預應力錨索:對不穩定岩體進行錨固的工程-中文百科頻道

基本内容

錨索結構一般由幅度錨頭、錨索體和外錨頭三部分共同組成。内錨頭又稱錨固段或錨根，是錨索錨固在岩體内提供預應力的根基，按其結構形式分為機械式和膠結式兩大類，膠結式又分為砂漿膠結和樹脂膠結兩類，砂漿式又分二次灌漿和一次灌漿式。外錨頭又稱外錨固段，是錨索借以提供張拉噸位和鎖定的部位，其種類有錨塞式、螺紋式、鋼筋混凝土圓柱體錨墩式、墩頭錨式和鋼構架式等；錨索體，是連結内外錨頭的構件，也是張拉力的承受者，通過對錨索體的張拉來提供預應力，錨索體由高強度鋼筋、鋼紋線或螺紋鋼筋構成。

預應力錨索是一種較複雜的錨固工程，需要專門知識與經驗，施工監理人員，應具有更豐富理論和經驗。

在國内，一般情況下，錨索是需要施加預應力的，因此它是主動受力，多應用于已出現變形或對變形要求嚴格的工程部位；錨杆則一般不施加預應力（有時也會施加很小的預應力），因此它是被動受力，隻有當被錨固岩土體發生一定變形時它才發揮錨固力。此外，錨索長度一般在20－50米，錨杆則不到20米。在國際上，錨索隻是錨杆的一種類型。

預應力錨索框架梁支護結構采用對預應力錨索施加的預應力将滑動岩土體與穩定岩體緊密連結為一體，增加岩土體各層面的抗滑力，同時又通過坡面上框架梁将各個錨索有效地連成一個整體，形成一個由表及裡的加固體系，進而達到防止整體邊坡失穩的目的，是一種新型的抗滑結構。

1.預應力錨索框架梁支護體系作用機理

預應力錨索框架梁體系中，将錨索錨固到框架上，錨固力首先作用于框架，然後通過框架傳遞給岩土體，從而在岩土體中産生附加應力，調整岩土體内應力環境，起到加固邊坡的目的。

框架梁除表層固坡作用外，還有傳力作用。如果單獨使用預應力錨索進行邊坡加固，錨索拉力過大會引起表層坡體的變形，甚至破壞，而坡體過大的變形又會導緻錨索預應力的損失。将預應力錨索與框架梁結合，框架梁起到錨墩的作用，由于框架梁與坡面的有效接觸面積大，坡體在錨索作用下的變形能得到限制。

2.預應力錨索框架梁支護體系的優點

⑴預應力錨索框架是高邊坡病害防治和坡面防護的有效措施

預應力錨索框架可以将高邊坡病害防治與坡面柔性防護有機地結合在一起，既達到防治高邊坡病害的目的，又可美化環境，實現了工程和自然的和諧統一。通過大噸位的預應力錨索錨固于邊坡體内穩定的岩體中，并通過施加的預應力，可抵抗邊坡體深層變形和破壞。貼于坡面的鋼筋混凝土框架對邊坡體表層岩土起框箍作用，限制表層岩土變形和破壞。在框架内進行植被防護，既能防治水流對坡面的沖刷，又能防治坡面岩土風化剝落、落石等小型坡面變形，并達到美化自然環境的效果。

⑵能有效地控制邊坡病害的深層破壞

在支擋結構加固設計時，往往針對邊坡病害的深層破壞力來采取工程措施，為抵抗此破壞力，重力式擋牆是依靠牆體自重及其産生的基底摩阻力和牆前被動土壓力來克服的；抗滑樁是依靠錨固段的樁周側向抗力或能提供土壓力的樁側土的被動土壓力與主動土壓力差來克服的；而錨索框架是依靠錨固于穩定岩、土體的高強度低松弛的鋼絞線拉緊坡面的鋼筋混凝土框架，提供與邊坡破壞力相反方向的抗力來克服的。錨索預應力可以控制由于人工開挖邊坡形成的松弛區發展，主動限制邊坡的變形并提供支擋作用力，比較起來錨索框架的工程效果更有效，更經濟。

⑶外形美觀、容易綠化

預應力錨索框架梁可以選擇多種外觀形式，常用的有方格形、人字形、拱形等，這些支護形式造型很美觀，并且在預應力錨索框架内進行植被防護可以使坡面得到綠化，遮擋人工加固的痕迹，與周圍的環境相協調。同時坡面恢複植被後，可阻止坡面水土的流失，減少大氣降水的下滲，使框架始終保持對坡面的預壓應力。

同時，現在的邊坡治理往往要求美觀與安全兼顧，在噴錨支護，擋土牆等支護形式無法滿足坡面綠化的要求時，預應力錨索框架梁在綠化方面的優點也更加突出。

⑷施工簡便易行，技術風險低

采用預應力錨索框架加固高邊坡或防治高邊坡病害，可遵循自上而下開挖一級加固一級的施工順序，待上一級錨索進行初張拉後再開挖和加固下一級邊坡，對每一級邊坡的施工，還可以進行分層和分段施工。這樣，大大減小了邊坡施工本身對邊坡體的擾動，避免因施工不當引起的邊坡病害，這一點是其他支護形式無法比拟的。

⑸可進行邊坡動态設計

由于受各種條件的限制，尤其是山區高速公路沿線邊坡衆多，很難把每個邊坡工點工程地質條件完全勘查清楚，設計依據的不準确或不充分會造成設計上的失誤或不完善，這就需要動态地進行設計。預應力錨索框架可通過增減錨索的數量和錨固深度調整錨固力的大小，設計變更簡單易行。

