高速公路边坡预应力锚索防护技术分析

引言

当前，高速公路边坡失稳造成的各类灾害严重影响了高速公路的安全运营水平，因此，科学合理地加固高速公路边坡，提高边坡的自身稳定性成为当前亟待解决的工程实际问题之一。本文针对高速公路边坡的预应力锚索加固技术展开了深入分析，重点介绍了预应力锚索加固公路边坡的施工工艺，希望能够为同类边坡加固工程提供有用参考。

1 工程概况

某高速公路工程，K18+000-K18+950 路段，长度 950m，结合施工单位给出的调查资料，在 K18+800-K18+920路段路基边坡坍塌较为严重。随即对现场的真实情况进行了详尽的调查。通过分析工程地质条件和岩土体性质以及滑坡形成机理等因素，确定了滑坡治理方案，并提出具体处治措施及注意事项，具体内容为削坡、卸载、排水、锚索加固、增设地梁等。

2 滑坡成因分析

2.1 滑坡的形成原因

（1）人为的挖掘活动为滑坡发生创造了必要的环境。滑坡的前沿区域有多个开挖的边坡，这些边坡的坡度相当陡峭，并且没有进行适当的支护措施，这导致了滑坡前沿出现了悬空的情况。

（2）滑坡的发生往往与基岩和土层的不良岩土特性密切相关。首先，滑坡区的自然坡度较陡，这使得重力对岩体的影响更加显著。其次，积土层的厚度较大，增加了土层的自重，使得基岩承受的压力加大。此外，断层和节理结构的存在使岩体的完整性受到影响，这些结构的弱点容易导致岩体在外部扰动下失去稳定性。岩体的稳定性是滑坡发生的重要因素，当基岩与土层的结合处出现问题时，滑坡的风险就会显著增加。

（3）地下水的活跃性在连续降雨的影响下显著增强，导致土壤重度增加，进而降低了土壤的抗剪强度。这一变化对坡体平衡产生了重要影响。当土壤中水分饱和时，土壤颗粒间的摩擦力减小，使得坡体更容易失稳，最终可能引发滑坡现象，这是滑坡体生成的主要原因。

2.2 工程边坡加固项目采用处治措施

（1）进行排水工程的建设。考虑到现场的具体状况，我们在右侧斜坡的最陡峭位置设计了阶梯状的截水沟；在一、二级的阶梯上设置了导水孔，并在孔内插入了直径为 Φ60mm 的塑料管道；

(2)对右侧的斜坡进行加固处理。在K18+800 至K18+920 的一级边坡路段，我们安装了高度为6m 的C20 抗滑砼挡墙，并采用了植草保护措施。此外，在墙角的50cm 位置，我们设置了排水口，其间隔为 2m ，长度为20m，并采用梅花状的布局方式。二、三级的边坡是通过锚索地梁进行加固的，其中锚索的直径为 4Φ15.24mm ，纵向上有6 排锚索，每排之间的距离为3m，每个锚孔的设计质量为500KN，沿纵向设置6 排，间距3m，各锚孔设计质量500KN，锚杆长 8-12m ； K18+800～K18+920 路段右侧边坡加固形式如下图1 所示；

（3）边坡监测。在 K18+880 段、K18+920 段分别布设2 个监测孔，间距 40ms 。结合现场实际情况，合理确定孔深和位置，孔深应 ≈25mo 。施工期间监测频率为 1-3 次/天，运营期间监测频率为1-3 次/周，结合滑坡特点，科学制定监测项目，如变形量、坡顶位移等。

3 锚索施工原理

（1）依据相关的技术规范，对边坡进行削坡和卸载操作，并在预设的滑动面上设置锚孔。在确保边坡的安全性和稳定性的前提下，钻孔应达到预定的深度，并进行孔道的施工。孔道口是锚索的自由端，而底部则是锚固的端部。锚索主要是由钢绞线加工制成的，并通过孔底安装在外孔的入口。在经过标准的维护之后，混凝土与孔洞融为一体，从而增强了边坡的稳定性；

（2）锚索的构造主要是内部和外部两个部分构成。内部锚头的连接方法包括机械连接和胶结等多种方式，而外部锚头则是通过螺栓来实现连接。如图2 展示的是锚索的结构图；

4 预应力锚索施工技术要点

4.1 锚索造孔施工要点

预应力锚索体系施工时，锚索造孔是最关键的工序，钻孔质量高低与后续锚索安装密切相关，直接决定锚索安装质量和效率。结合本工程实际情况，并参考前期类似工程经验，锚索造孔施工应注意以下几点：

（1）锚索孔定位应准确，布局合理，钻机稳定、可靠；

（2）钻孔时应严格按照测量定位结果设置导向架，并严格控制倾斜角度，以30°为宜，并实时关注倾角变化，确保始终处于标准范围内。此外，还应确保孔顶与锚索夹角始终保持在 3%范围内；

（3）为避免施工中边坡坍塌，最大限度保证施工安全，可结合现场具体状况考虑干钻作业。钻孔过程中，若出现塌孔应立即停止钻孔，调查塌孔原因，并采取科学有效的处治措施，满足安全要求后再进行施工；

