岩土锚固技术是指通过埋设于土中或岩石中的锚杆索，将结构物与地层紧密地连锁在一起，依赖锚杆或锚索与周围地层的抗剪强度将结构物所承受的荷载传递到深部稳定岩土体中，或使地层自身得到加固，以保持结构物和岩土体稳定的施工技术［1］。本文将结合实际工程，对锚杆锚索边坡防护技术进行探讨。

 

 

　　丹凤至陕豫界高速公路DJN21合同段全长6.4km，土石方总量1830000m3，有多处深挖路堑，其中大沟芽大桥左侧路堑（K212＋930～K213＋110）最大边坡高度45m，分成五级边坡防护，其中第一、二级为锚杆防护，第三、四级为锚索防护。该段路堑岩体为强风化岩，节理裂隙发育，有极破碎岩层，局部段落已发生滑塌，对边坡稳定十分不利，具体段落如下。

 

　　（1）K212+930～K213+110路基左侧，平均处治高度8m，第一级坡面框架锚杆处治，路堑边坡坡率为1∶0.5，锚杆长度6m，处治长度180m，锚杆孔数288孔。

 

　　（2）K212+953～K213+110路基左侧，平均处治高度8m，第二级坡面框架锚杆处治，路堑边坡坡率为1∶0.75，锚杆长度8m，处治长度157m，锚杆孔数251孔。

 

　　（3）K212+970～K213+110路基左侧，平均处治高度8m，第三级坡面框架锚索处治，路堑边坡坡率为1∶0.75，锚索长度20m。

 

　　（4）K212+985～K213+102路基左侧，平均处治高度8m，第四级坡面框架锚索处治，路堑边坡坡率为1∶0.75，锚索长度22m。

 

 

　　2.1锚索框架防护

 

　　在施工前，首先对原材料进行试验，并进行张拉设备的配套标定工作，以及混凝土的配合比试验设计，然后按如下步骤进行施工：施工放样→边坡清理及孔位布置→搭设平台、钻孔→清孔→安装预应力钢绞线及锚固端注浆→框架混凝土施工（钢筋加工和模板安装）→按程序分级张拉预应力钢绞线锚固→二次注浆→封锚、混凝土强度检测［2］。

 

　　2.1.1造孔

 

　　放样布孔，根据边坡开挖面的立面图，按4m×3.5m的间距将锚孔布置在坡面上，采用？椎50钢管脚手架搭设施工作业平台，平台用锚杆固定于坡面。用卷扬机将钻机提升到平台上安装就位，保证钻头与边坡片面交角为53°或63°（根据坡度决定），钻机就位后自上而下进行钻孔作业，钻孔使用液压潜孔钻机施钻，采用无水钻进的干法作业，以确保边坡地质条件不被恶化，保证孔壁的稳定性。

 

　　钻孔过程由专人负责，详细记录地质情况及钻进情况，每钻进2m或地质变化时取土样存放备查。在钻孔过程中，对每个孔的地层变化、钻进状态、地下水及一些特殊情况及时反馈，以便采取措施。若遇地层松动破碎，采用跟进套管的钻进技术，以确保孔壁完整不坍塌；如遇坍孔，立即停钻进行固壁灌浆处理，待水泥初凝后，重新清孔钻进。当采用注浆护壁时，在浆液中可掺入适当剂量的速凝剂（初凝时间控制在3～8min），浆液初凝后即可继续钻进。如果锚固端在预定位置提前进入或未能达到弱风化层，应提请变更设计。钻孔过程使用测斜仪检测钻孔的角度及顺直度，及时纠偏，保证钻孔斜度控制在允许误差±1°之内。为了确保锚孔深度不小于设计长度，实际钻孔深度要比设计深度大0.4m，且必须嵌入弱风风岩层。

 

　　2.1.2清孔

 

　　钻孔结束后用高压风进行清孔，孔壁不得有粘土或粉砂。石屑和岩粉通过大量高压空气从孔口吹出，孔口处粉尘过大，容易防碍操作工人的视线，影响操作，因此必须采取喷洒水雾的方法对孔口进行除尘，使岩粉与水雾同时沉积于地面。钻孔时应保持钻具清洁，孔壁无污染物，以确保水泥砂浆与岩体的粘结。清孔完成后，应将孔口暂时封堵，避免碎屑杂物进入孔内。

 

　　2.1.3编索下锚

 

