预应力锚索在高边坡病害治理中的应用

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1、预应力锚索在高边坡病害治理中的应用中铁十六局集团第五工程有限公司张振宇摘要本文介绍了预应力锚索在福宁高速公路某边坡病害处治中的应用，取得了良好的加固效果，减少了土石方开挖量。同时介绍了预应力锚索的施工工艺及机具材料，以及施工中所遇到的困难及处理措施，为今后类似工程的施工提供借鉴。关键词预应力锚索边坡病害处治应用1概述福宁高速公路A15-2标段K102+720-K102+900段右侧为高边坡路堑，设计边坡最高为50余米，坡长180m，工点附近属丘陵剥蚀地貌，地形陡峭，路堑穿过的山体平均坡度大于25°，海拔标高90～130m。该处施工图设计路

2、堑各级边坡坡率自下而上分别为：1：0.25、1：0.5、1：0.5、1：0.5、1：0.75边坡防护形式分别为：1～3级边坡系统锚杆加挂网喷砼，4～5级边坡变截面护面墙壁，6级边坡等截面护面墙壁。施工方法为：清除表层植被，设置坡顶截水沟后自上而下逐级开挖。当挖至第二级边坡后，于2000年10月12日坡顶出现裂缝，随即该处停止施工。10月25日，K102+740-K102+770段第五级边坡垮塌，此后坡顶裂缝发展较快，缝宽由最初的1～2cm，逐渐变至10～20cm。10月23日后裂缝进一步发展，最大缝宽达50cm，并于10月28日自坡顶裂缝

3、处滑塌下来。随后，中交第二勘察设计院会同业主、施工、监理单位进行实地调查，分析病害产生原因，制定治理方案。2病害治理方案确定2．1原因分析9由于原设计在该处无钻探地质资料，因此首先在该处进行地质补探和详细的地质勘察，勘察结果显示该处地层主要有第四系残坡积层（厚度2～5m，最大8m）和南园组晶凝灰岩组成，风化强烈，地表以出露强风化层为主，强风化层厚度5～11m，且风化差异突出，岩性软弱相间。弱风化层厚度较大，且裂隙发育，裂隙切割岩石呈碎石状、碎块状，完整性差；测区内构造发育，以裂隙密集带的形式产出，部分张开，为粘土填充，频率5条/米，节理切

4、割岩石呈破碎石状，非常不利于边坡稳定。通过以上地质资料及施工现状分析，病害产生主要原因有以下风点：A、地区地质基础脆弱，并有历史病害遗迹。B、边坡开挖高陡临空，造成坡体卸荷，原始的极限平衡被破坏，坡脚应力集中发展，超过坡脚岩土的承载能力失稳。C、区内裂隙发育，在较弱下部支撑被卸载的情况下，残坡积层在自重作用下快速变形积聚发展，从而沿着原始软弱结构面下滑所致。2．2治理方案2．2．1方案确定通过以上原因分析，对于破碎岩石高边坡病害，应以防止或有效地控制坡体应力松弛、加固不利结构面组合变形和破坏为主，进行综合治理，因此对该处确定采用适量刷方放

5、缓边坡和预应力锚索防滑加固和处理方案。地层和地表水采用深孔相结合的排水方法，地层裂隙发育处采用注浆加固和孔隙封闭的方法。2．2．2改坡刷方9对已发生边坡滑坡破碎体，予以清除或大部分清除，滑坡后壁按左右两侧坡级刷方顺接。放坡后最高处形成九级边坡，边坡高度达80m，坡率自下而上，分别为1：0.5、1：0.5、1：0.5、1：0.5、1：0.75、1：0.75、1：0.75、1：1.00。边坡防护形式为：第一、三、五、六、七、八、九级采用锚索格子梁防护，第二、四级采用锚杆格子梁防护。2．2．3预应力锚索参数的选定锚索材料选用5Φj15.24高强

6、度低松弛钢绞线，视钻孔地质情况，锚索选定长度在23～30m之间，锚索间距4.5m，锚索孔径为Φ130，倾角20°，经计算，锚孔与注浆体、注浆体与钢绞线的相互受力分析，确定锚索锁定预应力为380KN，锚固段长度不小于10m，必须嵌入弱风化或微风化岩层，在锚固段沿轴线方向每隔1～1.5m设置一个隔离架和紧箍环，保证每根钢绞线保护层厚度不小于2cm；自由段锚索防腐采用涂防锈漆及脱水黄油，外套PVC管及注浆等多层防腐措施处理。格子梁采用C25钢筋砼，其横梁纵梁截面均为0.5×0.5m，锚垫墩截面尺寸为1m×1m×0.5m，预应力锚索张拉采用双控进

7、行，实际伸长量不大于理论伸长的±6%，锚索孔注浆压力控制0.5～1.0Mpa。预应力锚索具体构造见下图所示：93预应力锚索施工3．1施工机具造孔机具选用宣化产KQJ-100B潜孔钻造孔，江西产4L-20/8型电动空压机供风；锚具采用柳州欧姆公司生产的OVM锚具，张拉设备采用柳州建筑机厂生产的ZB4-500型电动油泵，YCW100B型组合千斤顶，灌浆设备选用BW-250/50型泥浆泵。3．2现场工艺验证试验为了确定锚索的极限锚固力，验证锚索的各种安全系数以及施工工艺合理性，在正式进行预应力锚索施工前，在与工作锚索相同的地层中进行了工艺试验。

8、试验数量为一组三孔，每孔锚固段长度分别为4m，8m和12m，自由段长度皆为3m，锚索采用7Φj15.24钢绞线编制而成。试验从造孔到锚索张拉完毕所有工艺皆与拟采用的施工工艺相同，通过试验所得数