岩土工程边坡治理中的预应力锚索技术

发表时间:2020/8/5   来源:《建筑实践》2020年8期   作者:谢良佳 陈兴宇
[导读] 我国山地众多,且随着山区交通基础建设的深入推进

        摘要:我国山地众多,且随着山区交通基础建设的深入推进,基础建设过程中高大型边坡的安全稳定问题逐渐凸显,若是防护不当或是遭遇强降雨等情况,极易出现滑坡等灾害。预应力锚索是边坡工程治理的有效措施,其对边坡岩土体主动施加作用力,切实增强了岩土体抗剪强度,提高边坡稳定性,本文主要就此展开具体分析。本文首先对岩土边坡工程治理要求进行了简要分析,其后就预应力锚索技术的应用展开具体论述,最后围绕工程案例展开分析,以期可供参考。
        关键词:预应力锚索;岩土边坡工程;治理要求;应用
        预应力锚索技术通过锚索加固到岩层当中形成一个整体,起到加固治理的作用,在岩土工程边坡治理中有巨大的应用价值。在施工的过程中,岩土工程边坡预应力锚索施工受到了成孔质量、编索与下索、注浆、锚墩与垫板、锚墩与垫板、测力计与张拉设备、超张拉等因素的影响,这些因素一方面需要加强设计和监测来规避,另一方面还需要加强施工质量控制和现场施工步骤来进行改善。只有这样才能够真正发挥出预应力锚索在岩土工程边坡治理中的效果,保证工程项目的可靠性和安全性。
1岩土边坡工程治理要求
        我国幅员辽阔,地质条件复杂,山区面积占比较高,尤其是随着全国交通网的建设不断完善,密集的高等级公路修建项目的开工,不可避免的造成深挖高填现象,形成大量的路堑、路堤高边坡,边坡失稳问题屡见不鲜,不仅是带来了经济方面的损失,更是直接威胁到相关人员的生命安全,岩土边坡工程治理是必须深入研究的一个重要课题。从岩土边坡工程治理措施来看,预应力锚索技术已经发展的较为成熟,且得到了广泛应用,其主要是将锚索锚固段固定于滑面稳定地层,通过反力装置将滑坡推力传入锚固段。在岩土工程边坡治理项目中,预应力锚索能够对岩土边坡的受力情况进行控制,当岩土边坡出现变形,能够及时进行应力调整,以实现提高岩土边坡承载力的目的,预应力锚索在边坡治理的环节中,能够显著减少结构本身的自重,能够发挥出强大的支护效果,同时在施工中要求形成一定的坡度,能够控制岩石的开挖量,有效减少对边坡土壤的破坏,具有一定的生态环境效益。在进行实际施工环节,现场施工技术对施工质量影响较为显著,实际操作的难度不大,安全风险较低,不需要大型设备施工,对边坡结构不会产生较大的扰动,能够有效控制自然灾害的发生。
2预应力锚索在岩土边坡工程治理中的应用
2.1拉力集中型锚索
        此种锚索结构束体可采用机械固定或是粘结式方式。在进行边坡治理时,拉力集中型锚索需使用二次注浆方法,即:首次注浆后形成内锚固段,2d后张拉、再次注浆。锚筋与浆液间剪应力提供锚索荷载,随着深度的增加,内锚段浆体提供的拉应力也不断减弱。
2.2压力集中型锚索
        采用无粘结钢绞线作为筋体,且与锚固段注浆体不直接接触,使用特制承载体连接。在边坡治理中,使用此种锚索,其荷载主要集中于锚索根部,充分利用岩体抗压强度,切实提高边坡稳定性。

图1压力集中型锚索结构
2.3拉力分散型锚索
        根据工程实践分析可知,此种锚索成型方式包括:多次成型法、分层固结法。其中,尤以两次成型应用最多,即:第一次固结内锚固段的一部分,浆体硬化后张拉锁定,第二次固结剩余锚固段,并进行张拉锁定施工。此种锚索结构实现了内锚固段拉应力的分散,锚固效果显著。
2.4压力分散型锚索
        此类锚索在锚固段设承压板、挤压套,对无粘结钢绞线进行分段锚固,完成浆体灌注施工后,可获得多个承载体并分段张拉,由此提供分散的锚固力。
2.5拉压分散型锚索
        此类锚索主要由可活动挤压套、承载板及其下端裸钢绞线、浆体构成,在承压板下部、上部分别承受锚固体拉力、压力,由此有效抵抗张拉力。
3工程案例
3.1工程概况
        本文仅以某岩土工程边坡治理工程进行分析,此边坡最大开挖高度235m,根据勘察分析显示,工程水文地质条件复杂,边坡治理规模大、难度高,经综合分析后决定采用浅层+深层支护的方法,选用拉力型无粘结预应力锚索开展边坡深层支护工作。
3.2预应力锚索施工方案
        本项目经综合分析后,决定采用拉力型无粘结预应力锚索进行边坡治理,具体设备选用情况如下表1所示。
    
3.3预应力锚索施工要点
        (1)钻孔:本项目采用全站仪放样,水平仪控制钻机倾角,严格根据施工图开展钻孔作业。实际作业中,当孔深已达设计要求,发现依旧为软弱岩层,需继续钻进,确保锚固段处于稳定岩层。
        (2)锚索安装:本项目严格按实际钻孔深度确定钢绞线下料长度,锚固段组装为枣核状;锚索安装前,对钻孔进行全面检查与清理,采用人工+机械方法实施安装作业,入孔时索体弯曲半径>5m,入孔后及时注浆,15d内开展张拉作业。
        (3)混凝土垫墩浇筑:锚垫板与钻孔间安装薄壁钢管,伸入钻孔50cm~100cm,焊接钢管外端与承压锚垫板钢管,锚墩采用C30混凝土。
        (4)锚索注浆:外锚墩混凝土强度达标后,开展全孔一次灌浆施工,使用纯水泥浆,灌浆压力控制在0.3MPa~0.5MPa,闭浆时间15min。
        (5)张拉:注浆体、垫墩混凝土强度达设计要求的75%即可开展张拉作业,采用单股预紧、整束群顶张拉方法,张拉力和伸长值双控,平稳加荷、卸荷,升荷速率≤10%/min,卸荷速率≤20%/min。锚索张拉后存在应力损失问题,根据实际监测结果判断是否需要进行补偿张拉,当预应力损失>设计张拉力的10%时,3d~7d后开展补偿张拉施工。
        (6)补封注浆:完成张拉工作后,孔口段进行补封注浆施工,并去除多余钢绞线。
4结语
        综上所述,在岩土边坡治理工程中,预应力锚索技术的应用广泛、效果显著。在工程实践中,需做好岩土边坡勘察工作,合理确定预应力锚索施工方案,做好相关设备材料的选用工作,规范落实各道施工工序,确保造孔、注浆以及锚索张拉等质量均满足设计与规范要求,确保边坡治理效果符合预期,全面提高边坡稳定性,保证项目安全实施。
参考文献
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[3]冯树荣,蒋中明,秦卫星,等.江坪河水电站进水口顺层岩体边坡支护结构受力特性及稳定性研究[J].水文地质工程地质,2014,41(6):51-56.
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