高边坡预应力锚索框架支护施工工法

1、高边坡预应力锚索框架支护施工工法     1、前言    预应力锚索框架是随着锚固技术发展起来的，并广泛应用于公路、铁路、水利等工程高边坡和建筑工程基坑防护的加固工程中。本工法主要介绍了高速公路高边坡整治工程中预应力锚索的应用，阐明预应力锚索在边坡加固中的原理和破坏形式，对预应力锚索框架的施工工法做了详尽的阐述。并对应用中出现的问题进行分析研究，可为类似工程提供参考和借鉴。  2、工法特点2.1加固效果明显2.2施工工期短2.3施工技术难度较大2.4使用通用的机械设备，节约工程成本2.5受季节性施工影响小2.6可操作性强，劳

2、动强度低 3、适用围   本工法适用于公路、铁路、水利、城市建设等相关领域的浅、中、深层土石混合滑坡、土滑坡、岩石滑坡的防治工程。及土质、风化破碎的软质岩，挖方量大、岩层间夹有软弱夹层的高陡边坡及高层建筑的深基坑等工程项目。  4、工艺原理  预应力锚索防护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。预应力锚索，一方面可直接在滑面上产生抗滑阻力，另一方面通过增大滑面上的正应力来增大抗滑

3、摩擦阻力，从而提高边坡岩土的整体性和稳定性。5、施工工艺 施工工艺流程见下图“预应力锚索框格梁施工工艺框图”5.1施工准备  预应力锚索施工前应做好施工组织设计，明确施工方法、施工工艺、工序流程、人员组织和施工设备、材料、试验、监测安排及安全、质量管理。申请单项工程开工，开工条件包括开工报告、锚筋材料试验、浆体材料试验、配合比试验、相关机械设备等，并应注意拉设备及有关机具是否经过标定。做好施工场地的排水工作，材料、机械的防雨、防水工作，保证水、电畅通。将预应力的造孔设备、注浆设备、拉设备调至工作面附近，待坡面整修工作面完成后，马上吊运至工作面。锚索所需的水泥、钢材、预应力钢

4、铰线及锚具等各类材料必须和工程锚索施工所需的完全相同，具有出厂检验合格证，并符合国家标准。使用前需对各种材料做必要的物理力学试验，提供材料检验合格证书等资料。预应力锚索使用的千斤顶、压力表等使用前必须进行标定或检验。5.2试验孔施做为了验证设计采用的工作锚索的性质和性能、施工工艺、设计质量、设计合理性以及所提供的安全储备，同时考虑有关搬运、储存、安装和施工过程中抗物理破坏的能力，在单项工程开工申请批复后，按设计要求先进行锚索基本试验，即抗拔拉破坏试验。具体位置应由监理和设计代表现场确定，试验孔位置的选择应体现工程孔锚固地层实际情况。试验时应记录各级荷载及锚头位移等详细数据，并在工程锚索施工前及

5、时向设计单位提交试验报告，以验证和调整设计。5.3孔位定位放样根据各工点工程平、立面图，按设计要求，将锚孔位置准确测放在坡面上，孔位误差不得超过±50mm。如遇既有刷方坡面不平顺或特殊困难场地时，需经设计监理单位认可，在确保坡体稳定和结构安全的前提下，适当放宽定位精度或调整锚孔定位。5.4搭设脚手架平台与钻机就位为方便钻机作业，需在边坡上搭设脚手架平台。高边坡钻孔工作均在高空条件下作业，作业平台的牢固性与安全性十分重要。采用符合规标准的48mm×35 mm 钢管作支架，用扣件联接，平台宽度为5m ， 作业平台上满铺建筑模板，模板与脚手架用铁丝绑扎牢固。钻机在作业平台上安装要

6、保证稳固，且保证使钻头中心对准孔位中心。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，钻孔倾角和方向符合设计要求，倾角允许误差位±1.0°，方位允许误差±2.0°。5.5钻孔5.5.1钻孔设备钻孔机具的选择，根据锚固地层的类别、锚孔孔径、锚孔深度、以及施工场地条件等来选择钻孔设备。岩层中采用潜孔冲击成孔；在岩层破碎或松软饱水等易于塌缩孔和卡钻埋钻的地层中采用跟管钻进技术。5.5.2钻进方式钻孔要求干钻，禁止采用水钻，以确保锚索施工不致于恶化边坡岩体的工程地质条件和保证孔壁的粘结性能。钻孔速度根据使用钻机性能

