1、高速公路高边坡的预应力锚索框架护坡工程施工1 概述预应力锚索施工在桥梁工程、水利工程等领域已较普遍使用，而应用于高速公路的高边坡上还是近几年的事。最近通车的同三国道福建段的福宁高速公路霞浦段，采用了预应力锚索组成的框架梁防护形式，使预应力锚索在高边坡工程中得到应用。预应力锚索组成的框架梁防护形式，是利用一定强度的水泥砂浆在有效深度的锚孔底端与周边岩石形成具一定强度的锚固体，而后在锚索的预应力作用下，将不稳定的山体部分稳固地与稳定山体组成整体。确保边坡的稳定，不使构造裂隙进一步发展，从而达到防护目的。下面就预应力锚索施工在同三国道福宁高速公路 A14 标段 E 匝道右侧边坡中应用情况作一介绍。2
2、 地质概况同三国道福宁高速公路 A14 标段 E 匝道，是在霞浦互通区内。位于霞浦城东南约1.5km，跨越丘陵与河谷单元。 E 匝道右侧边坡处于丘陵地貌单元，山地浑固，山坡较平缓，植被发育，总的地势为南高北低。E 匝道是以路线半径为 280m 的曲线内侧切割山体斜坡。自然山坡坡度约 2530。由于坡体开挖面差异风化严重，岩石裂隙发育。当边坡开挖至第一、二级边坡时，坡体产生裂缝，设计对 EK0+080EK0+208 段第二、四级部位采取了预应力锚索框架加固，而后第二级又向西延伸了 16m。3 预应力锚索框架加固预应力锚索框架加固分别布置于 EK0+064EK0+208 第二级和 EK0+088E
3、KO+184 第四级边坡。每片框架宽 8m，间距 4m，框架横梁与竖肋截面均为 0.5m0.5m；每一级各设上、下二排，采用压力分散型的锚索，框架垂直坡面正视图见图 1。图 1 框架垂直坡面正视图（单位：cm）单孔锚索设计拉力为 600kN，由 6 根 15.24mm高强低松弛无粘结钢绞线配以承压板和挤压套等制作；其锚索长度：第二级的 EK0+064EK0+120 段为 25m 和23m，EK0+120。EK0+192 段为 30m 和 28m，EK0+192EK0+208 段为 25m 和 23m；第四级的 EK0+088EK0+120 段为 28m 和 26m，：EKO+120EK0+18
4、4 段为 30m 和28m，EK0+192 一 EK0+208 段为 25m 和 23m。锚固段长度均为 9m。锚索钻孔孔径为130mm，向下俯斜 25。锚索锁定预应力为 500kN。4 预应力锚索框架加固施工4.1 框架施工预应力锚索框架是边坡锚固工程的抑制构件。它将整个被加固范围内临空面的表面进行覆盖，使整体性得到加强。同时，它又是预应力钢绞线锚固结构的锚垫着落点。因此，框架施工质量直接影响着预应力锚索的加固。框架、格子梁施工工艺流程框图见图 2。图 2 框架、格子梁施工工艺流程框图钢筋混凝土工程与一般混凝土结构一样。必须符合相关的施工及验收规范。所不同的是，在混凝土灌注前，必须将锚具中的
5、螺旋钢筋、波纹管和锚垫板按设计要求固定在横梁与竖肋交点处的钢筋上。方向与锚孔方向一致，摆放要平整。浇捣混凝土时必须确保混凝土密实，并不能使锚具走动。在锚索下锚孔注浆后，即进行结构框架的施工。施工采用分片进行，每片由 23 根竖肋及其横梁、顶梁、底梁组成。两相邻框架接触处(横梁、顶梁、底梁)留 2cm 宽伸缩缝，用浸沥青木板填塞。由于框架底面受坡面凹凸不平情况影响故凸出部位采用局部打凿，凹入部位，可先用C10 混凝土衬垫，再进行钢筋安装；凹入量不大的可一次性与 C25 混凝土一起浇筑。混凝土浇筑后，安排专人养护。在混凝土达到设计强度后，才能进行锚索张拉。4.2 锚索施工预应力锚索施工工艺流程框图
