公路边坡加固中的预应力锚索技术
1、概述
预应力锚索挡土墙是锚杆挡土墙技术发展的产物，它是通过钻孔将钢绞线或高强钢丝锚固于稳定的地层中，并通过张拉产生预应力，从而达到稳定挡土墙或者稳定加固体限制其变形的目的。
世界上大规模应用预应力锚索并获得成功的典型实例是20世纪30年代阿尔及利亚舍尔法大坝的加固工程，该工程在应用预应力错索技术巾获得了较大的成功。从20世纪4O年代末至70年代初，锚索技术得到了迅速发展，加固理论、设计方法逐步形成和完善。目前已广泛应用于岩土工程的各个领域，积累了丰富的工程实践经验。
锚索技术在我国的研究始于20世纪60年代，从20世纪70年代开始，该项技术在我国的水电、国防、矿山等领域内逐步开始使用。20世纪80年代以来，随着研究的渗入和成果实践的增多，人们对锚索技术有了更深入的研究和认识，也在实践中积累了一定的成功经验。随着该项技术的发展和成功的应用，锚索技术得到了越来越广泛的应用，在对锚固技术的机理研究、试验设备以及施工工艺等方面的研究都取得较大的进展。
2、预应力锚索加固原理
预应力锚索结构见图1
预应力锚索加固防护，是把破碎松散岩体锚固在地层深部稳固的岩体上，通过施加预应力，使锚固范围内的软弱岩体挤压紧密，提高岩层问的正压力和摩阻力，阻止开裂松散岩体位移，从而达到加固边坡的目的。通过对部分坡体施加预应力锚索，把坡体锚固于潜在滑移面下稳定的中微风化变质岩中，保持坡面状态深入坡体内部进行大范围加固。预先主动对边坡松散岩层施加正压力，增大坡体对滑移面的正压力，增大了抗滑力，使坡体趋于稳定。通过锚索孔的高压注浆，浆液能充填坡体内裂隙和空隙，提高了坡体内破碎岩体的强度，由于水泥浆的凝固作用使破碎的岩体连成整体，增强了坡体的整体稳定性。
3、预应力锚索施工工艺
预应力锚索工程具有鲜明的施工特点，是一项全新的施工工艺，其施工工艺流程见图2。
3．1钻孔
首先选择合适的钻孔设备。钻孔是锚固工程费用最高和影响工期的关键工序，同时也是影响锚固工程经济效果的主要因素。因此应根据锚固地层情况、锚孔深度、锚孔孔径以及施工场地条件等来选择钻孔设备。
按设计孑L口位置在脚手架上安装专用机座，将钻机与机座及脚手架固定好，复核孔口位置、方位和倾角，确认无误后，安上冲击器和钻头，接上风管，即可开钻。钻孔结束后，复核孔深，并以高压风将孔内粉尘吹净，以织物或水泥袋纸塞好孔口备用。
3．2锚索制作、安装
锚索的设计长度是从钻孔的孔口算起的，钢铰线的总长应为锚索的设计长度（钻孔的实际长度）、框架梁厚度、千斤顶长度、工具锚和工作锚的厚度以及张拉操作预留量的总长。压力分散型锚索钢绞线采用厂家生产的无粘结型的钢铰线，钢绞线截取以前，首先进行调直，要确保每一根钢绞线始终顺直，不扭不叉。量出锚索的设计长度和锚固段三个单元的长度，分别做出标记，在每单元的起点位置安装钢质承载体及挤压套，且锚索的端部安放导向帽，下锚时能够顺利人孔。
锚索制作应满足下述要求：
（1）制作锚索的材料应满足有关钢绞线和高强钢丝的要求；
（2）钢续线宜使用机械切割；
（3）锚索制作宜在加工车间或有覆盖的工地内进行；
（4）锚索制作完成后，应对其进行详细检查，对于检查不合格的产品不得投入储存或使用。
3．3注浆
为保证注浆质量，注浆材料要求严格按照经试验合格的配比备料，注浆浆液应严格按照配合比搅拌均匀，随拌随用，浆体强度不低于40MPa，锚孔注浆必须采用孔底返浆方法（注浆压力一般为2．0MPa左右），直至孔口溢新鲜浆液，严禁抽拔注浆管或孔口注浆，如发现孔口浆面回落，应在30分钟内进行孔底压注补浆2次～3次，确保孔口浆体充满。
