浅谈高边坡预应力锚索框架支护施工工法

1、浅谈高边坡预应力锚索框架支护施工工艺摘要：本文结合遵义至毕节高速公路第26合同段K1765+555K1765+680段右侧预应力锚索框架施工，主要介绍了高边坡治理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艺做了详尽的阐述。并对应用过程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。关键词：高边坡；锚索；施工工艺1、高边坡防护工程概况 1.1工程地质遵毕高速公路经过地区为云贵高原东北部、贵州高原的黔北山地、地势东部略高，西部略低。本合同段地处低纬度高海拔区，气候为暖温带湿润季风气候，为高寒地区，冬春寒冷，夏秋凉爽。沿线出露地层岩性复杂，地层

2、从老到新分别为：三叠系和第四系。其中以三叠系永宁镇（T1yn）灰岩、泥质灰岩、泥质白云岩、泥岩出露最广。其次出露三叠系飞仙关组（夜郎组）泥质粉砂岩、砂岩及泥页岩，局部地段出露岩性为关岭组灰岩、泥岩、泥质白云岩等。本合同段边坡失稳段主要有三段： K1764+660K1764+820左侧、K1765+555K1765+680右侧、K1765+680K1765+760右侧。全为岩体风化破碎，节理裂隙发育，强风化层较厚，路基开挖易造成边坡失稳。1.2边坡治理设计K1765+555K1765+680段右侧路基挖方最大开挖高度为46m，且路基开挖切脚临空，岩体节理发育、破碎，开挖边坡易引起边坡失稳。边坡治

3、理设计分为五级边坡防护，第一级边坡设置上挡墙支挡，挡墙高度26m；第三四级边坡设井字形框架锚索进行锚固，共13个框架，52根锚索，锚索长度为23m和22m，锚索间距4m，第二五级边坡采用锚杆框架植草进行防护，锚杆长6m。2、锚索框架防护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摩擦阻力，从而提高边坡岩土的整体性和稳定性。3、施

4、工工艺施工工艺流程见下图“预应力锚索框架梁施工工艺框图”施工准备搭设脚手架平台测量定孔位钻机就位原材料送检坡面清理锚索安装砂浆制备注浆锚索张拉锁定锚头封闭排（截）水沟施工钻进成孔、清孔锚索制作锚索养护砼框格梁制作砼养护预应力锚索框架梁施工工艺框图 3.1施工准备预应力锚索施工前应明确施工方法、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、质量管理等。同时做好施工场地的排水工作，材料、机械的防雨、防水工作。将预应力的造孔设备、注浆设备、张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、预应力钢铰线及锚具等各类材料必须符合设计及规范要求，

5、具有出厂检验合格证。使用前需对各种材料做必要的物理力学试验，合格后方可使用。预应力锚索使用的千斤顶、压力表等使用前必须进行标定。3.2试验孔施工为了验证设计采用的工作锚索的性质和性能、施工工艺的设计质量和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，按设计要求先进行锚索基本试验，即抗拔拉破坏试验。3.3孔位定位放样根据工程平、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100mm。如遇既有刷方坡面不平顺或特殊困难场地时，在确保坡体稳定和结构安全的前提下，可适当放宽定位精度或调整锚孔定位。3.4搭设脚手架平台与钻机就位为方便钻机作业

6、，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。采用符合规范标准的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100mm，钻孔倾角和方向符合设计要求，倾角允许误差位±1.0°。3.5钻孔3.5.1钻孔设备本工程岩层采用潜孔冲击成孔；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。3.5.2钻进方式钻孔要求干钻，禁止采用水钻，以确保锚索

7、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。3.5.3钻进过程钻进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。3.5.4孔径孔深为确保锚孔直径，要求实际使用钻头直径不得小于设计孔径。为确保锚孔深度，要求实际钻孔深度大于设计深度0.2m以上。3.5.5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

