中国水利水电第十工程局有限公司 四川成都 610072
摘要：本文结合四川盐源甲米河二级水电站“9.16”地质灾害后边坡治理施工，重点介绍预应力锚索在加固松散、破碎岩体、崩塌堆积体高边坡中的应用。文章中对预应力锚索施工工艺做了详细介绍，根据甲米河高边坡预应力锚索施工技术及施工技术控制，给类似高边坡支护施工提供参考。
关键词：地质灾害；高边坡支护；预应力锚索；施工工艺
1 工程概况
1.1工程简介
甲米二级水电站位于四川省凉山彝族自治州西昌市盐源县境内，为甲米河干流河段梯级开发中的第二级，电站正常蓄水位2054.4m，装机24MW，多年平均发电量10167万Kw•h。
该电站厂区后自然边坡于2015年9月15日～16日因持续暴雨发生大面积崩塌滑坡，于2015年10月10日第二次发生较大范围的坍塌。从现场查勘分析，自然边坡崩滑主要发生在边坡中上部，高程主要为2020m～2114m。崩滑体底部长度约100m，顶部宽度约40m，崩滑体高差120m，塌方面积约10000m2，塌方体体积近5万m3。
1.2工程地质
坡崩滑后形成的地质剖面，地层大致可分为三层，自上而下依次为：①粘土夹块碎石，厚约1～8m；②钙质胶结块碎石层，厚约3～5m，岩块间孔隙较大，整体性较好。
本工程对高边坡滑坡体支护施工采用挂网喷砼、φ28、L=9m锚杆、3φ28、L=12m锚筋束、1000KN、L=50m预应力锚索等设计方案。
2 锚索施工难点及解决措施
2.1施工难点
（1）由于锚索加固区域岩体普遍极松弛、破碎，呈碎裂～散体结构，锚索成孔困难。加之锚索长度为50m，深孔钻进成孔效率大大降低，下锚工作难度也较大。
（2）钻过过程中，遇到卸荷裂隙发育，导致孔内出现卡钻、掉钻、漏风等情况，从而影响钻孔工效。
2.2解决措施
（1）在不利地形条件下，使用风动干钻进的方式，根据实际情况调整钻进速度，以免出现塌孔现象，极易塌孔或塌孔难以避免时，采取套管跟进的方式预防塌孔。
（2）对于特殊地层的处理采取固壁灌浆等措施，以提高在破碎带内造孔孔壁的稳定性及钻孔工效。固壁灌浆中出现裂隙发育，固壁灌浆无法灌起来时，采用间歇、限流、浓浆、待凝、掺砂、掺加速凝剂等方法处理，待固壁完成间隙6～8ｈ后进行扫孔钻进。
3 预应力锚索施工工艺
3.1钻孔施工
预应力锚索施工环节复杂，钻孔是最为基础也是尤为关键的一道工序。本工程中，锚索孔径为准116mm，采取的是风动干钻进的方式，各孔间距为5m×5m。安排技术人员现场测量，将钻机稳定安装至脚手架上，并以设计方案为指导测量放样。钻机就位后，根据实际情况灵活调整支架的倾角与方位角，确保钻机稳定性，复检通过后即可钻进施工。钻孔作业易受到多方面因素影响，施工人员要密切观察地质情况与风压，结合实际情况对工艺方法做灵活调整。若遇到软弱地层，或是某区域的地层处于较破碎状态，需根据实际情况调整钻进速度，以免出现塌孔现象，极易塌孔或塌孔难以避免时，可采取套管跟进的方式预防塌孔。完成钻孔作业后清孔，向孔内置入高风压管，将残留在孔内的杂物清理干净。
3.2锚索制作
清孔后安装锚索，控制好钢绞线下料长度，该值为自由段、锚固段以及张拉段三部分的总长，通过合理的方式控制各环节作业精度，下料长度误差不可超过4cm。
①锚索下料：使用砂轮切割机下料。各级锚头钢绞线下料长度L为：
L=锚固段长度L1-距第一级锚头距离Ld+自由段长度L0+锚墩长度Li+张拉长度L2
② 锚固段钢绞线清洗：剥离钢绞线的聚乙烯塑料套，剔除钢绞线表层保护油脂；先用锯末清除保护油脂，然后用柴油或汽油反复清洗，清洗干净使用棉纱擦干，直至手感无油腻有涩感且表面乌黑发亮为止，用手捻有涩滞感为止，并对裸露钢绞线进行防护。
③ 编索组装：将钢绞线顺直排列在加工平台上，保持长度一致；1000KN锚索体由7根钢绞线组成，按照图纸装配挤压头、锚板、托板并进行锚头部分的制作；按照隔离架上对应位置安放并顺直注浆管、排气管，同时注意使注浆管、排气管在锚索体中的相对位置满足图纸要求，按1.2m的间距安置隔离架、对中架；自由段在两对中架中间使用黑铁丝捆扎。
④ 锚固段顶部安装导向帽：对组装好的锚索按照对应锚索孔进行编号，并妥善放置备用。
3.3锚索安装