在注浆作业开始和中途停止较长时间再作业时，应用水或水泥稀浆润滑注浆泵及注浆管路。注浆过程应认真做好现场施工注浆记录，每批次注浆都应进行浆体强度试验，试件不得小于两组。浆体未达至0设计强度的70%时，不得在锚索端头悬挂重物和拉绑碰撞。
3．4锚索张拉
待锚固段的浆体强度、锚墩和垫墩的混凝土强度达到设计强度后，进行预应力张拉。张拉采用“双控法”，即采用设计张拉力和伸长值来控制张拉应力，当实际伸长值与理论伸长值差别大于±6%时，应暂停张拉，待查明原因和采取措施后方可继续进行。
张拉与锁定应注意以下几个方面：
（1）锚索在张拉前必须把承压支撑构件的面整平，将台座、锚具安装好，并和锚索轴线方向垂直。安装千斤顶时注意千斤顶轴线应与锚杆轴线尽量在一条直线上，而且不可压弯锚头部分。
（2）安装前应对千斤顶和电动油泵进行标定，拉标定的数据进行张拉。张拉时，事前检查油泵各阀门的工作情况和油管的畅通情况，以免在张拉时油泵工作不正常而造成张拉失败。
（3）锚索张拉应按一定程序进行，锚索张拉顺序，应考虑邻近锚索的相互影响。
（4）正式张拉前必须对锚索进行预张拉二次，张拉力为0．1～0．2Nt，使锚索各部位接触紧密、拉体完全平直，以消除杆体的隐蔽变形量。拉直后再进行张拉时，其变形量起点以此状态为零记起。
（5）锚索张拉荷载要分级逐步施加，不能一次加至锁定荷载。
3．5封锚
锚索锁定后，做好记号，观察三天，没有异常情况即留10cm后用手提砂轮机切割多余钢绞线（严禁电弧烧割）。最后用水泥浆注满垫板及锚头各部分空隙，并按设计支模，用C30砼封锚处理。
3．6锚索预应力损失的处理
锚索的预应力损失是预应力锚索工程中常常遇到的问题，其来源主要有三个方面：张拉过程中的损失、锚索锁定过程中的损失和由于时间的推移而引起的预应力损失。
减小或避免预应力损失的方法主要有：
（1）锚索材料的选择：为减小锚索的预应力损失，应选用高强度低松弛性的钢绞线以及与之配套的锚固体系。
（2）岩土体的选择：锚固段应置于坚硬完整的岩土体中，使锚索有稳定的根基，外锚段如桩后的岩土体必须坚实，以避免应力集中区岩土体徐变过大，增加预应力值的损失。
（3）优化张拉力的设计：由于施加的预应力与张拉力成正比，因此设计时应考虑避免大吨位的出现，即以多孔位、小吨位为宜。另外，在结构强度许可的情况下，采用超张拉可以将桩后土层处于超压密、超固结状态，从而减小后期预应力损失。
3．7施工注意问题
为保证锚索施工质量，锚索施工过程中应注意以下问题：
（1）各关键施工工序必须设立专职负责人，并认真做好质量的自检与互检。
（2）各工序的施工人员必须严格按照施工操作规程或规定进行施工。
（3）所有施工用机械、材料、配件必须进行详细检查或检验。
（4）水平流水作业施工中，上一道工序不合格或未经验收的施工阶段成品，不得进入下一道施工工序。
（5）在施工的安全过程中，必须认真做好施工记录和施工日记，将各参数认真填入记录表中，并作为竣工验收资料必备内容的一部分。
4、结语
预应力锚索作为高危边坡加固的一种有效措施，在各种边坡工程建设中得到了广泛的应用。由于锚素工程具有隐蔽性和专业性强的特点，所以，在施工中应严格按照有关规程进行操作，以保证锚索的施工质量。
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