8、。钻孔孔壁不得有沉碴及水体粘滞，必须清理干净，在钻孔完成后，使用高压空气（风压0.20.4MPa）将孔内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。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。3.5.6锚孔检验锚孔钻造结束后，须进行验孔，检验合格后方可进行下道工序。孔径、孔深检查采用设计孔径、钻头和标准钻杆验孔，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

9、验合格。3.6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下料时保证每根钢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+框架梁厚度+锚索工作段长度+截长误差（约10cm）。下料要求用砂轮切割机切割，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，在一端锚固长度内剥除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（扩张环、紧箍环），支撑环每1.2m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

10、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、堵塞。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。3.7锚索安装安装锚索前，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，当外露部分满足工作长度时即到位，停止穿索。锚索往孔内穿时，索体必须平顺，不得扭绞，同时应避免损伤PE管及支撑环脱落。锚索安装工作结束后即可进行灌浆工作。3.8注浆注浆采用3SNS系列注浆泵，搅拌采用灰

11、浆搅拌机进行。浆液要搅拌均匀，随搅随用，并在初凝前用完。注浆材料为水泥砂浆，水泥选用普通硅酸盐425#，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35MPa，注浆压力保持在0.35 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。待孔口溢出清晰的浓浆即可停止注浆。3.9砼框架梁施工把框架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。框架梁混凝土浇筑前，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

12、模，并同时安装定向筋、定位管及固定锚垫板。锚垫板可作为框架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。框架梁混凝土强度等级：C30，封锚混凝土强度等级：C30。浇筑时应加强振捣，以确保混凝土的均匀密实。并加强养护。3.10锚索的张拉待锚孔注浆体强度和框架梁砼强度达到设计要求后，即可进行张拉。张拉前须对张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，用于张拉油压与张拉力的控制。安装锚板前，要用棉纱擦净锚板内的泥沙油污。无粘结预应力钢绞线在张拉前，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。

13、锚索张拉锁定采用四个千斤顶同时同步骤进行。本工程每根锚索设计拉力为800KN，张拉分6级，每级间隔5分钟，即第一级为160KN、第二级为200KN、第三级为400KN、第四级为600KN、第五级为800KN、第六级超张拉至880KN，张拉结束持续稳压30分钟后锁定。张拉过程中随时观察锚座的变化，如有异常情况，应暂时停止，查明原因后方可继续进行。张拉千斤顶的轴线必须与锚索轴线一致，锚环、夹片和锚索体张拉部分不得有泥砂、锈蚀层或其它污物。每级张拉的稳定时间必须保证，预应力张拉采用“双控法”控制，以张拉油压为主，伸长值进行校核。3.11张拉锁定、封锚预应力张拉完成后，用手提砂轮机切除多余钢绞线，外留

14、长度5cm。补满浆后对锚头采用C30的混凝土进行封锚，防止锈蚀和兼顾美观。4、质量控制4.1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范要求施工;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。4.2脚手架的搭设必须稳定，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。4.3锚索孔径允许误差±20mm，倾角允许误差±1°，孔位允许误差10厘米。4.4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。4.5锚孔要清洗干净，孔中不得留有岩粉和水

15、。4.6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。4.7锚索安放要保证锚索有不少于2厘米的保护层。4.8锚索下料长度允许误差±10cm，并对锚索按孔号相应编号。4.9锚索的张拉要在注浆体强度和框架梁混凝土强度达到设计要求后方可进行。4.10张拉前必须对张拉设备进行标定，保证各级张拉的稳定时间。张拉到位后用机械切除多余钢绞线，严禁电割、氧割。4.11锚索的张拉必须按张拉程序进行，即四个千斤顶同时同步骤的原则进行张拉、锁定。4.12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。锚索安放要保证平直，张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。4.13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。5、安全措施5.1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。5.2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。5.3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。5.4各种机具设备应处于完好状态。5.5高空作业要设置必要的防护措施，作业人员必须佩戴安全