路基边坡防护无粘结预应力钢绞线锚索地梁施工

王 辉

(沧州市高速公路建设管理局沧廊高速公路运营管理处，河北 沧州 061001)

路基边坡防护无粘结预应力钢绞线锚索地梁施工

王 辉

(沧州市高速公路建设管理局沧廊高速公路运营管理处，河北 沧州 061001)

结合工程实例，介绍了路基边坡防护无粘结预应力钢绞线锚索地梁施工的工艺原理，对钻孔、清孔、锚索制作安装、锚索地梁混凝土施工等主要施工技术进行了阐述，为该技术的推广应用奠定了基础。

路基，边坡，无粘结预应力钢绞线，锚索

1 工程概况

某高速公路处于丘陵中部附近。山坡表层为褐色黄粘土，硬塑、稍湿，土质较均匀，以粘粒为主，切面光滑细腻，且较纯净，含少量氧化铁斑点，厚度约为6.5 m，下伏灰黑色强风化泥质板岩，千枚状结构，板状构造，节理、裂隙发育，岩芯破碎呈砂砾状及少量碎块状。结合勘探资料和稳定性验算结果，通过工程类比，确定三级边坡采用6索锚索地梁加固，单孔锚索轴向拉力设计值为700 kN，边坡分级高度为8 m，锚索施工中应用了无粘结预应力钢绞线。

2 工艺原理

无粘结预应力钢绞线锚索地梁施工工法的基本原理是通过在无粘结预应力锚索的内锚固段钢绞线末端安装3组钢质承载体和6个挤压锚，1个承载体上固定2根钢绞线称为1个单元，每索锚索共计3个单元；当锚索体被浆体固结在孔道内后，形成3个承载体均布于内锚固段。当地梁混凝土强度达到要求后，以地梁为支撑面，当对各个承载体以设定的张拉力进行张拉时，压应力就会被3个设置在不同深度的承载体通过浆体结石传递给被加固体，大大降低内锚固段的应力峰值，避免了由于高应力集中而使浆体与孔壁之间产生的渐进性破坏，一定程度上能够提高单孔最大锚固力，提高了锚固的可靠性。

3 施工准备

1)边坡修整。先清除边坡底部的岩渣、浮土和回弹物料，岩面凿毛光滑，防止失脚现象的出现，然后依据放样结果修整边坡，如果过高则用风镐凿除，如果过低则采用浆砌片石进行嵌补，遇到较大裂缝的时候，采用灌浆或勾缝等方法来进行处理，确保施工平台的宽度及边坡的顺直。2)脚手架搭设。脚手架搭设前必须首先检查现有边坡的稳定情况，边坡检查安全之后再进行脚手架的搭设。脚手架搭设采用φ50 mm的钢管，支架立柱不得置于土体或者浮渣上，必须置于坚硬稳定的岩石上；立柱纵桥向宽应设置在1.2 m～1.5 m之间，横桥向间距1.5 m，横杆高为1.8 m；脚手架搭设时管扣必须稳定牢固，楔紧钢架与壁面之间的空隙，将相邻的钢架连接牢靠，以确保施工安全。3)原材料。原材料由项目部根据物资招标中标单位统一运送，并提供原材合格报告。

4 预应力锚索施工

4.1 钻孔

边坡修整完成后进行钢筋混凝土地梁段放样，在钢筋混凝土地梁段还需人工刻槽40 cm至地梁底面后进行锚索孔位放样，并用白灰在岩层面上画出孔位，孔位误差不大于20 mm，锚索设计间距为2.5 m×3 m。

将钻机用三脚支架提升，根据坡面测放的孔位准确安装钻机到指定孔位，并进行机位调整，钻孔孔径150 mm，设计锚孔角度25°，倾角允许误差为±1.0°，水平和垂直方向的孔距误差不应大于100 mm，钻孔轴线的偏斜率不应大于设计长度的2%。

钻孔要求采用干钻，严禁水钻，锚孔深度比锚索设计长度大300 mm。钻进过程中需精神集中，精心操作，控制合理的钻进速度，防止发生卡钻、埋钻等事故。当在松散破碎易坍孔的地层进行钻孔时，应该采用跟管技术，当塌孔、缩孔情况发生后，必须立即停钻，然后采用灌浆等措施进行处理，灌浆时适当增加注浆压力，当砂浆初凝之后，重新进行钻孔。

当存在承压水从锚孔流出的现象，首先需待水压、水量变小后才可进行下一步工序，必要时可以选择采用在周围设置排水孔、注浆封堵、二次钻进等方法来处理锚孔内部的积聚水。锚索钻孔见图1。

