预应力锚索技术在高速公路高边坡施工中的应用研究_梁伟锡.pdf

发展与创新207工程技术研究 第 8 卷 总第 130 期 2023 年 1 月预应力锚索技术可使钢绞线转为能够长期耐高温受拉的结构体，以此提升土体锚固强度，促使土体结预应力锚索技术在高速公路高边坡施工中的应用研究梁伟锡广州公路工程集团有限公司，广东 广州 510000Research on the Application of Prestressed Anchor Cable Technology in High Slope Construction of ExpresswaysLIANG WeixiGuangzhou Highway Engineering Group Co.,Ltd.,Guangzhou 510000,Guangdong,China066.DOI:10.19537/ki.2096-2789.2023.02.作者简介：梁伟锡，男，本科，助理工程师，研究方向为路桥工程。构更加稳定、可靠，能够有效降低高速公路出现边坡塌体等危害性事故。当前预应力锚索技术已经被广泛应用于高边坡施工作业，也取得了很好的应用成效。文章主要探讨预应力锚索在高速公路高边坡施工中的具体应用，具有一定的现实意义。1 预应力锚索技术概述预应力锚索技术本质上属于加固技术，将其应用于高速公路高边坡施工作业中，根据工程实际需求进行锚索埋设，一方面能够促使高边坡更加稳定；另一方面能够降低安全事故发生概率，为施工作业人员安全提供有力保障。从整体上来看，预应力锚索技术在操作中相对简单，能够帮助施工单位掌握工程情况，充分分析工程高边坡施工中存在的问题，并采取有效措施进行处理。一般而言，如果高速公路边坡坡度较大，需要用到重型设备的概率相对比较小，难以发挥设备应用价值，这种情况下只能用运用机动性强的轻型设备进行施工。在高边坡施工过程中，通过采用质量轻的成孔设备，可以掌握工程地形信息，同时还能够根据施工要求对钻机钻孔方位、倾斜角度进行调整，与预应力锚索施工技术结合使用，能够在原有基础上加快工程进度，减少工程成本支出，具有积极作用。2 预应力锚索在高速公路高边坡施工中的具体应用2.1 施工准备工作在高速公路高边坡施工中，需要用到张拉、动力、摘要：在高速公路高边坡施工作业中，如果依旧采用以往传统的边坡防滑技术，将很难满足高速公路施工质量要求，在此背景下，预应力锚固技术应运而生，被应用于高速公路高边坡施工，为高边坡施工质量提供了有力保障。文章对预应力锚索在高速公路高边坡施工中的应用进行研究，具体对施工准备工作、锚索钻孔施工、锚索制作和安装、锚索注浆和张拉作业以及锚索锁定和锚头保护作业的要点和步骤进行分析，以此为相关工作人员提供有价值的参考。关键词：预应力；锚索；高速公路；高边坡Abstract:In the high slope construction of expressways,if the traditional slope anti-skid technology is still used,it will be difficult to meet the quality requirements of expressway construction.In this context,the prestressed anchorage technology came into being and was applied to the high slope construction of expressways,which provided a strong guarantee for the construction quality of high slope.This paper studies the application of prestressed anchor cable in high slope construction of expressways,and analyzes the key points and steps of construction preparation,anchor cable drilling construction,anchor cable production and installation,anchor cable grouting and tensioning operation,anchor cable locking and anchor head protection operation,so as to provide valuable reference for relevant staff.Key Words:prestress;anchor cable;expressway;high slope分类号：U416.1+4发展与创新2082023 年 第 02 期 总第 130 期 工程技术研究钻孔、注浆设备，在正式开展施工作业前，应将上述机械设备运输至工程施工区域附近，同时清除影响设备运行的障碍物，在完成设备作业面、操作平台的搭建后，即可将设备吊运至具体的工作面。