1、压力分散型预应力锚索在滑坡段边坡的运用【摘要】本文介绍中化泉州重油码头库区工程 K0+365K0+575 段出现滑坡后采用压力分散型预应力锚索施工工艺进行边坡防护的几点体会和经验。 【关 键 词】锚索；滑坡；边坡；应用 中图分类号： P642.22 文章标识码：A 文章编号： 一、概况 中化泉州重油深加工项目陆域形成与围堤工程主要由开山、陆域形成、围堤三个分部工程组成。青兰山开山高边坡下部是中化原油库区平台，由于连续暴雨，青兰山边坡 K0+365K0+575 段出现大面积滑坡，直接危害油库安全。经过分析认为：坡滑动为推移牵引型多级滑动，产生滑动的主要原因是岩土层变化，因主滑面处于高岭土带，雨季
2、高岭土遇水膨胀后出现滑移软弱结构面引发坡体变形及裂缝。为确保边坡的稳定，在对滑坡区进行卸载的同时，采用预应力锚索二次劈裂注浆的施工工艺对边坡进行防护。 二、滑坡段锚索设计情况介绍 K0+365K0+575 段滑坡根据地质报告揭示分析，地质情况较差，因此采用预应力锚索框架梁，压力分散型锚索进行边坡防护。锚索采用注浆型，由单元索体、单元锚固段、自由段和锚头组成。索体为低松驰无粘结预应力钢绞线，单根钢绞线公称直径为 15.2mm，标准抗拉强度1860MPa。每根锚索体设 3 个单元， 6 根钢绞线，锚索自由端长度为12m，锚固端长度为 15m, 为三单元压力分散型锚索，锚索设计张拉力为700KN，超
3、张拉 10%。索体每隔 1.5m 设 1 个架线环。锚头采用 HVM 锚具，锚固段、自由段和孔壁空隙均用水泥砂浆充填密实，锚孔注浆水泥采用普通硅酸盐水泥，水泥标号不小于 425 号，孔内注浆体 28d 无侧限抗压强度不小于 40MPa，注浆体的水灰比为 0.420.50，一次注浆管耐压力不小于 1.0MPa，二次注浆管耐压力不小于 5.0MPa。钢质承载体采用 45 号钢加工制作，外表涂刷防腐材料。架线环采用高强塑料制做,其材料强度不低于 30MPa。 三、预应力锚索的特点 1.安装后能及时提供支护抗力。使岩体处于三轴应力状态。 2.控制地层与结构物变形能力强。 3.按一定密度布置锚杆，施加预
4、应力后能在地层内形成压缩区，有利于地层稳定。 4.预加应力后，明显的提高潜在的滑移面或岩石软弱结构面的抗剪强度。 5.张拉工序能检验锚索的承载能力。 四预应力锚索施工工艺 施工工序：锚索结构部分钢筋砼张拉锁定封锚。 为避免因岩层破碎、卡钻、短管、造成钻孔报废的现象发生，原则上必须按先施工锚索，再施工钢筋砼的程序进行施工。 1.预应力锚索结构图 2.基本试验 试验在基本试验锚孔施工完成，锚固浆体和锚墩砼强度达到 90后进行。基本试验的目的在于验证设计采用的工作锚索的性质和性能、施工工艺、设计质量、设计合理性以及所提供的安全储备，同时考虑有关搬运、储存、安装和施工过程中抗物理破坏的能力。 试验锚索
5、锚固段分别长 12m 和 15m，自由段不注浆，锚固段注浆采用常规注浆。锚固段与自由段之间设置止浆袋，锚固段外侧应设引排气管，排气管伸入锚固段内 510cm，其注浆方法与充满标准和工程孔相同。试验时应记录各级荷载及锚头位移等详细数据，并在工程锚索施工前向设计单位提交试验报告，以验证与调整设计。 3.关键技术 预应力锚索施工关键环节是钻孔、锚筋制安、锚孔注浆和锚索张拉锁定等工序。 a.钻孔 首先按设计锚孔位置测量放线，钻机定位。其钻机导轨倾角误差不超过1，方位误差不超过2。在钻进过程中，控制好钻进速度，防止钻孔偏斜、扭曲和变径。对钻压、对钻速、地层和地下水情况等及时作好施工记录。钻孔孔径、孔深不
6、得小于设计值，并超过 50cm。当钻进达到设计深度后，不立即停钻，要稳钻 35min。钻杆取出后应及时在高压风将孔中岩粉及水清除孔外，及时安装锚索、注浆，以防塌孔。钻进过程中若遇到塌孔，应立即停钻，采用注浆固壁处理，24 小时后重新钻进，或采用跟管钻进工艺。 b. 锚索编制与安装 压力分散型锚索由三个单元锚索组成，每个单元锚索分别由两根无粘结钢绞线内锚于钢质承载体组成，钢绞线通过特制的挤压簧和挤压套对称地锚固于钢质承载体上，要求其单根的连接强度大于 200KN。各个单元锚索的固定长度分别为 L1、L2、L3，共同组成复合型锚索的锚固段。组装承载体应定位准确，挤压套通过螺栓在承载体和限位片之间栓