4.2 清孔、验孔

钻孔完成后，应用高压风枪清除孔内和孔口处的水、浮渣及岩粉，以免降低水泥浆与孔壁岩体的粘结强度。清孔时应采用自上而下的顺序，清孔结束后，应该首先暂时封堵孔口，以避免孔内进入杂物。清孔的同时还需要检查孔位、孔深等，不符合要求的需及时补钻。

4.3 锚索制作及安装

1)锚索制作。6φS15.24压力分散型锚索设计每孔3个单元，单孔锚索轴向拉力设计值700 kN。锚索下料前首先应该搭建制作平台，平台应与锚筋设计长度相适应且高于地面50 cm以上，并做好防雨、防晒措施。钢绞线截取长度为锚固段+自由段+0.65 m外露段，其中外露段长度包括锚墩高度、张拉千斤顶长度、工具锚板及工作锚板厚度及预留长度。下料需严格按照计算长度进行，采用切割机切断。下料应准确、整齐，误差不大于±5 cm。施工时，要确保每根钢绞线顺直，不同单元应做好标记，下料时应注意各单元锚索长度的不同。2)锚索束制作。a.锚索束制作时每个单元应该由两根内锚于钢质承载体的无粘结钢绞线组成，通过挤压簧和挤压套对称锚固。b.按照由内向外的顺序将钢绞线穿进架线环、承载体及限位片相应孔内，安装挤压簧、挤压套及限位片。钢质承载体采用45号钢材加工制作，厚度不小于2 cm，限位片设计为钢质夹板，厚度5 mm。c.正确安装挤压簧、挤压套，进行推进挤压。保证挤压顶推进过程均匀充分，钢绞线挤压套施工工艺应该严格控制，并抽取不少于3%的数量进行检测，确保单根的挤压强度不小于250 kN。d.承载体及限位片按照单元进行组装，通过螺栓在承载体和限位片之间栓接牢固挤压套。所有钢质部分均匀涂刷防腐油漆。隔离环采用直径80 mm、壁厚2.8 mm的钢管和R235级φ8钢筋加工制作。3)安装导向帽。锚索锚固端端头需设置导向帽，导向帽于最前端承载板点焊固定，同时预留出浆孔，以保证孔底返浆。4)安装注浆管。在锚索中部安装注浆管，注浆管采用φ25 PVC管，同钢绞线捆扎成一束绑扎结实牢固，并伸入导向帽5 cm～10 cm。5)锚索安装。锚索放入钻孔之前，需经监理工程师检查锚索的加工质量及锚索孔平面位置、孔径、深度及钻孔倾角、水平方向角。检测合格后，方可放入孔内，锚索插放时应尽量避免钢绞线扭压。安装时需要将锚索采用人工通过钢管爬梯向上抬运至锚索区入孔，遇到高差比较大的情况，配合采用吊车安装。在锚索入孔安装之前，应重新对钻孔进行通孔检查，同时将塌孔、掉块清理干净，将孔内积水用高压风吹干净，并对锚索体进行详细检查，主要应该检查注浆管的通畅情况，仔细核对锚索编号与孔号，修复更换损坏的配件。安装完成后，不得随意敲击锚筋或悬挂重物。

4.4 锚孔注浆

锚孔钻造完成后应高压清孔处理并立即下锚，下锚后及时注浆(原则上不得超过24 h)。注浆采用孔底返浆一次注浆法，浆液为M30水泥砂浆，水灰比为0.45∶1，水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，浆液应该严格按照配合比均匀搅拌，灌注时应该饱满密实，随拌随用。如果遇到土质或砂土状强风化岩层且富水时，为提高地层锚固力，锚固段应采用二次高压劈裂注浆法。砂浆强度一般不低于35 MPa，注浆压力为0.6 MPa～0.8 MPa，浆液灌注应密实不空洞，注浆时保持连续不间断，直至新鲜浆液从孔口溢出时停止。严禁在注浆过程中抽拔注浆管，为确保锚孔内注浆饱满，注浆结束前应稳定5 min～10 min。如发现孔口浆液回落，应进行2次～3次的孔底压注补浆，确保孔口浆体饱满，补浆控制在30 min内完成。注浆施工中应做好不少于3组的标准试件，达到养护期后进行抗压试验，确保各项指标满足要求。在浆体达到设计强度80%之前，不得在锚筋体端头悬挂重物和拉绑、碰撞。

