预应力锚杆技术是利用锚杆与地层岩土的抗剪强度之间的连接来传递结构物的拉力或保持地层开挖面的自身稳定。在锚杆的作用下，使岩土层与结构物紧密的连接在一起，利用地层产生的压应力对其起到加筋加固作用，从而改善地层的力学性能，增强地层的强度。

 

　　一、工程概述

 

　　某公路的施工改造支挡工程，其工程范围内场地主要由沉积的黏土、黄土及碎石等构成，采用框架格栅锚固结构以达到边坡稳定，锚杆材料采用Ф32高强度精轧螺纹钢筋，锚杆方向与水平地面夹角30°，锚杆进入土层总长25米。土层的黏聚力30～60MPa，地下水含水情况为6～l3m。此段路线纵段下挖较深，原地面比设计路面高出16m。

 

　　二、工艺原理及施工特点

 

　　1、锚杆支档结构工艺原理

 

　　预应力锚杆的结构一端与施工的结构物相连，另一端锚固在岩土体层内，让锚杆与施工的土体形成一个整体，并对其施加预应力，形成锚固体系，用以维护岩土体的稳定，将岩土形成的土压力、抗倾覆等所产生的结构拉力进行有效的分解。它由框架、挡土板、锚杆和墙后土体组成，属于轻型挡土结构。

 

　　2、施工的特点

 

　　由于道路施工的空间较大，通过对锚杆施加预应力，增强了土体的压力，能够有效控制土体变形，调整岩土体应力状态，改变岩土原有受力方式，有利于岩土体的稳定性；施工所需钻孔孔径小，可以根据需要进行调整，不需要大型机械，施工机具轻便简单、灵活，所需工作面小，可靠性比较高，便于施工，采用小型机械就能完成钻孔，工艺简便、施工安全、便于相关工序穿插等特点。

 

　　三、施工工艺流程及操作要点

 

　　1、施工的流程

 

　　在施工的过程中，根据当地的实际情况，对施工的流程进行了详细的设计。

 

　　2、操作要点论述

 

　　（1）施工前的准备工作

 

　　首先要进行测量放线和复核，根据施工图纸上锚杆位置及标高用全站仪对开孔进行定位，根据孔位，在坡面搭设施工平台。根据预应力锚杆设计要求、土层条件和环境条件，合理选择施工设备、器具和工艺方法。施工所需钻孔，孔径小，不用大型机械，结构轻巧，可靠度高；施工机具轻便简单、灵活，所需工作面小，工人劳动强度低；基本采用机械化作业，工艺简便、施工安全、便于相关工序穿插等特点。施工平台是用脚手钢管搭建的，平台搭设高度位于孔位下方0.5m．上铺踏板宽度不小于5.0m，以便钻孔时能适当调整倾角。

 

　　（2）钻孔

 

　　在钻机安放前，确定好孔位准确位置，在坡面打入钢钉，进行统一的编号，在钢钉顶部涂红油漆做标记。按照施工设计图，准确的确定锚孔方位角，并做出标记。钻机就位后应保证施工的平衡，保证导杆或立轴与钻杆倾角一致，并在同一轴线上，保证孔与孔的距离误差不要大于20mm。然后根据土层条件，选择作业方式。

 

　　①在采用干作业法钻孔时，要根据岩土体的实际情况，注意钻进速度，不能操之过急，要注意施工的程序，避免“卡钻”。要把土充分倒出，清理干净后再拔钻杆，这样可减少孔内虚土，也方便钻杆拔出，而不会影响施工质量和造成返工。

 

　　②采用湿作业法成孔时，要考虑钻头的参数，注意钻进的速度，不要被埋钻、卡钻，施工时要不断供水冲洗，施工过程中要确保孔口水位，一般把钻速控制在300～4O0mm/min为宜。在钻头接钻头时，一定保持钻头的清洁，随时注意钻进速度、压力和钻杆的角度，按照具体的施工方法进行钻头清洗，直到溢出清水，再拔出钻头。

 

　　（3）锚杆杆体的制作与安装

 

　　锚杆制作前要根据清理好的孔位实际长度进行测量，依据测量的结果和孔号对锚杆进行下料制作。在锚杆制作的过程中要注意保护，要在有覆盖的加工间进行。在制作前，一定要对螺钢纹线进行外观检查，检查合格后才能使用。按照制作的工序，将材料铺展在制作平台上，平直排列。剪裁锚杆应按照规定，使用砂轮机切割，保证锚杆不会变形，锚杆接长时，要注意使用联接器，保证锚杆能够承受的应力。锚杆制作完成后，按照常规的方法进行检验，在准确无误后，对锚杆进行编号。

 

　　锚杆安装前，对钻孔进行检查、清理和完善，是必须要完成的工作，同时也要对锚杆体进行详细检查，对有损坏的杆体要进行修复或更换。锚杆的安装与推送，要求用力均匀一致，不能对锚杆造成损害，并注意在推送过程中不得使锚杆体转动，造成联接器的损坏，确保锚杆能够到达预定的深度。当锚杆推送出现困难时，应该将其抽出，进行仔细的检查和分析，当锚杆出现问题时，及时采取补救措施，以保证注浆的过程通畅，在安装到位后，要进行临时固定。

