚索制作时，钢绞线截取长度为锚固段+自由段+1.5m 的外露张拉段。锚索锚
11、固段要求涂强力防腐涂料，自由段套2022mm 的PVC 管，套管长度范围内用黄油充填，外绕工程胶布固定。钢绞线采用 1524mm。其下料长度由下式确定 ：LI +I +Iq+I+0.5m式中：I一 预应力钢绞线下料长度；I。设计孔深；I 有承压板锚墩及锚具厚度 ； I。千斤顶及工具锚长度；安装：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。钢绞线沿锚索体轴线方向每 1Om设置 一扩张环 ，保证锚索体保护层厚度不小于 20mm。安装锚索体前再次认真核对锚孔编号 ，确认无误后再用高压风吹孔 ，人工缓缓将锚索体放入孔 内，用力要均匀一致 ，防止在推
12、送过程 中损伤锚索配件和保护层。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，保证注浆管口距孔底 300500mm。钢铰线成束后，要检查其长度、组装直径、钢铰线有无交叉和重迭等，进行验收后，合格者方可使用。对合格的锚索要登记挂牌，标明锚索编号、锚索长度，以防装错孔位。锚索入孔时，不过多地来回抽动锚索体，且送入孔道的速度应均匀，防止损坏锚索体和锚索体整体扭转。锚固段安装一根灌浆管，灌浆管由孔口经张拉段，穿过定位止浆环直至导向帽，用于锚固段注浆。(7)锚固注浆：注浆采用 M40水泥砂浆，经试验比选后确定施工配合比。由于单孔注浆量较少，可采取人工
13、搅拌的方式进行浆液拌制 ，浆液必须达到规定的稠度和均匀性。注浆必须采用细沙，否则容易堵管。注浆采用二次灌浆法，当锚索安装完毕后，利用锚索中间预留的注浆管进行第1次注浆。注浆速度控制在100L/min左右。待到孔内的泥浆和杂质均由水泥浆体所置换溢出孔口，即完成第1次灌浆。待第1次灌浆浆液达到初凝强度后，进行第2次补注浆。注浆结束后，将注浆管、注浆枪和注浆套管清洗干净，同时做好注浆记录。(8)承压板施工承压板是取代框架梁的一种新型锚墩结构，承压板采用C35钢筋混凝土，根据地层承载力、锚索吨位选用不同的承压板及锚墩，本工点承压板结构尺寸为1.0m*1.0m*0.2m。承压板模板采用定型钢模按设计尺寸
14、进行拼装，坡面竖向每10m设一控制点挂线施工，坡面横向每10 m放一控制点，保证承压板在坡面线形顺畅。承压板砼由搅拌站统一拌制，由混凝土运输车运至现场，由人工配合吊车浇筑混凝土，浇筑前应检查承压板的截面尺寸，要严格检查钢筋数量及布置情况，承压板浇筑混凝土时要及时振捣，尤其钢筋布置密集的位置一定要仔细振捣，确保混凝土密实。承压板施作完成后必须尽快施作锚墩，锚墩也采用定性模板，可采用竹胶板做模板，但浇筑混凝土时必须准确定位，确保锚垫板安装位置精确。(9)锚索张拉施工：承压板锚索主要受力构件是承压板和预应力锚索，所以预应力锚索张拉的施工质量是高边坡防护工程成败的关键，其中预应力锚索的张拉是关键中的关
15、键。在锚索张拉前须对张拉机具进行配套标定，对锚具进行送检检测，通过标定计算出千斤顶受力与油压的线性方程，用于张拉油压与张拉力的控制。安装锚垫板前，要用棉纱擦净锚板内的泥沙油污。钢绞线穿入锚垫板的顺序，力求与钢绞线束绑扎的顺序一致，防止交叉缠绕。锚孔注浆和承压板混凝土达到设计强度的70%后方可进行张拉，张拉前必须对张拉机具进行标定。安装工作锚时使钢绞线平行通过锚孔，避免乱穿和交叉等情况，注意锚板与锚垫板中心对中。安装夹片前检查锚孔是否干净，以免粘附杂物。安装千斤顶时注意防止钢绞线在千斤顶内扭绞、交叉，保证工具锚安装正确。工具夹片安装前在锥面均匀涂一层工业石腊,保证卸锚灵活，工具夹片要均匀打紧，以