4.5 锚索地梁混凝土施工

1)锚索地梁由C30钢筋混凝土现浇制作。地梁横梁截面尺寸为0.4 m×0.6 m，纵梁截面尺寸为0.8 m×0.6 m。2)锚索地梁钢筋在加工场集中下料弯制成半成品，现场绑扎成钢筋骨架。主筋接长采用双面焊接，焊缝长度不小于5倍钢筋直径。锚索孔口位置按设计要求固定锚垫板和锚下钢筋位置。钢筋检查合格后进行立模，要求竖向垂直，横向水平成线。严格按照设计尺寸进行立模，模板内径尺寸不小于设计要求(见图2)。3)在混凝土拌合站集中拌制施工所用混凝土，拌制完成后将混凝土运送至现场，人工浇筑入模。浇筑过程中混凝土应充分振捣，及时收面，张拉承压部分混凝土与纵梁浇筑同时进行，并保持预埋设的锚垫板顶面与锚索轴线垂直。4)每14.98 m在横梁中心设一道伸缩缝，缝宽2 cm，以沥青麻丝填塞。锚索地梁施工时，在地梁顶面埋设φ8带钩预埋钢筋。

4.6 无粘结预应力钢绞线张拉施工

1)在砂浆体与锚索地梁混凝土强度达到设计强度80%后，即可对锚索进行预应力张拉。锚索采用双控法进行张拉，锚索应力利用拉力与伸长值进行控制，以油表读数的控制为主，辅以伸长量进行校核。如果实际伸长量和理论值差超过6%，立即停止张拉，查明原因后继续进行。2)张拉前将锚垫板表面清理干净，锚具安装与锚垫板和千斤顶密切对中，并与锚索轴线方向垂直。张拉采用OVM15-6锚具配套的穿心式千斤顶，也可根据现场情况选择适合技术要求的千斤顶。3)张拉方式采用差异分步张拉，其张拉步骤如下：锚索张拉分四次进行，第一次按中、上、下次序进行张拉，张拉值为总张拉值的一半，必须待每根锚索张拉完成第一次后，再依次按中、上、下次序进行第二次张拉直到设计吨位。每次张拉应分级进行，对同一根锚索，应分单元由底部开始逐单元张拉。除第一次需要稳定20 min～30 min外，其余每一级需要稳定2 min～5 min，并分别记录每一级钢绞线的伸长量。第三次在按设计值张拉后的第7天和第21天再分别进行一次整体张拉，达到锁定荷载，锚索超张拉力为锚索设计张拉力值的1.05倍～1.1倍。

4.7 无粘结预应力钢绞线锚索封锚施工

采用C30混凝土进行封锚，保证钢绞线保护层厚度不小于5 cm，以防止钢绞线锈蚀损坏。

5 结语

本项目标段范围内为山区旱地，山高而陡、地势复杂，地表植被发育较好，高边坡路堑开挖段多，高边坡防护成为本标段重难点工程。根据建设单位提出的安全优质建设防护理念，在高边坡路堑防护中采用了无粘结预应力钢绞线锚索地梁边坡防护技术，该技术在公路工程边坡防护施工中为新型工艺，特别适用于弱～强风化石质高边坡防护工程，通过在本项目的应用，产生了很好的经济效益和社会效益，真正实现了安全优质的防护工程理念。

[1] 赵瑞智,司鹏飞.浅谈桥面混凝土铺装平整度的影响因素及控制措施[J].中国科技博览,2012(3)：70-71.

[2] 王保江.桥面调平层悬轨式提浆整平工艺探讨[J].公路与汽运,2013(2)：106-108.

[3] JTG—F10—2006，公路路基施工技术规范[S].

[4] JTG—F80/1—2004，公路工程质量检验评定标准[S].

[5] GB 50026—2007，工程测量规范[S].

On protective unbounded prestressed steel strand cable anchor ground beam on roadbed slopes

Wang Hui

(Cangzhou-LangfangExpresswayOperationalAdministrativeStation,CangzhouExpresswayConstructionandAdministrativeBureau,Cangzhou061001,China)

Combining with the engineering cases, introduces the craft principle for the protective unbounded prestressed steel strand anchor cable ground beam on roadbed slopes, and illustrates main construction techniques, including the drilling, hole cleaning, anchor cable manufacturing and installation, and anchor cable ground beam concrete construction, so as to lay the foundation for the further application of the technique.

roadbed, slope, unbounded prestressed steel strand, anchor cable

2015-08-25

王 辉(1972- )，男，工程师

1009-6825(2015)31-0148-02

U416.14

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