陈建川
中交一公局海威工程建设有限公司 北京市 100000
摘要：铁路的边坡建设会导致其可能存在结构滑坡、坍塌等严重的后果，锚索施工技术应用于该片破施工中，能够有效预防其危险情况的出现，从而提升整体铁路工程的工程质量。预应力锚索的应用及施工过程，并不是简单的施工过程，它对施工设计人员以及施工人员的专业技术都有较高的要求。本文以新建铁路蒙西至华中地区铁路煤运通道工程为例，对铁路高边坡支护预应力锚索施工技术进行了探讨。
关键词：铁路；高边坡支护；预应力锚索；施工技术
1、工程概况
新建铁路蒙西至华中地区铁路煤运通道岳阳至吉安段起于岳阳地区坪田站（DK1427+800）吉安端设计分界点（中铁咨询设计终点 DK1430+150＝铁四院设计起点 DK1436+000），终止于吉安站中心 DK1879+816.66（＝京九铁路 K1670+624.9），正线长度 433.313km，包括新余地区、吉安地区配套工程。路基高边坡支护预应力锚索主要类型有：预应力锚索桩板墙和边坡预应力锚索（梁）。
2、铁路高边坡支护预应力锚索施工技术
2.1预应力锚索桩板墙
（1）预应力锚索桩板墙灌注桩身混凝土前，应预埋锚索孔口定位管和四角检测用Φ50mmPVC管。开挖桩前土方时，应分层开挖至锚索施工工作面，先施工锚索，加力锁定后再向下开挖。
（2）设计施工预应力为理论计算值，施工中应根据不同阶段桩的变形观测结果进行预应力调整，以确保桩与锚索变形协调受力达到最佳状态。
2.2预应力锚索、框架锚杆
2.2.1预应力锚索
预应力锚索适用于构造发育的岩质路堑高边坡、顺层及滑坡地段、软硬质岩互层路堑高边坡地段等边坡加固工程。对极软岩、风化岩及处于腐蚀性环境时，宜采用压力分散型锚索。当坡面为强度高且较完整的硬质岩时，设锚墩锚固；为强风化硬质岩或加固边坡高度变化较大时，设纵向锚梁；为土质或软岩时，设纵向锚梁或框架梁。锚孔孔位应按设计要求准确测放在坡面上，孔位误差不得超过±0.2m；锚孔的孔斜度（倾角）误差不超过±2°；实际钻孔深度应比设计孔深大0.2m。锚索钻孔必须采用风动钻进、严禁水冲钻进。如遇地层松散破碎易坍孔时，应采用跟管钻进技术。如遇坍孔，应立即停钻，灌浆固壁（灌浆压力0.1～0.2MPa），初凝后重新扫孔钻进。钻孔完成后必须使用高压风清孔，清除孔内岩粉和积水。
锚索孔径φ＝110mm（或130mm），锚索采用n根(n不小于3)高强度低松驰的预应力钢绞线(φ＝15.24mm)制作，钢绞线强度Rb＝1860MPa，张拉控制应力为930MPa，用OVM15-X型锚具锁定。锚索制作时，钢绞线的截取长度为锚固段+自由段+1.5m外露张拉段。锚索自由段要涂强力防腐涂料，锚索束每隔1.0m用细铁丝绑扎，涂刷防锈油，每单根钢绞线套一根φ20～22mmPVC塑料保护管，两端10～20cm范围内注满黄油，外绕工程胶布封闭固定。锚索每1.0m设一个扩张环，用厚度20mm的聚氯乙烯塑料板加工而成，锚固段每两个扩张环中间用细铁丝绑扎锚索。锚头楔形体混凝土与纵梁同时浇筑，锚头顶面必须与锚索轴线垂直。锚索孔内注浆采用一次注浆法，将自由端涂满防锈油，套上波纹管，管内注满黄油，并严格封闭两端，一次将锚索的锚固段和张拉段注满，不能留空隙。