7、和锚固地层严格控制，防止钻孔扭曲和变径，造成下锚困难或其它意外事故。5.5.3钻进过程钻进过程中对每个孔的地层变化，钻进状态（钻压、钻速）、地下水及一些特殊情况作好现场施工记录。如遇塌孔缩孔等不良钻进现象时，须立即停钻，及时进行固壁灌浆处理（灌浆压力0.10.2MPa），待水泥砂浆初凝后，重新扫孔钻进。5.5.4孔径孔深钻孔孔径、孔深要求不得小于设计值。为确保锚孔直径，要际使用钻头直径不得小于设计孔径。为确保锚孔深度，要际钻孔深度大于设计深度0.2m以上。5.5.5锚孔清理钻进达到设计深度后，不能立即停钻，要求稳钻12分钟，防止孔底尖灭、达不到设计孔径。钻孔孔壁不得有沉碴及水体粘滞，必须清理干

8、净，在钻孔完成后，使用高压空气（风压0.20.4MPa）将孔岩粉及水体全部清除出孔外，以免降低水泥砂浆与孔壁岩土体的粘结强度。除相对坚硬完整之岩体锚固外，不得采用高压水冲洗。若遇锚孔中有承压水流出，待水压、水量变小后方可下安锚索与注浆，必要时在周围适当部位设置排水孔处理。如果设计要求处理锚孔部积聚水体，一般采用灌浆封堵二次钻进等方法处理。5.5.6锚孔检验锚孔钻造结束后，须经现场监理检验合格后，方可进行下道工序。孔径、孔深检查一般采用设计孔径、钻头和标准钻杆在现场监理旁站的条件下验孔，要求验孔过程中钻头平顺推进，不产生冲击或抖动，钻具验送长度满足设计锚孔深度，退钻要求顺畅，用高压风吹验不存明显

9、飞溅尘碴及水体现象。同时要求复查锚孔孔位、倾角和方位，全部锚孔施工分项工作合格后，即可认为锚孔钻造检验合格。5.6锚索制作锚索制作工艺流程：编束通知单下料、清洗安装承载体挤压P锚编束安装支撑环安装注浆管验收库存在预先平整好的下料场地上按下料长度进行下料，每根绞线长度误差控制在10cm左右。钢绞线下料长度=各分段锚固长度+锚索自由段长度+框格梁厚度+锚索工作段长度+截长误差（约100mm）。下料要求用砂轮切割机切割好以后，钢绞线全段除锈除污垢后，将每束锚索平顺地放在制作平台上，用钢卷尺量出锚固段和自由段，分别作出标记，在自由段涂抹黄油，作防腐处理后再外套PVC 管（如采用无粘结预应力钢绞线，则在

10、一端锚固长度剥除PE层，对剥除部分钢绞线除污洗净）。按要求设置承压板、支撑环，支撑环每1m放1个，用GYJ60A型挤压机对剥除部分挤压上P锚。索体要求绑扎牢固，绞线应平行顺直。对不同位置处的承载体相应的绞线外露端做出临时和永久性标记。灌浆管绑扎在锚索体上，灌浆管头部距锚索体端部510cm，灌浆管使用前，要检查有无破裂、堵赛。绑扎好的锚索顶部要安装导向帽，以方便穿索。锚索制好后应将承压板、P锚外部涂上防腐油漆。检查合格后的锚索标识好以后分区存放，同时做好防雨、防晒工作。5.7锚索安装向锚索孔安索前，要核对锚索编号是否与孔号一致，确认无误后，即可将锚索用人工抬至工作面，用人工将锚索平顺穿入锚孔，当

11、外露部分满足工作长度时即到位，停止穿索。锚索往孔穿时，索体必须平顺，不得扭绞，同时应避免损伤PE（或PVC）管及支撑环脱落。锚索安装工作结束后即可进行灌浆工作。5.8注浆注浆采用3SNS系列注浆泵，搅拌采用灰浆搅拌机进行。浆液要搅拌均匀，随绞随用，并在初凝前用完。严防石块等杂物混入浆液。注浆材料为纯水泥浆，水泥选用普通硅酸盐525#，水灰比为0.380.48，外加10%UEA-Z型复合膨胀剂和0.6%的高效早强减水剂。浆体强度不小于40MPa，注浆压力保持在0.40.6 MPa。边注浆边缓慢抽拔注浆管，保证注浆管口处于浆液面一下。并保证浆体密实、饱和，达到设计浆体强度。待孔口溢出清晰的浆体即可

