1、 沪蓉西高速公路高边坡预应力锚索动态设计与施工的实例摘要：湖北沪蓉西高速公路宜昌至恩施段主线高坪至吉心段k148+386k148+600 段左侧高边坡位于山岭重丘区，最大挖方高达 56m。地质情况呈碎裂结构，极易产生坍塌、座落和滑移等非常复杂的地质结构现象。在施工开挖过程中发现软弱层分布在高边坡山体中，对高边坡的稳定性构成威胁，变更并优化了原来的预应力锚杆设计方案，采用预应力锚索和普通锚杆相结合加固的方案。关键词：沪蓉西高速公路 高边坡 预应力锚索 动态设计 施工1 工程概况沪蓉西国道是我国东西向的一条重要的主干线,是国家的重点建设工程之一,对西部开发与经济建设起着重要的作用。湖北省宜昌至恩施
2、高速公路是沪蓉西国道主干线的重要组成部分之一，桥梁和隧道等工程构造物众多，是湖北省乃至全国建设难度最大的重点项目工程之一，全长 198 公里。宜昌至恩施高速公路沿线地质条件复杂、地质病害众多、施工条件艰巨等特点。随着工程的不断深入，高陡边坡施工的稳定性和安全性受到较大的威胁，很多处高边坡原设计加固方案不能满足实际开挖后边坡复杂的地址情况的要求，必须动态的跟踪设计，不断的优化治理方案才能确保边坡的稳定性和安全性。2 动态设计和加固方案的确定本文介绍的是该主干线高坪吉新段 k148+386k148+600 段高边坡左侧，长 214 米，最大开挖高达 56 米，该段其岩层主要是弱风化薄中厚、厚层白云
3、岩、灰岩、白云质灰岩夹泥灰岩。该段边坡原设计为预应力锚杆带框架梁，锚杆长度最长为 18 米。该边坡开挖后发现桩号 k148+410 断面发现表层呈黑褐色 4 米厚的软弱层，自宜昌至恩施方向 35斜向边坡山体延伸，该软弱层遇水极易软化，从表面观察以及岩层的分布状况来看，该软弱层会延伸在整个高边坡山体里面，给高边坡治理带来一定的难度，若按原设计预应力锚杆的锚固段不能固定在稳定岩层里，会给该段边坡的稳定性带来极大的风险，对后期运营和安全管理带来隐患。建设单位会同高边坡控制工作组、设计单位、监理单位、施工单位对该处的边坡加固措施进行分析和论证，一致决定对高边坡的软弱层进行地址钻探，探明软弱层的发育和分
4、布的具体情况，以便给高边坡加固提供强有力的地勘资料和基础数据。在桩号k148+500 横断面布设三个孔钻探，分别距离路基中心线 43.5 米、29.2 米、9 米，其钻探深度分别为 39.2 米、46.45 米、35.54 米。钻探出来的结果是分别在三个孔口下 29.4 米、30.3 米、25.0 米深处分布有 12 米厚为角砾岩、泥岩的软弱层，通过软弱层的分布和走向情况，计算出锚杆、锚索的具体长度，确定了该段边坡详细的加固具体方案。其具体方案为：一、k148+386410 段：第一、二级边坡为预应力锚索，长度分别为 15 米、20 米，第三级采用普通锚杆，其长度为 15 米；二、k148+4
5、10600 段：第五级采用普通锚杆，长度均为 18 米；三、k148+560600 段：第一级普通锚杆，长度 9 米，第二级 13 排普通锚杆，长度 12 米，第二级第 4排普通锚杆，长度 15 米；四、k148+410-480 段：第一、二、三、四级全部采用预应力锚索，长度分别为 16 米、20 米、26 米、26米；k148+480-600 段第一、二、三、四级全部采用预应力锚索，其长度为别为 12 米、16 米、20 米、23 米。采用锚墩替代原来的格子梁。总共锚杆（锚索）836 孔计 15633 米，其中普通锚杆 222孔计 3629 米，锚索 614 孔计 12004 米。坡比第一级
6、为 1：0.5，第二、三、四、五级全部为 1：0.75。3 预应力锚索施工3.1 工序流程预应力锚索施工工序流程为：准备工作测量放线工作平台搭设钻孔制作锚索（锚杆）下锚索（锚杆）注浆锚墩施工张拉和锁定封锚。3.2 主要工序质量控制3.2.1 钻孔锚孔钻进施工，搭设满足相应承载能力和稳固条件的脚手架，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，确保锚孔开钻就位纵横误差不得超过50mm，高程误差不得超过100mm。钻孔采用风动干钻施工法，不能采用水钻。钻孔直径为 130mm，孔深必须保证索孔嵌岩深度不小于设计嵌岩深度，孔比杆长 0.3m,根据现场施工钻孔记录,随时调整钻孔深度。3.
