锚索框架梁在高速公路边坡防护中的应用

张 宏 庭

(山西省交通建设工程监理有限责任公司,山西 太原 030012)

1 工程简介

山西省某一高速公路路段的边坡山体构造断裂带处，山坡坡度比较大，山脊比较窄，坡残积层厚度并不大，坡角一般约为30°。连续4个坡面共同组成左侧边坡，长度约280 m，其中最高点和路面之间的高度差50 m，属于高陡边坡。根据公路勘察报告，该高速公路自通车以来，因有关路政部门没有采取有效的养护管理措施，再加上自然作用、构造作用的影响，一些岩体现已出现比较严重的风化现象，岩性不够坚硬，岩体出现破碎现象，节理裂隙发育强度指标不够高，在山体中出现断层破碎带，其中，强风化粉砂岩约4.5 m厚，上部残坡积土层约3.5 m厚，在护面墙中，出现一条垂直于公路走向的裂缝，其缝宽最大值约为4 cm，一直延伸到坡脚。在一级平台中出现一条平行于公路走向的裂缝，延伸到一级护面墙上，其缝宽最大值约1.6 cm，同时出现错动现象。在坡脚前出现一条裂缝，且出现隆起迹象，其中隆起高度约为2.2 cm，在靠近边坡一侧，坡脚排水沟出现破坏迹象。如果发生强降雨现象时，因为地表地下水比较丰富，常常会出现多种病害现象，如排水沟堵塞、坡面开裂、滑坡、崩塌等，大大降低了驾驶人的行驶安全性，所以一定要加固处治边坡坡面。

2 锚索框架的加固原理与运用

2.1 锚索框架的加固原理

迄今为止，针对高速公路的边坡。已存在不少加固方案，包括锚索框架方案、支挡方案等。其中，应用最为广泛的就是锚索框架边坡病害处理技术。预应力锚索框架技术，就是指对具有一定强度的水泥砂浆进行利用，以在有效深度的锚孔底端、周边岩石中形成锚索，然后在锚索作用下，向混凝土框架传递力，然后经过框架，将一个预应力施加在不稳定坡体上，以使稳定山体、不稳定松散岩体构成一个整体，有效提高岩体之间的摩阻力和正压力，对抗滑力进行提高，保证边坡的稳定性，预防构造裂隙的进一步发展，进而对边坡起到加固、对坡体起到稳定的作用。另外，应向锚索孔进行高压注浆，使锚孔周围坡体内的裂隙中充满浆液，以对坡体的整体稳定性进行有效提高。

2.2 锚索框架对公路边坡进行加固的有关技术要求

针对该路段边坡，选用锚索框架法加固技术。将坡脚作为护脚墙，在边坡坡面锚索框架选用植草护坡方式，其他部分选用拱肋骨架植草护坡方式。在本边坡施工过程中，采用砌石变截面护面墙、预应力锚索框架组合设计方案，在每一片锚索框架中布设4个锚孔，其中每片框架间距为8 m，每片框架宽度为7 m，框架竖肋截面为0.5 m×0.5 m，框架横梁截面为0.5 m×0.5 m，在每级框架中均布设2排锚索。索孔长约18 m～26 m，4个单元锚索构成一个索孔，锚索设计拉力为700 kN，其中挤压套、承压板、6根高强低松弛无粘结钢绞线共同构成1个单元锚索。选用普通硅酸盐P.O42.5R纯水泥浆进行注浆，其中，选用孔底返浆法进行注浆，框架梁选用C25混凝土进行浇筑。

2.3 锚索框架的施工要求和施工工艺

将勘查资料作为主要依据，合理设置施工参数以后，应开始施工，不过针对施工工艺、施工技术，应进行相应的实验和模拟，以预防病害的产生。

1)破坏性张拉实验。便于后期施工中锚筋的张拉，这是破坏性张拉实验的主要目的。对锚固结构施加的预应力值进行有效确定，这是锚筋张拉主要目的。在对锚筋张拉过程中，应对测量精度、锁定荷载、张拉设备的选择进行高度重视。针对以上选择，一定要通过张拉实验来进行有效验证。此外，对于选用的钢绞线，它的标准强度为1 860 MPa，具有低松弛、高强度的特点。在进行破坏性张拉实验时，第一，应根据结构设计参数、有关规定中的锚孔深度，对反力承台和锚索进行有效施工；第二，在混凝土和砂浆强度满足设计要求以后，应对试验锚索进行破坏性张拉试验。