16、防松紧不一。锚索张拉分两次逐级张拉，第一次张拉为总张力值的70%；第二次张拉力为总张力值的120%。两次张拉间隔时间不宜少于3至5天。第一次张拉应力：025%k (持荷2分钟锚固)50%k (持荷5分钟锚固) 70%k (持荷30分钟锚固)第二次张拉应力：70%k95%k (持荷5分钟锚固) 120%k (持荷30分钟锚固)锚索伸长量计算方法：L=120%Nt-（2*25%Nt -50%Nt）L：锚索张拉伸长量； Nt：张拉力。（10)锁定及封锚：在设计张拉完成 610d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 510cm钢绞 线，其余部分截去，须用机械切割，严禁
17、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 采用不低于 20MPa的混凝土进行封锚 ，防止锈蚀和兼顾美观。4 存在问题分析处理及采取的技术措施4.1 承压板锚墩混凝土质量控制承压板结构尺寸小，并且在斜坡上浇筑混凝土难度较大，承压板和锚墩的混凝土质量控制是难点，如果锚墩强度不满设计要求，在张拉过程中锚墩容易碎裂，导致张拉失败。主要从以下几点来控制混凝土质量：（1）混凝土必须严格按试验室提供的配合比拌合，塌落度不宜太大，以防在浇筑混凝土过程中混凝土流动而无法正常捣固。（2）必须准备小型捣固棒，浇筑混凝土过程必须认真捣固，不得漏振，局部无法捣固的地方可采用钢筋插拔。（3）承压板
18、及锚墩的模板必须安装牢固，浇筑过程中不得跑模。4.2 钢绞线防锈保护钢绞线生锈后将导致钢绞线的截面面积变小，影响张拉。钢绞线进场后必须存放在干燥防潮的仓库，不得生锈，注浆结束后必须采用塑料套管将外露钢绞线保护起来，防止生锈。4.3 锚垫板定位锚垫板是张拉过程中的直接受力部位，锚垫板定位是否准确，直接影响张拉结果及承压板整体外观质量。要确保锚垫板定位准确，首先必须控制好钻孔孔位和锚索孔的角度，浇筑锚墩之前必须认真检查锚垫板的安装位置，同一坡面所有承压板的锚垫板必须在同一平面上。其次，在安装锚垫板时必须采用钢筋将锚垫板卡死，同时锚垫板必须与钢绞线位于同一轴线。4.4预应力锚索张拉时钢绞线伸长量控制
19、要控制在额定的张拉力下钢绞线的伸长量满足要求，是承压板锚索施工的重点，钢绞线伸长量的实际值比理论计算值大，结合施工现场，经分析，锚索张拉应该注意以下几个方面的问题：（1）边坡坡面不平整，存在超欠挖现象，导致个别承压板坡率与设计不吻合，承压板与钢绞线相对夹角与设计角度有偏差，在张拉时，承压板容易产生空间位移，钢绞线在张拉时因拉力在同一直线上，导致钢绞线随承压板的位移而产生往上翘或往下翘的想象，这种现象说明整个钢绞线在张拉前不在一条直线上，张拉后因受力而逐渐变直，这样自然导致实际伸长量偏大，而且会产生很大的伸长量。所以承压板定位及锚垫板的定位必须准确，严格按设计安装。（2）钢绞线材质不均匀，实际弹
20、性模量小于计算弹性模量或钢绞线实际截面积小于计算截面积，由 L= 可得，F、L、A不变时E越大，钢绞线理论伸长值越小，而实际E偏小，使实际伸长量偏大，F、L、E不变而A变小时，钢绞线实际伸长值会变大，导致比理论值大。所以必须严格控制钢绞线质量，进场后必须送检确定实际弹性模量E。（3）锚索张拉时所用工具夹片存在质量问题，在张拉时，会产生三根钢绞线上的工具夹片受力不均匀，有时出现实际受力钢绞线只有2根或1 根，由 L= 得，其实际截面积A变小，从而使伸长量变大；有时工具夹片与钢绞线存在滑丝现象，进而使三根钢绞线受力不均匀，甚至受力大小相差很大，这样也会导致钢绞线实际受力情况比设计值大，进而导致实际伸长量偏大。（4）个别锚索在安装时锚固段长度比理论的小，使得实际自由端长度大于理论值，进而使实际伸长量大于理论伸长量。（5）油泵的油压与千斤顶实际受力关系与理论存在一定偏差，机具设备进场后必须进行标定。（6）二次张拉时量取实际伸长量未减去工作夹片与工具夹片之间钢绞线在第一次张拉时产生的回缩量，导致及时伸长值偏大。