经检验合格后的锚索方可下入孔内，边坡锚索运输在脚手架上采用人工抬运，转弯半径应大于3m，在运输过程中保护好PE塑料套，不能使锚索结构受到损伤。锚索下设前检查钢绞线的外保护PE套是否有破损（有破损的进行修复）。锚索体应一次安装到位，避免在安装过程中反复拖动索体，锚索安装后及时进行注浆施工。
锚索下设到位后，灌浆前在孔口用定位板将每根钢绞线固定，以保证孔口附近钢绞线定位，灌浆结束后去掉定位板。
3.4锚索灌浆
锚索下设安装完成后，通过与锚索捆绑在一起Φ20mmPVC 灌浆管，用高压灌浆泵进行锚固段灌浆。灌浆压力为0.3～0.5Mpa，注浆过程中，排出的浆液浓度与灌入的浆液浓度相同，闭浆时间为30min。灌浆结束后及时清理外露钢绞线上的水泥浆液，如发现孔道浆体不饱满，采取措施进行补充灌浆。
3.5锚墩浇筑
锚墩浇筑与相邻框格梁的钢筋搭接浇筑在一起，以保证框格梁与锚墩的完整性，增加强度，锚墩尺寸满足设计要求。
钢筋加工好后，结合锚杆绑扎成钢筋架，将钢垫板牢固焊接在钢筋架上。模板采用木模板现场组装。上模板预留进料口和观察排气孔。混凝土标号满足设计要求，浇筑过程中采用现场采用溜管（槽）下料入仓，插入式振动棒进行振捣。
为保证锚墩混凝土的浇筑密实，混凝土采用二次振捣法施工。
混凝土浇筑完毕后及时洒水养护。
3.6锚索张拉
（1）张拉准备
张拉前必须把张拉机具、测力装置及所需附属机具准备齐全，张拉设备在张拉前必须配套标定，机具标定或校验证书必须经过验收合格后方可使用。
锚具必须有厂家产品合格证书，并经过规定的试验验收程序方可使用。
（2）张拉机具
锚索使用配套电动油泵、单根千斤顶及整束张拉千斤顶进行张拉。
（3）张拉
锚索张拉应在锚固灌浆抗压强度达到35Mpa及锚墩混凝土的承载强度达到设计规定值后进行。
张拉按照如下程序进行：
机具率定→分级理论值计算→锚墩混凝土强度检查→张拉机具安装→预紧→分级张拉→锁定→签证验收。
单根绞线预紧应力为设计张拉力的20%，每根绞线至少进行两个循环预紧，要求两次预紧伸长值小于3mm，且每根钢绞线的伸长值不得小于理论值的10%。否则，进入下一循环继续预紧，直至满足要求才能进入整体张拉。
同一承载体上钢绞线分级加载和整索张拉程分5级按设计荷载即1000kN的20%、25％、50％、75％、100％和110％进行逐级施拉，每次持荷时间5min，最后一级持荷稳定观测20min以后按设计要求锁定。锁定后48 h内没有出现明显的应力松弛现象，即可进行封锚。上述五个量级的张拉均应在同一工作时段完成，否则应卸荷重新依次张拉。
张拉过程中，在每级拉力下持荷稳定时，量测钢铰线的伸长值，以用于校核张拉力。实际量测的钢铰线的伸长值须与理论计算的伸长值基本相符，当实际量测的伸长值大于理论计算值的10%或小于理论计算值的5%时，就暂停张拉，待查明原因并采取相应措施，予以调整后方可恢复张拉，直至张拉正常为止。
补偿张拉：张拉完毕锁定后，应注意检查应力损失需进行补偿张拉，其间隔时间不得少于72h，松弛损失一般为锁定荷载的3％一4％。对于张拉力下降小于设计值时进行一次补偿张拉。如果锚索锁定后预应力低于设计张拉力的90%，必须补偿张拉。达到设计要求的锚固力后，方可封孔灌浆。
3.7外锚头保护
结束张拉作业后，全面检查锚具、钢绞线与夹片，确保各自的状态都足够良好，利用手砂轮机将多余钢绞线切除，可通过测量的方式确定预留长度，即从锚具外开始测量，预留长度控制为10cm，将该处清理干净后，再使用同强度的水泥砂浆封闭。
4 预应力锚索施工注意事项
4.1钻进过程中应对每个孔的地层变化、钻进状态、地下水等情况认真做好施工记录。如发现发生卡钻、堵孔、塌孔等现象时应立即停止检查，并采取措施处理后才能继续钻进。
4.2通过预应力锚索试验的方式，可第一时间发现问题，是厂房高边坡支护工作中尤为关键的环节。经试验后，可掌握锚索的受力状况，并初步预估锁定值，根据所得结果对不合理之处做出调整，以达到提高稳定性的效果。
参考文献：
[1]李宏俊.预应力锚索在高边坡岩土工程治理中的运用[J].世界有色金属，2019（23）：243，246.
[2]王景深.预应力锚索在高边坡岩土工程治理中的应用[J].工程建设与设计，2018（8）：53-54.