2)锚孔成孔。根据设计要求，对锚索进行制作，选用拉线尺进行测量，将水准测量作为参考依据，进行放线，对锚孔位置进行标记，锚孔下倾角度为35°，并同时对测放后的孔位进行有效配合，以对钻机进行安装，然后有效调整机位。在钻锚孔过程中，应将锚固地层、钻机性能作为主要依据，对钻孔速度进行严格控制，同时详细记录有关内容，如地下水情况、钻进状态、钻孔过程中的地质变化等。在锚孔钻结束以后，运用高压空气，彻底清除锚中所有的水和岩土。

3)锚索的制作和安装。第一，运用沥青，防腐处理驳除套管的钢铰线、内锚板，同时将水泥浆注入端帽中；第二，为保证锚索位于钻孔中心，应将隔离架设置在锚索杆件上，在对锚索索体进行安放时，应在孔中同时放入锚索和注浆管，孔底和底端相距约50 mm～100 mm，钻孔倾角和索体放入角度应相同，在将索体放好以后，应保证索体位于钻孔中心，在这个过程中，应预防出现索体扭曲、压弯现象。

4)锚孔注浆。在制作、安装锚索以后，应向锚孔中进行注浆。在本防护工程中，选用孔底返浆法，在注浆过程中，尽量不要发生中断现象，如果发生中断现象，则中断时间不得过久，全段应选用一次性注浆。在注浆过程中，应先均匀搅拌浆液，然后选用高压注浆，其中注浆压力应设为3 MPa，当锚孔孔口有浆液溢出来时，应对注浆操作进行停止。为确保浆液符合设计要求，应做浆体强度试验。选用P.O42.5级普通硅酸水泥配制的水泥浆作为注浆材料，严禁运用pH<4的酸性水，水灰比宜控制在0.455，浆体强度应大于42 MPa。

5)框架梁的制作。在高速公路边坡防护锚固工程中，框架梁属于一种抑制构件。针对被加固范围中的全部临空面表面，框架梁将其全部覆盖时，便能够有效提高框梁的加固性能。将植被种植在框架梁中，能够有效提高加固性能。在制作框架梁时，应进行浇捣作业，在浇捣过程中，一定要对混凝土进行密实，同时不得移动锚具。在对结构框架进行施工过程中，应选用分片的施工方法，其中2根～3根竖肋、底梁、横梁、顶梁共同构成一片结构框架，在相邻框架之间设一宽约3 cm的伸缩缝，同时填塞沥青。

6)张拉锁定锚筋。在制作完成框架以后，一定要派专人进行养护，另外在混凝土强度满足设计要求以后，才能开始张拉锚索。因为选用不同的锚索张拉顺序，会对框架的作用性能产生不同的影响，所以在张拉锚索时，一定要遵守同时同步张拉原则，不过因受设备的限制，要想做到同时同步张拉，其难度是非常大的，一般来说，常用做法为依次张拉锚筋和循环补张拉。在张拉不同单元的锚索时，因为不同单元的锚索自由段长度是不同的，所以在相同荷载条件下，锚筋常常会出现弹性伸长差现象，在这种情况下下，应有效补偿锚筋。

3 结语

本文通过以某一高速公路边坡护坡工程案例，对锚索框架加固原理、施工工艺、技术要求等进行了深入分析，同时了解到在高速公路边坡防护中，锚索框架是一种非常有效的技术方法。

参考文献：

[1] 刘惠波.预应力锚索框架在挡墙加固中的应用[J].科技信息,2017(2)：33-34.

[2] 高宝林.蓝商高速公路庙边子滑坡综合治理的施工[J].路基工程,2017(2)：79.

[3] 张春梅,张凤菊.论高边坡施工步骤及注意事项[J].现代商贸工业,2017(9)：89-91.

[4] 王世华.预应力锚索框架在高速公路边坡防护中的应用[J].山西建筑,2017，43(23)：27-29.

[5] 邵 勇,覃仁辉.预应力锚索框架梁边坡支护数值模拟[J].地球科学与环境学报,2017(3)：35.