 

　　（4）注浆

 

　　①浆体配制。注浆是施工的重要过程，首先要按照要求进行浆体材料的配置。注浆材料应根据设计要求确定，一般宜选用质量上好的配料，按照水泥与砂的比例为1：1或l：2进行配制，采用水灰比例在0.38与0.42之间的水泥砂浆或水灰比0.40～0.45的纯水泥浆，为提高配比效果，必要时可加人一定量的外加剂或拾合料，并且保证在配制的过程中不能惨与杂质。

 

　　②注浆。根据施工的要求，注浆采用高压力活塞式注浆泵，保证灌浆压力在0.4MPa～2MPa之间，不能过高或者过低。将注浆管推入钻孔内，在管端注人锚浆。注浆的过程的压力要均匀，随着浆液的灌入，逐步将灌浆管向外拔出。灌浆时压力要均匀，不能吹散浆液和砂浆，当注浆完成后封堵孔口严密捣实，然后再用0.4MPa～0.6MPa的压力进行补灌，保证注浆的严实，稳压数分钟后即可完成。但是，在注浆作业开始和中途停止时，需要用水或稀水泥浆润滑注浆泵及注浆管路，防止注浆不均匀。

 

　　（5）锚墩施工

 

　　按照设计要求尺寸开挖台座基槽，将预制好的钢筋放人台座内，固定好模板浇筑混凝土，振捣密实。锚墩施工一般在锚杆注浆完成7天后开始施工，施工时注意不能损害锚杆，同时采用加设套管措施对锚杆进行保护。施工时，将锚垫板和螺旋筋固定在锚垫墩或横梁的钢筋上，随后要摆放平整，同时有一点一定要保证，就是它的方向与锚孔方向必须一致。

 

　　（6）预应力张拉与锁定

 

　　为避免相邻锚杆张拉的应力损失，所以要采用“跳张法”陋一拉一，而锚体养护要达到水泥浆强度的75％时，才可进行预应力张拉。对锚杆预强1～2次，使各部位接触紧密，杆体与土层紧密结合，产生初剪。

 

　　①张拉设备要根据锚杆体的材料和锁定力选择，以免损害施工，待锚墩强度和锚固段浆体强度达到设计强度方能行张拉。张拉采用“双控法”进行张拉，利用拉力与伸长值来控制锚应力，以控制油表读数为主，用伸长量来校核。

 

　　②安装锚具前，将锚垫板表面清除干净，要对锚具逐个严格检查。锚具安装应与锚垫板和千斤顶密切对中，并与锚杆轴线方向垂直，预应力锚杆张拉前，依次安装垫板和工作锚螺母，千斤顶就位，套上工具锚并拧紧工具锚螺母。

 

　　③张拉分级进行，正式张拉按设计的0.20，0.40，0.80，1.00倍进行整体张拉。每次张拉的荷载时间为3～5min，张拉时，加载速度每分钟不应超过设计荷载的1/10，卸载率每分钟不应超过设计荷载的1/5。

 

　　④拉拔力试验。在施工前先进行3～5根锚杆的拉拔力试验，即根据张拉实际拉拔力与设计拉拔力比较，这是根据设计要求，为确定预应力损失值而定的。最后确定张拉控制应力，以增加锚杆的安全可靠性。

 

　　⑤锁定。在锚筋张拉至设定最大张拉荷载值后，应持荷稳定10分钟左右，观察压力值以及伸长量变化，判断是否有预应力损失，再根据实际情况进行张拉，然后拧紧工作锚螺母，卸荷千斤顶油路完成锁定作业。

 

　　⑥预应力锚杆施工。预应力杆体材料选用高强螺纹钢筋，当预应力值较小或锚杆长度小于20m时，预应力筋也可采用II级或III级钢筋。水泥用普通硅酸盐水泥，必要时可采用抗硫酸盐水泥，不得使用高铝水泥。细骨料应选用粒径小于2mm的中细砂。塑料套管材料应具有足够的强度，保证其在加工和安装过程中不致损坏，具有抗水性和化学稳定性，与水泥砂浆和防腐剂接触无不良反应。

 

　　（7）封锚

 

　　预应力张拉线结束后，一定要经检查验收合格后用切割机将锚杆外露超长部分切断，预应力筋的外露长度不宜小于其直径的1.5倍，且不宜小于30mm，然后要采用防腐涂料仔细涂刷外露钢件，如锚具、钢纹线、楔片、钢垫板等，涂刷后用微膨胀细石混凝土进行封闭。

 

 

　　在施工过程中，从注浆、成孔、张拉的外观质量和内在质量两方面进行控制，从关键工序入手，并且要严格按照施工工艺操作，除常规检测外．更要解决施工现场的实际问题，这样不但确保了质量，而且加快了施工进展，大大的提高了经济效益，通过监测表明，预应力锚杆在边坡支护工程中的应用具有良好的效果。