12、停止注浆。注浆过程中要做好相关记录，并做好试验块。5.9砼框格梁施工把框格梁位置坡面清理干净，人工绑扎钢筋后支牢模板，并在锚索位置套上2.5 in PVC 管;采用分段浇筑砼，浇筑时振捣要均匀、密实，保证浇筑质量。框格梁混凝土浇筑前，应先清除孔口周围及建基面上的碎石及泥土，然后绑扎钢筋、立模，并同时安装定向筋、定位管及固定锚垫板。锚垫板可作为框格梁端面模板固定在定位管端部，锚垫板必须与定位管轴线垂直。框格梁混凝土强度等级：C25，斜托强度等级：C30。浇筑时应加强振捣，以确保混凝土的均匀密实。并养护。 5.10锚索的拉待锚孔注浆体强度和框格梁砼强度达到设计要求后，和监理工程师书面通知

13、即可进行拉。拉前须对拉机具进行配套标定，计算出千斤顶受力与油压的线性方程，用于拉油压与拉力的控制。安装锚板前，要用棉纱擦净锚板的泥沙油污。钢绞线穿入锚板的顺序，力求与钢绞线束绑扎的顺序一致，防止交叉缠绕。使用无粘结预应力钢绞线的，在拉前，钢绞线外包的PE护管用锯条割掉（注意不要伤着钢绞线），不得用火烧钢绞线，剥除PE后要清除防腐油脂。按设计要求对锚索施加预应力并锁定。锚索拉锁定采用间隔施工，即每间隔1 2根锚索进行循环拉锁定。拉分6级2次进行， 即按设计值的15% 、30% 、45% 、60% 、75% 、90% 进行拉，每级拉观测稳定时间为5 10 min， 其中前5级为一次拉，一次拉完毕5

14、天后进行二次拉， 二次拉至90% 时，观测稳定10 min 后，回油至75% 观测10 min 稳定后锁定。拉千斤顶的轴线必须与锚索轴线一致，锚环、夹片和锚索体拉部分不得有泥砂、锈蚀层或其它污物。索整体拉前，应进行单股钢绞线的预拉，单股钢绞线的最大预拉力可取单股钢绞线设计拉力的10%，且锚索各单元体的预拉应力值应当一致。如在拉过程中发生意外或有迹象表明预应力损失较大时，则必须进行补偿拉，此时应一次拉到超拉荷载。拉结束后，将锚板外的钢绞线处理好，不能松散，以备再进行拉。为防止外锚头的长期暴露，每次结束后应作相应的防护。每级拉的稳定时间必须保证，预应力拉采用“双控法”控制，以拉油压为主，伸长值进行

15、校核。当出现异常情况时，必须停止作业进行检查，查明原因后方可继续进行作业。5.11拉锁定、封锚预应力拉完成后，用手提砂轮机切除多余钢绞线，外留长度5cm。填充好油脂后对锚头采用不低于20MPa的混凝土进行封锚，防止锈蚀和兼顾美观。6、劳动组织劳力组织表序号项  目工  种人数备注1框格梁工程现场指挥1 2技术兼质检1 3拌合机司机2 4电工1 5振捣工4 6配料3 7试验员1 8电焊工3 9钢筋工8 10修理工1 11架子模板工12 12普工25 13钻孔

16、现场指挥1 14技术兼质检1 15钻机司机4 16电工1 17架子工6 18空压机司机2 19普工15 20电焊工1 21锚索、注浆现场指挥1 22技术兼质检1 23电工1 24试验员1 25电焊工1 26制索、安索10 27注浆4 28拉8    7、机具设备机具设备表序号机具名称规格单位数量备   注1钻机MG-50A台1 2压风机17m3台1 3注浆泵SNS20

17、0/100台1 4灰浆搅拌机 台2 5油泵ZB4/500台4带S阀6千斤顶YCW250A台1 7千分表 只2 8挤压机GYJ60A台1 9砂轮切割机 台1 10手提砂轮机切割机 台2 11单根测力传感器 台6 12精密液压油压表 块10  8、质量控制8.1施工前应认真进行技术交底，施工中明确分工、清楚责任、统一指挥，严格按设计图纸及相关规要求施工;施工中严格按工序顺序，严格把好各工序质量关，对隐蔽工程做好施工记录。8.2脚手架的搭设必