6、见图 3。图 3 预应力锚索施工工艺流程框图施工的主要特点是单孔复合锚固体系的压力分散型锚索，锚索具有一定下俯角度。因此，不论造孔、锚固、张拉，都有特殊性。4.2.1 造孔根据锚孔下倾与水平夹角为 25的要求及测放后的孔位，准确安装固定钻机，并严格认真进行机位调整。夹角的偏差控制在1，方位偏差控制在20：；钻进方式，采用无水干钻，禁止采用水钻。为确保锚孔深度，实际钻孔深度要大于设计长度 0.5m；钻孔过程中，对每个孔的地层变化、钻进状态、地下水及一些特殊情况要作现场记录。如遇到地层松散、破碎时，则采用跟套管的钻进技术，以使钻孔完整不坍。如遇坍孔，应立即停钻，对钻孔进行固结灌浆处理，待水泥浆初凝
7、后，重新清孔钻进； 成孔后，采用高压风清孔，风压为 0.20.4MPa将孔内岩粉及水体全部清出孔外。经监理检查后再进行下一步工序。 4.2.2 锚索编束锚索编束前，要确保每根钢绞线顺直。不扭不叉，排列均匀，对有死弯、机械损伤及保护套破损的应剔出。1)下料：均采用机械切割、严禁采用电弧切割。其长度为：锚索设计长度+结构竖肋厚度+千斤顶长度+限位板厚度及张拉操作所需长度的总和。张拉操作余量，一般取 150mm 为宜。2)承载体安装：根据下料好的钢绞线，下端头分别按设计锚固段中心每 3m 处安装承载体。其尺寸必须准确。钢绞线通过特制的挤压簧和挤压套对称地锚固于钢质承载体上。其连接强度应满足设计张拉的
8、要求，即大于 200kN。3)注浆管安装：注浆管应满足设计要求。具有足够强度，保证注浆施工过程中注浆顺利，不堵塞、爆管或破损拉断。注浆管捆扎在锚筋体中轴部位管的头部距锚筋体末端为50100mm。捆扎时不宜采用镀锌材料。4)隔离架安放：将预先加工好的隔离支架分别在锚固段范围内每隔 1.0m 安装一个，自由段范围内每隔 1.5m 安放一个，绑扎隔离架时不宜采用镀锌材料。为使下锚顺利，在锚索体完成隔离支架和紧箍环的组装之后，在锚索体底端接装导向帽时，宜采用绑扎不宜焊接。4.2.3 锚索运输及进孔1)锚索运输：依靠人工扛抬在边坡上搬运。搬运前仔细核对锚索长度应与锚孔深度相符，搬运时，不得损坏各部位，凡
9、有损伤的必须修复。扛抬各支点间距不得大于 2m弯转半径不宜太小。2)进孔：对成孔高压风清孔后，立即将锚索进孔。入孔时，应防止锚索挤压、弯曲或扭转。锚索入孔的倾角和方位应与锚孔一致，要求平顺推送，在锚索安装承载体的一端先入孔。先慢慢入孔，摆正方向，然后加快速度推送，依靠锚索重力及惯性下滑。尽量不要停顿，严禁抖动、扭转和窜动，防止中途散索和卡阻。如中间卡住，可稍拨出一点再下推，直至下到设计深度。若遇锚索进孔困难，再用高压风吹洗孔一次；若还不行，再次钻孔，直到锚索入孔安装就位为止。4.2.4 高压注浆压浆前应对压浆设备进行检查，在管路连接后用清水压注检查，确保设备和管路运转正常，无漏浆、爆管等问题发