要求施工中所用机械设备、材料等都具备生产厂商所提供的合格证明、出厂证明等相关资料，对施工所用钢绞线等材料进行质量检验，保证检验结果符合施工使用要求1。全面勘察施工作业现场环境，做好对现场的排水、清理等各项工作，确保边坡坡面保持清洁状态，并做好机械设备的防水防雨工作。在施工准备阶段也应做好水、电等的连接工作。对于回填土，应根据施工要求压实至具体高度，填土高度根据锚索张拉程序进行施工作业。2.2 锚索钻孔施工从整体上来看，在高速公路高边坡施工中，预应力锚索钻孔作业就是其中一项比较基础性的工作环节，同时也是整个预应力锚索技术中比较关键的施工内容。在实际高边坡锚索钻孔施工中，容易受地质方面因素的影响，因此在开展钻孔作业前，相关作业人员要深入施工现场对工程地质环境进行勘察作业。通过勘察了解工程地质基本信息，以此为基础选择合理的钻孔设备，并制订针对性的钻孔施工方案，这样才能从根本上保证后期钻孔质量满足设计要求。为保证钻孔符合工程需求，还要确定锚索成孔参数要求，而这也是保证整个高边坡施工质量的根本所在，锚索成孔孔径、孔位水平/垂直方向偏差、钻孔倾角、倾斜度偏差分别为 150 mm、50 mm、15、3%；对于孔深应在设计基础上增加 0.5 m，终孔后应做好清孔工作，要求孔内不得有泥浆。钻孔到位后，还要应用探空装置进行探孔验收，要求探孔器可深入孔底，深度满足施工设计标准，验收合格后即可开展下一步的锚索安装施工。其中需要特别注意的是，在进行安装前，应暂时封堵孔口，以此避免外界杂物流入孔内。2.3 锚索制作和安装锚索制作具体可分为以下五个步骤。（1）选料，锚索体所使用的材料主要为钢绞线，要求其表面不得存在损伤、锈污、焊痕等情况。（2）下料，要求下料长度应为设计所规定长度和孔外预留长度（一般为 1.5 m）两者之和，以此确保满足开展锚索张拉作业提出的长度要求2。（3）制作自由段，这一步骤需要做好两方面工作：一是防腐，可通过涂刷防锈漆的方式达到防腐效果，要求涂抹均匀厚实，不得出现漏点、漏涂等情况；二是套管保护处理，通常采用沥青玻纤布作为保护材料，缠裹层数一般是 2 层，然后将其装入套管。对于自由端套管两侧，在 200 mm 处用黄油进行填充保护处理，套管外部可采取胶布进行固定；另外还需要特别注意自由端与土层两者之间存在的空隙可通过水泥浆将其灌满。（4）制作锚固段，在正式进行锚索锚固段处理作业前，先要对此进行适当的除锈处理，要求水泥浆固结部分锚固段保护层厚度在 25 mm 以上，为使钢绞线（见图 1）保持平直状态，每隔 1.5 m 安设单个隔离架，然后按照顺序要求将钢绞线放在支架凹槽中，并使用16 号铁丝进行绑扎处理。对于锚固段地段位置，应采用铁丝进行绑扎，一般 3 股钢绞线为一组，在绑扎过程中严禁分叉，这样做的目的在于避免下锚后，锚索直接插到土体中。图 1 钢绞线（5）制作二次注浆管，做好锚索绑扎这部分工作后，可顺沿锚索轴线将 PVC 管有支架中间部位的空洞穿向底端位置，要求孔径为 5 mm，可作为开展二次注浆作业时的出浆孔，可通过胶布对浆孔进行密封处理，避免在进行一次注浆作业时，浆液通过该孔洞流向二次注浆管。做好以上工作后，即可将二次注浆管和钢绞线进行绑扎，避免因下锚作业发生脱落情况。做好锚索后，还要做好相应的登记记录，并上报至监理单位对此进行查验工作，查验合格后才能用于实际施工中。锚索安装具体可分为以下三个步骤进行。（1）借助高压水泵设备将清水灌入孔洞底部，以此对孔洞进行清洁处理。清洁处理的基本要求是没有泥浆流出即可。（2）在安装锚索体过程中，将一次注浆管中的一端与锚索底端通过铁丝进行绑扎处理，绑扎力度适中即可，避免在拔出一次注浆管时出现拔断情况，也避免发展与创新209工程技术研究 第 8 卷 总第 130 期 2023 年 1 月下锚作业时钢绞线处于弯曲挤压状态而发生脱落情况3。