18、须稳定，对紧固体的紧固必须有人复核。钻机在脚手架上必须固定牢固，避免因钻机固定不牢而导致孔位出现偏差。8.3锚索孔径允许误差±2mm，倾角允许误差±1°，孔位允许误差±5厘米。8.4若遇坍孔，应立即停钻，进行固壁注浆处理，注浆24小时后重新扫孔钻进。8.5锚孔要清洗干净，空中不得留有岩粉和水。8.6锚索的编制要确保每一根钢绞线始终均匀排列、平直、不扭不叉，锈、油污要除净，对有死弯、机械损伤及锈坑者应剔出。8.7锚索安放要保证锚索孔壁有不少于1厘米的注浆厚度。8.8锚索下料长度允许误差±10cm，并对锚索按孔号相应编号。8.9锚索的拉要在注浆体强

19、度达到设计要求后方可进行。8.10拉前必须对拉设备进行标定，保证各级拉的稳定时间。拉到位后用机械切除多余钢绞线，严禁电割、氧割。8.11锚索的拉必须按拉程序进行，即：从上到下的原则进行拉、锁定。8.12钢绞线要调直、除锈、去污垢，检查有无损伤、交叉重叠、锈坑等，不合格者应剔除。截取后的钢绞线两端应用铁丝扎捆牢固，同一束钢绞线必须等长。锚索安放要保证平直，拉段要放在锚孔中央，确保锚索孔壁有20 mm 厚的砂浆保护层。8.13施工使用材料要有出厂合格证和送检合格证明，严禁使用不合格材料。8.14预应力锚索的锚固长度、锚固段孔壁的清洗干净与否是保证锚固力的重要环节，应严格按设计进行;锚杆的施工长度(

20、深度)要按设计图纸要求进行，不得随意缩短。锚索(杆)长度、钻孔深度、采取岩心样、入岩深度、洗孔质量、注浆压力6道关键工序须经监理工程师确认后才可进行下一道工序。9、安全措施9.1施工前进行安全技术交底，施工过程中要明确分工，统一指挥。9.2坚持“安全第一、预防为主”的安全生产方针，定期检查、落实安全责任，严格执行安全生产奖惩制度，对违章作业者要追究责任，严肃处理。9.3上岗前要做好安全培训工作，施工人员进入现场要戴好安全帽，操作人员遵守有关安全操作规程。9.4各种机具设备应处于完好状态。9.5高空作业要设置必要的防护措施，作业人员必须佩戴安全带。9.6切割钢绞线使用的砂轮切割机要设置安全护罩，

21、以防断片伤人。9.7注浆管路应畅通，不得有堵塞现象，避免浆液突然喷出伤人，注浆管路不使用时要及时注压清水冲洗干净。9.8风动钻机管路连接应牢靠，避免脱开出伤人。9.9拉机具各部件应牢靠，特别是高压油管的联接点，以避免突然断裂脱口喷出伤人。在拉过程中，千斤顶前不得站人，以防锚索断裂造成事故。9.10夜间施工应有足够的照明。9.11钻孔孔口须设置粉尘收集器，使岩粉不致随风飘散，污染大气。严格按照国家环境保护有关规定施工。9.12边坡弃碴要按设计弃土石，作好挡碴墙，排水沟，防止土石流失污染农田或河流。10、技术经济分析该施工技术为松散岩土体和滑坡整治工程施工积累了成功的经验，为预应力锚索施工奠定了坚

22、实的基础。经济效益显著，和预应力锚索抗滑桩设计方案进行经济比较造价投资1/3，且工期缩短1/2。也为单位创造了良好的社会效益。11、工程实例某高速公路全长400m段预应力锚索框格梁。该路段原设计为路堑式路基,左侧边坡最大开挖深度44米,分为5级,坡比为1:11:1.25. 工作区属构造剥蚀地貌.海拔19002300米,高差一般不足300米,地形坡度一般在25度以下,属地地形。区出露的主要地层为中寒武统沧浪铺组乌龙箐段,次为第四系堆积层。根据地质勘察钻探揭露,地层由上至下主要为碎石土、坡积亚粘土、残积亚粘土、强风化泥质砂岩、中风化泥质砂岩、微风化泥质砂岩等。基岩节理、裂隙发育,强风化泥质砂岩吸水易软化,岩石因节理、裂隙发育而较破碎; 另外,上覆坡积亚粘土厚度较大,含较多碎石及不同粒级的砂,土层透水性较好,土体稳定性差。这些不良地质现象,在各种地质力和外力作用下, 自施工以来,在左侧边坡K32+970K33+245不同路段先后发生了三次明显的边坡失稳,直接危害高速公路行车安全。因此,必须对该危险边坡进行系统整治和加固支护。根据边坡的特点,工程设计容主要分两大部分：第一部分为预应力锚索加砼框格梁加固支护段