3.預應力錨索框架梁支護體系的适用範圍

預應力錨索框架體系雖然有上述優點，但是在實際施工中，要根據工程具體情況合理應用，不能盲目施工，造成浪費。

在以下情況下，一般不能使用錨索框架梁支護體系：

⑴邊坡表層土不能承受錨索傳遞到框架梁體系上的錨固力時，不能使用這種支護體系，如邊坡表層土為松散、潮濕、軟弱的土層的邊坡，其表層土無法承受錨索傳遞到框架梁體系上的錨固力，會導緻整個框架體系下陷，壓裂，産生不均勻變形，從而使整個框架錨固體系失效。

⑵對鋼筋和水泥有強烈腐蝕性的地層不能使用該支護體系，由于預應力錨索框架梁一般都應用于永久性邊坡中，要求預應力錨索和框架梁在使用過程中不能發生破壞，如果所加固邊坡的岩土體對水泥和鋼筋有腐蝕性，在一定時間内，錨索和框架梁會發生腐蝕破壞，整個支護體系會失效。

⑶對于錨索錨固段地層無法提供足夠大的錨固力的邊坡，不能采用此種支護形式。按照規範規定，錨固段不應設置在有機質土、淤泥質土、液限Wi>50%的上層、相對密度DT<0.3的土層中。如果在錨索長度足夠大的情況下，上述條件無法滿足，則不能采用此種支護形式。

除上述幾個條件外，如果不從經濟角度考慮，預應力錨索框架作為一種輕型支擋結構，可以适應一定規模的各種地層岩性的邊坡病害整治工程的要求。适用于高陡度土質、石質的不同規模的邊坡崩塌、坍塌、滑坡等人工和自然病害，以及各種表層和坡面病害的防護。

4.預應力錨索框架梁支護體系的施工過程

預應力錨索框架梁支護體系施工過程為先施工錨索，再進行框架梁施工，施工完後待錨固體和框架梁強度達到設計要求後，可進行錨索張拉施工，待錨索框架預應力張拉後進行下一級土、石方開挖，整面邊坡施工完成後，進行坡面綠化。

施工工序

錨孔測放

邊坡施工邊挖邊加固，即開挖一級，防護一級，不得一次開挖到底。根據各工點工程立面圖，按設計要求，将錨孔位置準确測放在坡面上，孔位誤差不得超過±50mm。如遇既有刷方坡面不平順或特殊困難場地時，需經設計監理單位認可，在确保坡體穩定和結構安全的前提下，适當放寬定位精度或調整錨孔定位。

鑽孔設備

鑽孔機具的選擇，根據錨固地層的類别、錨孔孔徑、錨孔深度、以及施工場地條件等來選擇鑽孔設備。岩層中采用潛孔沖擊成孔；在岩層破碎或松軟飽水等易于塌縮孔和卡鑽埋鑽的地層中采用跟管鑽進技術。

鑽機就位

錨孔鑽進施工，搭設滿足相應承載能力和穩固條件的腳手架，根據坡面測放孔位，準确安裝固定鑽機，并嚴格認真進行機位調整，确保錨孔開鑽就位縱橫誤差不得超過±50mm，高程誤差不得超過±100mm，鑽孔傾角和方向符合設計要求，傾角允許誤差位±1.0°，方位允許誤差±2.0°。

鑽進方式

鑽孔要求幹鑽，禁止采用水鑽，以确保錨索施工不緻于惡化邊坡岩體的工程地質條件和保證孔壁的粘結性能。鑽孔速度根據使用鑽機性能和錨固地層嚴格控制，防止鑽孔扭曲和變徑，造成下錨困難或其它意外事故。

鑽進過程

鑽進過程中對每個孔的地層變化，鑽進狀态（鑽壓、鑽速）、地下水及一些特殊情況作好現場施工記錄。如遇塌孔縮孔等不良鑽進現象時，須立即停鑽，及時進行固壁灌漿處理（灌漿壓力0.1～0.2MPa），待水泥砂漿初凝後，重新掃孔鑽進。

孔徑孔深

鑽孔孔徑、孔深要求不得小于設計值。為确保錨孔直徑，要求實際使用鑽頭直徑不得小于設計孔徑。為确保錨孔深度，要求實際鑽孔深度大于設計深度0.2m以上。

錨孔清理

鑽進達到設計深度後，不能立即停鑽，要求穩鑽1～2分鐘，防止孔底尖滅、達不到設計孔徑。鑽孔孔壁不得有沉碴及水體粘滞，必須清理幹淨，在鑽孔完成後，使用高壓空氣（風壓0.2～0.4MPa）将孔内岩粉及水體全部清除出孔外，以免降低水泥砂漿與孔壁岩土體的粘結強度。

除相對堅硬完整之岩體錨固外，不得采用高壓水沖洗。若遇錨孔中有承壓水流出，待水壓、水量變小後方可下安錨筋與注漿，必要時在周圍适當部位設置排水孔處理。如果設計要求處理錨孔内部積聚水體，一般采用灌漿封堵二次鑽進等方法處理。

錨孔檢驗

錨孔鑽造結束後，須經現場監理檢驗合格後，方可進行下道工序。孔徑、孔深檢查一般采用設計孔徑、鑽頭和标準鑽杆在現場監理旁站的條件下驗孔，要求驗孔過程中鑽頭平順推進，不産生沖擊或抖動，鑽具驗送長度滿足設計錨孔深度，退鑽要求順暢，用高壓風吹驗不存明顯飛濺塵碴及水體現象。同時要求複查錨孔孔位、傾角和方位，全部錨孔施工分項工作合格後，即可認為錨孔鑽造檢驗合格。