（4）施工过程中应采取必要的安全保证措施，保证施工人员安全（5）为便于后期施工，钻孔深度不得小于30cm。

4.2 锚索造孔纠偏工艺要点

（1）结合路基边坡具体状况，对钻机实施定位，并严格控制倾角，确保满足施工要求。当钻孔深度为20～30cm 时应对钻孔倾角实施检测，并根据偏差情况采取合适的纠偏措施；

（2）在实际的施工过程中，有许多因素会影响钻孔的位置，这些因素主要涵盖了人为的、机械的和环境的等。在钻孔的过程中，应依据施工的实际情况来科学地配置钻杆、设备的校验以及导流器等关键技术参数；根据施工的标准规定，我们科学地调整了钻孔的倾斜角度，以确保孔道不会倾斜；

（3）在实际的钻探过程中，我们应当根据钻孔区的地质实际情况来科学地设定钻孔的参数。

4.3 锚索制造及安装要点

锚索材料是决定路基边坡加固成败的核心因素，对施工质量、安全具有重要影响。因此，锚索使用前必须对锚索材料进行全面检查，确保材质、规格、型号、数量等满足设计要求，并进行现场抽样检测，确保各项性能符合规范要求，从根本上保证路基加固质量。具体要求如下：

（1）锚索的设计总吨位为500KN，而锚具则是采用了OVM15-4 型的工具锚；使用规格为4Φ15.24 的无粘结、低松驰、高强度的钢绞线，其抗拉强度不应低于1860Mpa；预应力钢绞线长度计算公式如下：

L=a+b+c （1）

公式（1）中：

L 代表钢绞线实际长度/mm；

a 代表钢绞线设计长度/mm；

b 代表锚具厚度/mm；

c 代表锚具长度/mm；

（2）结合现场实际情况，科学确定钻孔深度、锚固长度等技术指标；

（3）锚索安装前应全面检查钻孔，确保钻孔内部光滑、畅通。实际安装时，应密切注意锚索状态，发现变形立即采取纠偏措施；

（4）钻孔作业必须严格按照相关技术规程和设计要求执行，成孔后仔细检查孔深和孔径等指标，确保符合设计及规范要求。

（5）每间隔2m 合理布设一组锚固端隔离架，防止钢丝绳扭结，保证钢绞线始终处于钻孔中心位置；

4.4 锚索的注浆要点

注浆质量与锚索施工质量密切相关，直接决定其承载性能和边坡加固效果。实际施工时应严格控制注浆质量，具体如下：

（1）浆液配合比对预应力锚索施工质量具有重大影响，因此实际施工中通常选用水泥浆实施注浆加固；

（2）提高注浆的压力可以显著增强注浆的品质与效益。在一般情况下，为了增加注浆压力，通常会选择封堵注浆孔的方法；

（3）为避免注浆时出现堵管问题，施工前应全面了解浆体材料性能，确保材料具有较强的工作性，提高施工效率。

4.5 张拉、锁定和封锚要点

张拉施工采用高强度、低松弛钢绞线，并结合锚索性能及受力特征等各方面条件科学选择张拉机具，通过力学性能计算得到张拉施工相关指标参数，并进行参数设定，严格控制张拉过程，保证张拉质量。

（1）在进行预应力锚索的张拉操作之前，必须对张拉设备进行细致的检查，确保其工作状态稳定，并对锚墩和注浆的强度等关键技术参数进行全方位的检查，以确保其符合相关的规范和设计标准；

（2）考虑到该高速公路的路基边坡的实际情况，我们决定使用间歇式张拉方法来完成张拉工作。首先将预应力施加到设计值的 90% ，然后将载荷加载到设计值的 110% ，两次张拉的持荷间隔为14 天；

（3）在本工程的预应力锚索张拉过程中，必须严格按照“分组、分级、顺序”的张拉准则来操作。在进行分级之前，需要对锚索进行明确标记，接着画出锚索的分布图并确定其张拉的顺序；

（4）首先，对钢绞线进行预先的张拉操作，随后不断地将荷载增加到预定的设计值，并使用锚夹工具进行锁定。在保持荷载14d 后，开始进行第二次张拉施工；步骤为：0→miσcon→mσcon（锁定10～20min；mi-张拉分级系数，取0.25、0.5、0.75、0.9、1.1；m-超载安装系数，取1.1；σcon-张拉设计值)；

（5）预应力锚索张拉完成并锁定后，应全面检查钢绞线张拉质量，切除多余钢绞线，并用水泥实施封锚处理，封锚完成后应将现场清理干净。

5 结论

本文结合某高速公路滑坡治理工程实践，对路基边坡滑坡成因及处治措施展开综合探究，对路基边坡的防护设计和锚索施工原理进行了深入分析，并对锚索关键施工环节的技术要点进行了总结，通过实际加固效果检测，高速公路路基边坡稳定性得到大幅度提升，取得了良好的加固效果，具有较高的推广价值。

参考文献

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[2]李泽生.高速公路边坡的施工技术[J].黑龙江交通科技, 2015, 38(12)

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[4]操伟，黄栎.公路路基高边坡锚杆防护施工技术[J].交通世界，2020（28）：59-60.