7、2.2 制作锚索、下锚索 预应力锚索采用较为先进的压力分散型锚索，这种锚索以合理的机理，简单的结构，把荷载均匀分布在整个锚固段，即使在复杂岩土体也可以提供较大而可靠的锚固力。 锚索内锚固段采用了胶结式，胶结材料为水泥浆，强度等级为 m30，并掺入高效减水剂以提高早期强度，锚固段设计长度为10m，使用前应除锈。根据现场条件，原有边坡变更为 5 级边坡，荷载较大，考虑到边坡稳定及今后行车运营安全。下锚索：锚筋体入放锚孔前，应检查锚筋制作质量，确保锚筋体组装满足设计要求，并经现场监理工程师认可，锚孔内及孔外周围杂物要求清理干净。锚筋体长度应与设计锚孔深度相符，锚筋体应无明显弯曲、扭转现象。3.2.3
8、 注浆 注浆材料应按照设计要求确定，选用灰沙比 1：1，水灰比 0.450.5 的水泥砂浆，必要时，可以加入一定量的外加剂或掺和剂。水泥宜使用普通硅酸盐水泥，不得使用高铝水泥。细骨料应选用粒径小于 2mm 的中细沙；砂的含泥量按重量计不得大于 3；除二次高压注浆（劈裂注浆）和自由段二次注浆（补充注浆）外，一般不宜采用膨胀剂。3.2.4 锚墩施工按照设计要求尺寸开挖锚墩基槽，将预制好的钢筋放入基槽内，用 25#混凝土浇注。浇注混凝土时固定好模板，不要因为捣固混凝土而使模板变形。锚墩施工宜在锚索注浆完成 7d后开始施工，同时采用加设套管措施对锚索进行保护。3.2.5 张拉和锁定（一）边坡锚固工程锚
9、筋张拉应采用超张拉，超张拉力值为设计拉力值的 1.11.2 倍。锚筋张拉力值宜分两次张拉作业施加，第一次张拉作业值为设计张拉力值的一半，第二次张拉作业至超张拉力值。每次张拉宜分为 56 级进行，除第一次张拉需要稳定 30 分钟外，其余每级持荷稳定时间为 5 分钟，并分别记录每级荷载对应锚筋体的伸长量，并做好记录。 （二）对同一结构单元上的锚筋张拉原则要求同步进行，确保结构受力均匀，避免局部变化和相互影响。如果因施工设备和结构条件限制，亦应结合上述两次张拉作业，根据结构单元受力特点与规律，按照合理的方式进行循环张拉。 （三）如采用循环张拉，在第一次张拉作业时，宜按照先左右后中间，先上下后中间和先
10、对角后中间的作业原则进行，结合具体结构单元受力特点和锚孔布置情况，合理拟定张拉方案。第二次张拉作业，即按照第一次张拉作业顺序循环张拉作业，直至张拉满足设定最大张拉荷载值。 （四）压力分散型预应力锚索张拉应按一定得次序分单元采用差异分步张拉。即根据设计荷载和锚固单元长度计算确定差异荷载。首先分单元补足张拉各单位差异荷载,然后按前述张拉程序整体同步分级张拉。锚筋锁定：锚筋张拉至设定最大张拉荷载值后，应持荷稳定1015 分钟，然后卸荷进行锁定作业。锁定使用锚具和夹片应符合技术标准与质量要求。若发现有明显预应力损失，应及时进行补偿张拉。3.2.6 封锚张拉最终锁定后将锚具外多余的钢铰线须用机械切割，并
11、应留长 5cm-10cm 外露锚索，以防滑落，然后用混凝土将锚垫板、锚具及外露的钢铰线封住。4 监控量测针对此处高边坡高、陡、地质条件差且与相应地层岩性存在不相符等特殊条件，建设单位委托高边坡控制小组中科院武汉岩土研究所从 2006 年 6 月起对施工现场长期进行高边坡变形监测与稳定性评价。在分析研究勘察、设计资料基础上，依据其地层岩性，断层和节理裂隙，结合施工中遇到的问题，建立坡体地表、深度位移监测体系，并对成果进行分析。4.1 坡体地表位移监测通过在边坡平台、坡顶布设相应的观测点实现监测网的需要。该工点建立的位移监测网，主要集中于边坡加固的结构物、坡体前缘及估计可能变形达到的点。对这些点每
12、一次与第一次的位移变化,做出位移-时间曲线,通过对曲线的分析判断坡体的变形趋势。4.2 坡体深度位移监测就对软弱层地址钻探孔 1 和孔 2，其深度分别为 39.2 米、46.45米进行深度位移监测，通过地质条件分析其最可能的滑段及潜在最深的滑动面进行稳定性分析。5 结 语随着国家拉动经济内需，我省高速公路项目建设步伐加快，并逐步向山岭重丘区高速公路延展，地址结构越来越复杂，特别高陡高边坡也越来越多，原设计很大程度上受地质勘察深度的影响，在施工开挖过程中会有很多地质问题发现，而且往往出现难以预料的地质问题。因此应根据补充勘察的地勘结果和开挖后反映的真实地质特征及时对照原有设计方案，通过合理工序及时调整、变更和优化设计方案。值得参建单位思考。参考文献1 中国岩土力学与工程学会岩石锚固与注浆技术专业委员会编.锚固与注浆技术手册m.北京中国电力出版社, 19992 沪蓉国道主干线湖北宜昌至恩施公路两阶段施工图设计。湖北省交通规划设计院，2004