10、生。一旦锚索入孔安装后，应及时压浆。注浆采用孔底返浆法，全段一次性注浆，防止中途停止较长时间。高压注浆压力宜大于 2.5MPa，注浆至锚孔孔口溢出浆液时方可停止。注浆作业过程中做好注浆记录。每批一次注浆都进行浆体强度试验，且不得少于两组。保证满足设计强度要求。注浆材料采用 PO32.5 级普通硅酸水泥(425 号) 配制的水泥浆，不得使用 pH 值小于 4.0的酸性水，水灰比宜为 0.45，浆体强度不小于 40MPa。注浆浆液应搅拌均匀，随搅随用。浆液应在初凝前用完，并严防石块、杂物混入浆液。4.2.5 张拉锚孔内的锚固段浆体和结构框架混凝土 7d 后或强度大于 15.0MPa 时，即可进行张
11、拉。张拉前应对张拉设备进行校定，孔口承压面应平整，依次套入锚垫块、工作锚夹片、限位板，确认编号的钢绞线而后吊装张拉机具就位。在正式张拉前，按张拉设计要求先分别对单元锚索进行张拉，对各单元锚索在同等荷载条件下因自由段长度不等而引起的弹性伸长差，要给予补偿。待补偿后，才可同时张拉各单元钢绞线。正式张拉前取 1020设计张拉值进行预张拉，预张拉 l2 次，使各部位接触紧密，钢绞线完全平直，而后进行整体张拉。正式张拉分两次进行，第一次张拉作业值为设计值之一半，第二次张拉作业值至超张拉值。每次张拉宜分 56 级进行，除第二次张拉需稳定30min 外，其余每级稳定 5min，并分别测量记录伸长量。对同一结
12、构单元上的锚筋张拉，原则上要求同步进行，确保结构受力均匀。第一次张拉作业宜按先左右后中间、先上下后中间、先对角线后中间的作业原则进行；第二次作业顺序同第一次。预应力张拉采用“双控法”控制。张拉过程中，油泵的加压速率不能过快，要求平稳，速率一般取 0.1MPa/s。注意观察千斤顶活塞的运行状态，确保张拉安全进行。同时将实际伸长值与理论计算值进行比较，两者相差值在规定范围内时，说明张拉锁定效果良好。预应力锚筋锁定后 48h 内，若发现有明显预应力损失(大于锚索拉力设计值的 10) 时，则应进行补偿张拉。锚筋锁定后须用机械切割余露锚筋，严禁电弧烧割，并应留长 510era 外露钢筋，以防拽滑。最后用
13、水泥净浆注满锚垫板及锚头各部分空隙，并按设计要求采用不低于 20MPa的混凝土封锚处理，防止锈蚀。对要做锚索试验的暂不封锚，待试验完成后再按要求进行封锚。4.2.6 锚索试验根据实际情况共做了基本试验、工艺试验和验收试验三种。基本试验是为确定锚索极限承载力和获得有关设计参数而进行的试验；验收试验是为检验锚索施工质量和承载力是否满足设计要求而进行的试验。根据规范规定，应进行不少于 3 根索的基本试验(抗拔力检测) 和锚索总数的 5(6 根)的验收试验，以验证锚固质量的可靠性，其最大试验荷载不应超过钢绞线强度标准的 0.8 倍。工艺试验结合基本试验一起进行。有关基本试验的标准，省高速公路工程指挥部暂定为不出现下列情况的视为不被破坏：1)锚头位移不收敛，锚固体从岩土层中拔出或锚索从锚固体中拔出；2)锚头位移量超过设计允许位移值； 、3)后一级荷载产生的锚头位移增量超过前一级荷载产生位移增量的 2 倍；锚索材料拉断。5 结束语为了对永久性锚索预应力变化进行长期监测，布置了 4 个锚索测力计，经半年监测，14 号锚索测力计的长期应力损失分别为 4.2、5.76、6.6、2.57完全达到“当锚索预应力损失小于 10时则为稳定”的要求。经工程实践可见，预应力锚索应用在高速公路的高边坡加固工程中，对稳定山体有着非常明显的效果。