锚索张拉应分两次逐级张拉，第一次张拉值为总张拉力的70%，两次张拉间隔时间不宜少于3～5d。为减少预应力损失，总张拉力应包括超张拉值，自由段为土层时超张拉值宜为15～25%，自由段为岩层时宜为10～15%。张拉必须等孔内砂浆达到设计强度的70%后方可进行，张拉中应对锚索伸长及受力作好记录，核实伸长与受力值是否相符。各级张拉力分别为设计张力以25％倍数递增，每级间隔2～5分钟，最后一级间隔30分钟。为克服地层徐变等因素造成的预应力损失，进行一次补偿张拉，然后锁定，切除多余的钢绞线，用混凝土封锚。施工前应先进行预应力锚索锚固试验（拉拔试验或张拉试验），试验孔数按设计锚索的3%计；其中拉拔试验孔不得在实际锚固工程部位进行，可选择与加固工程地质条件相似的现场进行。
2.2.2锚杆
锚杆适用于土质路堑边坡和岩体破碎、风化严重路堑高边坡的坡面防护工程。锚杆体与水平面的夹角为15～20°,坡面配合框架梁使用。锚孔孔位应按设计要求准确放置于坡面上,孔位误差不得超过±0.2m；锚孔的孔斜度（倾角）误差不超过±2°；实际钻孔深度应比设计孔深大0.2m。锚杆钻孔必须采用风动钻进,钻孔完成后使用高压风清孔，清除孔内岩粉和积水。严禁水冲钻进,严禁用高压水冲清孔。锚杆设计长度根据岩体破碎程度为8～12m,锚孔直径110mm。锚杆的设计长度不含埋置于锚头内的长度。锚杆用1根HRB400级φ28钢筋制作,杆身每隔1.5m设一个对中支架（φ12mm钢筋）,锚杆外露弯折10cm，并采用厚0.07m的C35混凝土封闭。锚杆孔内注浆为一次注浆，采用孔底返浆法，灌注M35水泥砂浆，使用PO42.5级普通硅酸盐水泥。
注浆是锚杆施工的一道重要工序，是决定锚杆质量的关键；本锚杆工程施工进行常压注浆，注浆管与杆体一同插至孔底，注浆开始2-3min后随注随缓慢抽出注浆管，直至注满锚孔，孔口返出水泥浆；间隔10-15min后应及时补浆，补浆时注浆管尽量插入锚孔，补浆次数宜为2-3次，保证全孔注满。?注浆前检查注浆管、排气管是否畅通，注浆机是否完好，杆件制作是否符合要求。注浆材料采用水灰比0.45~0.50的纯水泥浆，用P·O42.5水泥加净水搅拌而成。浆液采用搅拌机搅拌均匀，搅拌时间不少于2min，浆液随用随搅，不得有灰水离析现象，浆液应在初凝前用完，严防石块、杂物混入浆液中。选用JZB-2注浆泵进行注浆，注浆作业开始前或中途停止后再次作业时，宜用水或稀水泥浆润滑注浆泵及注浆管路。
注浆材料：注浆材料采用水泥浆，在配浆时，严格按照试验室配合比进行，并由试验工程师全程监控，所有注浆原材均送检，检验合格后方可使用，锚固段和张拉段注浆压力不小于2.5MPa，浆体强度不低于30MPa，注浆材料加入聚丙烯晴纤维，掺入量为每方1.8~2.0kg。
2.2.3框架梁、纵梁、锚墩
框架梁、纵梁、锚墩采用C35及以上钢筋混凝土现浇，截面尺寸根据运用部位、坡面地层条件等确定：当用于预应力锚索时，采用正交矩形截面，横梁截面尺寸一般采用0.4m×0.4m，纵梁截面尺寸采用0.4m（厚）×0.4m（宽）。当用于锚杆时，多采用菱形框架梁，截面尺寸0.4m×0.3m。当采用锚墩形式时，根据地层承载力、锚索吨位采用不同尺寸的锚墩及承压板，锚墩按顶面尺寸可采用边长为0.3m、0.4m的锚头；承压板边长可采用1.0m、1.2m和1.5m，厚一般为0.2m。