（3）在进行下锚作业时，首先应促使锚索底端部分处于孔内，然后借助人工的力量均匀地推进锚索，在这个过程中应把握力度，避免因钢筋线弯曲，导致一次注浆管被挤掉。（4）对于下锚深度要求，通常情况下锚索在孔底处，要求外漏部分控制在 1.5 2.0 m，确保锚固段长度符合工程要求。2.4 锚索注浆、张拉作业水泥砂浆具有流动性差的特征，因此在实际注浆施工中可能导致注浆管发生堵塞情况，再加上锚索成孔后，在孔内堆积现象也相对严重，需要承受的压力也非常大，另外水泥砂浆遇水还会发生“离析”现象，如果出现“离析”就会在锚固段出现下沉，也就无法保证锚固段这部分的施工强度。因此在进行锚索灌浆时通常采用纯水泥浆，如果锚固段遇土质或沙土状风化岩层，应采取二次高压劈裂注浆法，以此强化地层锚固力，完成锚孔钻孔作业后，应在 1 d 时间内进行锚索安装和锚孔注浆作业。若需要用到二次劈裂注浆法进行施工，应根据注浆强度要求，严格控制注浆时间，并做好锚固段的封堵工作。在整个锚索注浆作业中，应做好各孔所用水泥量的统计记录，以便为后续查验提供依据4。张拉是借助张拉设备压力促使杆体自由端出现弹性变形，以此满足锚固结构对预应力值的要求。开展锚索张拉作业通常要求锚孔注浆强度在 20 MPa 以上，且设计强度在 80%以上才能进行。在正式进行张拉作业前，应根据锚索材料合理选择张拉设备。通过校验张拉设备，对各级拉力在液压表读数进行换算，并将夹片工作锚板安设在具体位置，要求锚板和锚垫板两者处于同轴状态，根据钢绞线规则进行限位板安装。对于千斤顶，要求其前端止口与限位板两者对准，工具锚应与张拉端锚具对正，将退锚油涂刷在工具锚夹片、锥孔的表面。做好上述准备工作之后，可根据110%、100%、75%、50%、25%五个轴向拉力值要求进行拉伸，在拉伸过程中，应确保束体保持平直状态，并与各部位之间保持紧密性基础。将 25%作为首次张拉力开展张拉作业的轴向拉力值，并做好相应的记录，最后以此持荷稳定观察 10 min，按照设计值 70%为要求来明确锁定值，在锁定 48 h 期间无应力松弛情况后可封锚处理。验收试验的锚杆数量不得少于每种类型锚杆总数的 5%，且数量在 5 根以上，张拉荷载应在工程设计荷载要求的 1.5 倍以上。通过抗拔实验，从中获取当前工程地层抗拔力参数信息，对设计锚固长度是否安全进行验证分析。抗拔实验的流程具体如下：当已经完成灌注施工后的水泥浆强度在 75%以上，且台座混凝土强度在 15 MPa 以上时，才能开展实验活动，采取循环添加荷载力的方式进行，初始荷载以 10%为轴线极限荷载力，每级加载都要以 10%的轴线极限荷载为标准。荷载等级达 50%前，加荷速不大于 20 kN/min，荷载大于 50%时，加荷速率不大于 10 kN/min。在加荷过程中，应以 10 min 为单位进行拉伸数值检测。荷载等级在 80%时，以 2 h 为单位，要求锚头移位增量控制在 2 mm，之后才能进行下一级荷载加载作业。做好上述锚索施工作业后，施工单位应整理验收报告上交至监理单位。2.5 锚索锁定和锚头保护对于锚索锁定部分，应根据当前工程钢绞线股数要求确定锚具和夹片，对准每条钢绞线的位置后，将锚具从钢绞线的端部穿入与钢板压平，促使夹片压入锚具孔，再使用适当的钢管材料促使夹片和锚具两者保持压紧状态，重新进行千斤顶安装作业，此时可操作油泵进行张拉作业，等到千斤顶和锚具张拉至锁定数值要求，即可回油，对千斤顶进行拆除处理。对于锚头保护部分，如果在锚索锁定 48 h 内没有发生应力松弛情况即可封锚。完成预应力张拉作业后，借助手提砂轮机设备将其中多出来的钢绞线进行切除，外部预留长度一般为 20 cm。最后安装保护罩，填充油脂后即可封锚，确保桩面保持清洁状态。3 结束语综上所述，从整体来看，预应力锚索技术在高速公路高边坡施工中的应用，能够促使边坡更加稳定，有效降低工程施工作业的困难度，保证防护施工质量。在实际施工中，相关单位应结合工程边坡实际情况，合理应用预应力锚索施工技术，这样才能从根本上保证高边坡施工满足规范要求。参考文献1 刘用俊.预应力锚索在边坡施工中的难点分析及处理J.福建建材,2020(6):57-59.2 郭鹏,周丹.预应力锚索施工技术在市政道路防护工程中的应用J.工程技术研究,2022,7(6):52-54.3 王晓燕,李凯旋.预应力锚索施工技术在矿山岩土边坡工程治理中的应用J.冶金管理,2022(17):60-62.4 蔡连利.富水砂层预应力锚索施工防塌孔辅助注浆技术J.路基工程,2022(5):172-176.