7、接牢固。每个锚孔口位置必须设置一个架线环间距为 1.01.5m，定位准确，绑扎牢固，注浆管穿索应深入导向帽 510cm，导向帽电焊固定于最前端承载体上，并留有溢浆孔。锚索制作完成并检验合格后，即可运至相应孔位进行安装。按照设计倾角和方位平顺推进，严禁抖动、扭转和串动，防止中途散束和卡阻。 c.锚孔注浆 首先安装试验合格的注浆材料，以水灰比 0.40.5 比例配制纯水泥浆。浆液要搅拌均匀，随伴随用，浆体强度不低于 40MPa。注浆管捆扎在锚索体中轴部位，注浆管头部距锚索体末端为 50100mm。采用孔底返浆法注浆，一般注浆锚索注浆采用水灰比 0.420.5 的纯水泥浆，必要时可加入适量的外加剂，
8、并采用二次高压劈裂注浆法来提高地层锚固力。 注浆材料要求严格按照经试验合格的配比备料，注浆浆液应严格按照配合比搅拌均匀，随拌随用，浆体强度不低于 40Mpa。锚孔注浆必须采用孔底返浆方法（注浆压力一般为 1.0Mpa 左右） ，直至孔口溢出新鲜浆液，严禁抽拔注浆管或孔口注浆；如发现孔口浆面回落，应在 30 分钟内进行孔底压注补浆 23 次，确保孔口浆体充满。在注浆作业开始和中途停止较长时间再作业时，应用水或水泥稀浆润滑注浆泵及注浆管路。注浆过程应认真做好现场施工注浆记录，每批次注浆都应进行浆体强度试验，试件不得小于两组。浆体未达到设计强度的 80时，不得在锚筋体端头悬挂重物和拉绑碰撞。 锚孔钻
9、造完成后应及时进行锚筋体安装和锚孔注浆，原则上不得超过 24 小时。在锚固段地层为强风化和全风化时，采用二次劈裂注浆提高地层锚固力时，以浆体强度控制开始劈注时间（一次注浆体强度为 5Mpa） ，需在二次注浆管的锚固段内设花孔和封塞，二次注浆的高压注浆管应采用镀锌铁管或钢管。 d.锚索张拉 在注浆体与张拉台座砼强度达到设计强度 80%以上时，即可进行锚索张拉作业，其张拉方法与一般预应力筋基本相同。张拉设备采用专用设备并在作业前进行标定，锚具、夹片等应经检验合格方可使用。台座承压面平整，锚具安装与锚垫板和千斤顶轴线与锚孔及锚筋体同轴一线，确保承载均匀。压力分散型锚索，因各单元锚索长度不同，要按照设
10、计次序分单元采用差异分步张拉。即根据设计荷载和锚索长度计算确定差异荷载，根据计算的差异荷载分单元张拉。先分步补足差异张拉之第一、二级张拉荷载增量，再分五级即设计荷载的 25%、50%、75%、100%、110%张拉。再张拉最后一级时，要持荷稳定 1015min 后方可卸荷锁定。若锚索锁定 48h 内，有明显预应力损失现象，要及时进行补偿张拉。 根据设计提供压力分散型锚索各单元差异伸长量和差异荷载增量计算公式（以三单元共六束压力分散型锚索为例）如下。 差异伸长量: ， ， ， 差异荷载增量： 其中：-分别为第一、二、三单元锚索的长度,且； -各单元锚索在给定最终张拉(设计锁定)荷载作用下的伸长量
11、； -各单元锚索在给定最终张拉(设计锁定)荷载作用下的差异伸长量；-给定最终张拉(设计锁定)荷载作用下钢绞线束应力； -给定最终张拉(设计锁定)荷载作用下单根钢绞线束荷载； -单根钢绞线束的截面面积； -钢绞线的弹性模量； -分步差异张拉之第一、二步级张拉荷载增量。 五、正确处理影响锚索工作性能的不良因素 1.钢筋混凝土传力结构应设置在坚硬的地层上，表层的虚土、浮石、破碎石屑应彻底清除，最大限度地缓减设计锚固力作用后边坡地层的压缩变形。 2.预应力锚索张拉锁定前，务必对每根钢绞线施加预紧力，预紧力一般为 30KN。可采用多次循环预紧方式，以每根钢绞线前后两次张拉伸长量差不大于 3mm 为度。采
12、用单根钢绞线预紧措施，有利于减少各钢绞线受力的不均匀性。 3.锚索张拉锁定后，应对锚头下部自由段内的空隙用水泥砂浆灌注密实。 4.锚索张拉锁定后，外露的钢绞线和锚具应及时防腐保护，最终封闭锚头时，混凝土保护层厚度不应小于 5cm。 六、滑坡监测与工程效果评价 为了分析青兰山高边坡滑坡病害性质、体积规模、滑面位置、稳定程度和发展趋势，对青兰山边坡滑坡开展了包括地表变形观测、地下变形观测、锚索应力监测以及锚索抗拔破坏试验等较为全面和系统的滑坡监测和试验工作。 青兰山滑坡区共设地表位移监测点 50 个，滑体深部位移测斜监测15 孔，锚固工程的锚索测力计监测设 10 孔，锚索抗拔力破坏试验 3 孔。监测成果显示：经过治理，青兰山滑坡区的地表位移和坡体深部位移已趋于稳定；预应力锚索的应力变化在正常范围以内。因此，综合分析监测成果，可以认为青兰山滑坡当前处于基本稳定状态，其治理效果明显，达到和满足设计目的和工程要求。 七、结语 预应力锚索的关键问题是一次注浆达到设计要求的 5Kpa 时开始二次劈裂注浆，否则因浆体不饱满而导致预应力下降，锚索抗拔力达不到设计要求，无法对滑坡坡面进行保护。因此必须对锚索施工的各环节把关，确保锚索施工质量才能保证边坡的稳定。