本线锚梁、框架梁采用嵌入式，顶面嵌入深度不小于梁厚的一半；梁背面与槽底面宜密贴，凹凸不平处用与锚梁、框架梁同等级混凝土填背，确保梁均匀受力。锚索梁、框架梁采取现场定位、制作，应严格按设计要求施工，为防止框架内积水，靠下部的锚梁与坡面间采用C25混凝土或M10浆砌片石填筑成向外4%的排水坡。锚梁模板及钢筋混凝土的施工应符合相关规范的有关规定。应确保锚头承载受力面与锚索方向垂直；当每条锚索梁上的锚索孔应2孔一组同时张拉，锚索张拉时，应对坡面及构筑物加强观测。
3、路堑高边坡变形监测
3.1监测对象
为确保路堑边坡的安全稳定，根据沿线地质条件及工程实际情况，针对以下地质条件、边坡高度，选择代表性工点分别进行位移和应力状态监测等。每工点应有不少于 2 个边坡变形监测断面。
①滑坡、堆积体等不良地质边坡；
②膨胀土、红黏土路堑边坡高度≥15m；一般土质及全风化
层路堑边坡高度≥18m；一般软质岩及软硬互层路堑边坡高度≥20m；硬质岩路堑边坡高度≥25m；
③顺层边坡或受构造影响不利结构面发育的边坡，边坡高度≥15m。
3.2预应力锚索锚固力监测（锚索应力计）（Ⅳ型）
当采用预应力锚索加固高边坡时，选择代表性工点进行预应力锚索锚固力监测，选择各工点代表性位置锚索孔，安装锚索计，按工点锚索总孔数的 5%计，且不少于 2 孔，采用振弦频率检测仪监测。
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3.3监测频率
监测频率：仪器埋设后应观测几次，确定稳定的起始基准值。路堑开挖施工期：1～2 次/天，施工完后 1～3 个月，1～2 次/周，3 个月以上，1～2 次/月，可根据边坡工程安全等级、边坡稳定性和施工进程及监测类型等实际情况对监测频率进行适当调整，初步拟定各类监测的周期为 1 年。
3.4各类监测警戒值的确定
路基高边坡施工过程及施工后一段时间内应加强各类监测，验证设计参数，确保路堑边坡稳定及周围环境的安全，减少不必要的损失。变形控制应满足各类支护结构型式的验收标准，边坡稳定性验算应满足规范规定和设计要求。目前对于路堑高边坡变形监测警戒值没有明确的标准，应根据当地工程经验采取类比法和监测资料的分析、归类总结确定，在实际路堑开挖施工过程中变形达到以下程度时建议预警，并加强综合监测分析，必要时采取适当措施，确保堑坡稳定。
① 路堑水平位移达到 50mm 时；
②当路堑累积水平位移达到 2cm，且位移速率达到 3mm/d 时；
③ 测斜曲线最大水平位移或其发展速率满足1、2条时；
④侧斜曲线有明显的折点，折点上下水平位移差达到2cm时；
⑤桩板墙加固地段：侧沟平台处水平位移达到10mm或桩顶水平位移达到 1/100 侧沟流水面以上桩长时；
⑥当路堑堑顶出现裂缝时，应特别注意对裂缝宽度的测量，裂缝宽度及其发展速率满足以上 1、2 条时亦应报警。
4、结束语
预应力锚索施工技术在铁路施工过程中应用范围越来越广,应用预应力锚索技术可取得理想的施工效果,更好地提高铁路自身价值。由于预应力锚索施工技术具有高安全性、施工时间短等特点,因此,将其应用于铁路高边坡支护中有非常重要的作用。
参考文献：
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[2]预应力锚索施工技术[J].刘丽唏.山西建筑.2003(09)
[3]软弱地层中的预应力锚索施工[J].王国新.山西建筑. 2008(35)
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