　　本段防护锚索由6根直径15.24mm、抗拉强度1860MPa的高强度低松弛无粘结钢铰线组成。锚索编制前，要确保每根钢绞线顺直、不扭曲、排列均匀，并提前除锈、除油污，将有死弯、机械损伤及锈坑处剔除。

 

　　（1）下料长度。下料前应对钻孔实际长度逐孔进行测量，并考虑锚墩高度、千斤顶长度、锚具厚度以及张拉操作余量，下料长度按下式确定L=L■+L■+L■+d

 

　　式中：L——预应力钢铰线下料长度（m）；

 

　　L■——实际孔深（m）；

 

　　L■——锚墩及锚具厚度（m）；

 

　　L■——千斤顶长度（m）；

 

　　d——预留长度（m）。

 

　　举例说明，第四级锚索防护22m，其中实际孔深22.4m，锚墩及锚具厚度0.5m，千斤顶长度0.3m，预留0.1m，则按上式计算L为23.2m。

 

　　（2）编束。按孔号截取锚索体材料，钢绞线必须采用机械切割，严禁电弧切割，同时也不得采用焊接。材料截取后，在编索平台上拉直编索。在锚固段安置隔离架和紧箍环，安装锚索末端导向帽。本合同段采用无粘结钢铰线，外套PVC防腐管在末端安置止水环，并用胶布缠绕；在锚固段、自由段及交界处需特别注意绑扎牢固，以防止注浆时水泥浆进入自由段。注浆管沿隔离架中心穿入，在管端距锚索末端导向帽不超过20cm处用铁丝将注浆管与隔离架绑扎固定。如采用的是普通钢铰线，在自由段必须进行防腐处理，在钢绞索上涂锈漆及脱水黄油，并外套PVC防腐管。

 

　　（3）下索。锚索编制完成后，检查锚固段长度及各部件是否正确，准确无误后按对应孔号下入锚索孔内。下锚时用力要均匀一致，以防止在推送过程中损伤锚索配件和保护层。

 

　　（4）锚固注浆。下锚后及时进行注浆，浆体为1∶1水泥砂浆，水灰比为0.45，强度不低于30MPa。浆液采用砂浆拌和机拌制，放至工作平台的贮浆斗中，由注浆机注入浆管进入孔底，空气从孔中排出，当浆液指示器显示已注满时，缓慢抽出注浆管，用水冲洗干净以备再用。

 

　　2.1.4锚索框架梁浇筑施工

 

　　框架施工前，需先将该部分边坡进行修整。如有因刷坡超挖或坍塌悬空则先用浆砌片石嵌补。土质边坡采用人工开挖地梁槽，石质边坡采用风镐开凿地梁槽。清除基坑表面松土，用2～5cm水泥砂浆调平，然后进行钢筋骨架的安装，并立模和浇筑混凝土。钢筋在加工场加工成半成品，运至现场安装。安装钢筋骨架时应注意锚索钢管的埋设和锚锭板及锚具的定位。确保与锚孔保持顺直，斜托顶面与锚孔轴线应保持垂直，锚垫板尺寸误差控制在±0.1cm～±0.2cm。模板安装时应注意保护层的控制和模板的加固牢靠，模板采用拼装式钢模板或竹胶模板，安装采用短锚杆固定在坡面上，混凝土浇筑时应注意混凝土的振捣和竖梁尺寸的控制，边浇筑边振捣，保证密实度［3］。

 

　　2.1.5张拉

 

　　待混凝土强度达到80%后，即可对锚索进行预应力张拉。张拉采用“双控法”，并利用拉力与伸长值来控制锚索应力，以控制油表读数为主，用伸长量来校核。当实际伸长量与理论伸长值差别大于6%时，应暂停张拉，待查明原因后方可继续进行。张拉前应将锚垫板表面清除干净，锚具安装应与锚垫板和千斤顶密切对中，并与锚索轴线方向垂直，千斤顶轴线与锚索轴线应在同一条直线上。张拉方式采用整体分级张拉，并在正式张拉前取0.2P的张拉力进行预张拉。张拉稳压时间除最大一级应稳压25min外，其余每级稳压时间应控制在10min左右。具体张拉方式为：0.2P→0→0.25P→0.5P→0.75P→1.0P→1.10P。

 

　　2.1.6自由段注浆封锚

 

　　锚索张拉完成后，即可进行自由段注浆，注浆管从锚垫板的注浆孔插入，采用压力注浆，压力一般不超过0.5MPa，浆液与锚固段相同。注浆时，注浆管应边注边拔，并保持始终有一段埋于浆液中，保证浆液饱满。由于自由段穿过土层多为岩层破碎，或有裂隙，易发生漏浆，因此注浆过程中要注意观察，若发生漏浆，24h后开始补浆，直到注满为止，注满后将锚头外露部分用砂浆封好，防止锚头外露锈蚀而造成预应力损失。

 

　　2.1.7封锚处理

 

　　在完成注浆7天后，如未出现异常情况，便可进行封锚处理。多余外露的锚索用手提砂轮机切除，严禁电弧烧割；留5～10cm外露锚索，以防拽滑；然后用混凝土将锚头封闭，以防风化侵蚀。

 

　　2.2锚杆框架防护

 

　　当刷坡完毕后，应按照现场技术人员绘制的坡面锚杆布置图布置锚杆点位，施工人员根据点位开始施钻。采用手持凿岩机配自钻式注浆锚杆进行施工。当锚杆钻到设计深度后，进行锚杆安设，经检验合格后，应及时进行注浆，防止坍孔影响效果。浆液应严格按设计配合比配制，采用拌浆机拌制，浆体强度不得低于30MPa。注浆压力控制在0.1～0.15MPa之间，所用水泥浆应掺入早强剂和膨胀剂以提高砂浆的早期强度；同时，在锚杆的施工过程中，应随时注意观察地质的变化，当地质出现异常时，立即上报监理工程师及设计单位，以改进施工设计。

 

　　锚杆钻孔、清孔以及混凝土框架的施工要求和方法都与锚索框架的施工要求大同小异。

 

 

　　（1）在路堑施工前，必须先测定挖方边坡坡顶的精确位置。

 

　　（2）对于坡顶上部（含路基征地范围以外）的滚石和孤石等危石应予以清除。

 

　　（3）路堑边坡施工时，应保持坡面整齐，不超欠挖，尽量不要扰动坡面的岩石。

 

　　（4）边坡防护工程实施前，应清除所有边坡浮土和浮石。

 

　　（5）路堑边坡防护应随路堑分级开挖后施工，但在爆破“N”级边坡前，不得对“N+1”级边坡进行防护。

 

　　（6）边坡两端锚索、锚杆无法施工处，可以用衬砌拱防护。

 

　　（7）框架梁必须嵌入坡面岩（土）体内20cm，框架梁之间的空隙采用三维植草防护，回填土与梁表面齐平。

 

　　（8）锚杆注浆采用1∶1水泥砂浆，水灰比0.45，砂浆强度不低于30MPa，注浆压力不得小于0.25MPa，当孔内浆液初凝后，及时进行二次补浆，以使浆液饱满。

 

　　（9）锚头连接钢筋及挂网钢筋均与面板？椎16的钢筋双面焊接牢固，锚杆与框架面垂直。

 

　　（10）框架采用C25混凝土浇筑，边浇筑边振捣。

 

　　（11）框架以每三根肋柱为一片，施工时应一次性浇筑而成，每片之间留2cm伸缩缝，用沥青木板充填。

 

　　（12）框架嵌入在坡面岩（土）体20cm，底部用水泥砂浆抹平，框架梁之间空隙采用三维植草防护，三维网用U型钢钉固定，间距50cm×50cm。

 

　　（13）在节点位置处，钢筋可以向内弯折4cm，以保证保护层厚度不小于2.5cm。

 

　　（14）锚杆材料必须为？椎25精轧螺纹钢筋。

 

　　（15）框架锚索处治中，横梁、竖肋厚50cm，锚头坑待锚索张拉锁定后用C30混凝土封闭。

 

　　（16）锚索设计采用压力分散型锚索，钢绞线采用6根直径15.24mm、抗拉强度1860MPa的高强度低松弛无粘结钢绞线，锚具用HVM15-6型。锚头钢垫板尺寸25cm×25cm×2cm。

 

　　（17）锚索框架每8m设伸缩缝一道，间距2cm，用沥青木板充填。

 

　　（18）锚索框架以两根竖肋、三根横梁为一片，框架间距为4m×3.5m。

 

　　（19）锚索框架处治中节内7号钢筋上下布置。

 

　　（20）锚索注浆材料用1∶1水泥砂浆，水灰比0.45，砂浆体强度不小于30MPa，注浆压力不低于30MPa。

 

 

　　锚杆锚索防护对于路堑高边坡防护的稳定性有非常重要的作用，在今后的设计施工中的地位越来越重要，对其质量要求也越来越高，有着非常广阔的应用空间。