信息化监测在破碎岩层无粘结预应力锚索分段注浆的运用

摘要：在各类基础设施建设中，破碎岩层高边坡的防护至关重要。无粘结预应力锚索分段注浆技术是常用的防护手段，而信息化监测在其中发挥着不可或缺的作用。本文深入探讨信息化监测在破碎岩层无粘结预应力锚索分段注浆中的应用，详细阐述其工艺原理、施工流程、监测系统构成、数据处理与分析以及实际应用效果等方面内容。

关键词：破碎岩层；无粘结预应力锚索；分段注浆；信息化监测

一、引言

随着我国基础设施建设的快速发展，越来越多的工程面临着复杂地质条件的挑战，破碎岩层地区的高边坡防护成为工程建设中的关键环节。无粘结预应力锚索分段注浆技术作为一种有效的高边坡加固方法，在实际工程中得到广泛应用。本项目为澜沧江某工程二级泵站厂区位于复杂地质条件区域，边坡存在破碎岩层问题。二级泵站为地面式厂房泵站，提水扬程470.8m，，泵站设计流量为1.5m³/s。厂区位于烂滩冲沟右岸构造侵蚀地貌山坡上，自然地形坡度一般25°-35°，为斜向坡。

厂区地坪高程为745.00m，泵站主要由主厂房、副厂房、进水池、室外变压器组成。其中，一级边坡高程范围745.00m-755.00m，采用网格梁护坡，布置锚索及锚杆，并设排水管。锚索规格为500KN预应力锚索，总长度25m，自由段长17m，锚固段长8m。

二、破碎岩层无粘结预应力锚索分段注浆技术概述

（一）技术原理

无粘结预应力锚索分段注浆技术通过对锚索锚固段和张拉段分别进行注浆，使锚索与岩体紧密结合，利用锚索的预应力来限制边坡岩体的变形，提高边坡的稳定性。在破碎岩层中，由于岩体的破碎特性，传统的注浆方式难以保证注浆效果和锚索的锚固性能。分段注浆技术能够更好地适应破碎岩层的特点，在锚固段形成有效的锚固力，在张拉段确保锚索的张拉效果。

在地下水位较高的破碎岩体高边坡支护工程中，采用了可拆卸密封土工布袋止浆环+注回浆管道锚索系统。在锚固段与自由段分界点设置改进后的止浆环，有效截流隔离浆液进入自由段，提高自由段预应力筋张拉效果。在止浆环与自由段间增设回浆管，不仅可以引流导出破碎岩体中的水，还能作为溢浆口观察注浆浆液的饱满度以及浆液的检测口，从而有效提高在地下水位较高的破碎岩体高边坡支护工程的边坡稳定性及锚固质量。

（二）施工流程

破碎岩层无粘结预应力锚索分段注浆施工流程较为复杂，主要包括施工准备、测量放线、钻机钻孔、锚索制作、锚索安装、内锚段注浆、安装定位管、浇筑外锚墩、张拉、张拉段注浆（二次注浆）、外锚墩防护、锚固检测等环节。

锚索制作过程严格按照设计要求进行，加设回浆管并确保各部件组装牢固。锚索安装采用人工推送，要保证推送过程中锚索配件和防护层不受损伤，且注浆管和回浆管通畅。内锚段注浆采用强度等级为M35的纯水泥浆，水灰比0.3-0.4，并掺入3.5%的MgO微膨胀剂，注浆采取反复屏浆法，灌浆压力0.3-0.5MPa，通过观察排浆情况控制注浆质量。

安装定位管后进行外锚墩浇筑，浇筑前需清理孔口周围及建基面上的杂物，绑扎钢筋、立模并安装相关配件，确保锚垫板与套管轴线垂直。当内锚段注浆和锚固墩混凝土的抗压强度均达到30MPa以上时，进行锚索张拉，张拉前需对锚索测力计和千斤顶油泵压力表进行校验和率定。张拉段注浆在锚索张拉锁定完毕后进行，采用孔底返浆法，直至孔口返浆且浓度与进浆相同。最后对孔口部位的锚索及外锚头进行防护，并进行锚固质量检测[2]。

三、信息化监测系统构成

（一）传感器选型与布置

信息化监测系统的核心是各类传感器，用于采集边坡的变形、应力等数据。在破碎岩层无粘结预应力锚索分段注浆工程中，常用的传感器包括位移传感器、应力传感器等。应力传感器则用于监测锚索的应力变化，通常安装在锚索体上，能够实时反映锚索的工作状态。

在布置传感器时，需综合考虑边坡的地质条件、工程规模以及监测目的。对于地质条件复杂、潜在风险较大的区域，应适当增加传感器的数量和密度，确保能够全面、准确地获取监测数据[1]。

（二）数据采集与传输

数据采集是信息化监测系统的重要环节，通过传感器实时采集边坡的相关数据。为了确保数据采集的准确性和及时性，采用物联网传感系统，将深层位移水平监测模块、静力水准沉降观测模块、锚索应力监测模块等数据整合传输至数据接收器。数据接收器具备强大的数据处理能力，能够对采集到的数据进行初步处理和存储，并通过无线信号将数据传输至云端服务器。

（三）数据处理与分析

云端服务器接收到数据后，利用智能的数据处理算法对数据进行深入分析。通过对位移、应力等数据的变化趋势分析，能够判断边坡的稳定性状态。建立边坡变形预测模型，对监测数据和边坡地质资料进行学习和训练，预测边坡未来的变形趋势。当监测数据达到或超过预设的预警阈值时，系统自动发出预警信号，通知相关人员采取相应措施。

四、信息化监测在施工过程中的应用

（一）施工质量控制

在破碎岩层无粘结预应力锚索分段注浆施工过程中，信息化监测能够实时监控各个施工环节的质量。在钻孔过程中，通过监测钻孔的深度、孔径、孔斜角等参数，及时发现钻孔偏差，确保钻孔质量符合设计要求。在锚索制作和安装过程中，监测锚索的应力变化，可判断锚索是否安装到位以及是否存在损伤，保证锚索的安装质量。

（二）施工安全保障

信息化监测为施工安全提供了有力保障。通过实时监测边坡的变形和应力状态，能够及时发现潜在的安全隐患。当边坡位移或锚索应力出现异常变化，接近或超过预警阈值时，系统立即发出预警信号，提醒施工人员停止作业，撤离到安全区域。这有效避免了因边坡失稳导致的坍塌事故，保障了施工人员的生命安全。

在锚索张拉过程中，监测系统能够实时监测张拉荷载和锚索的伸长量，确保张拉过程符合设计要求，防止因张拉过度或不足导致锚索失效。同时，对施工现场的环境因素，对降雨、地震等进行监测，结合边坡的变形数据，及时评估这些因素对边坡稳定性的影响，提前采取防护措施，保障施工安全。

（三）优化施工决策

通过对监测数据的分析，施工管理人员能够了解边坡的实时状态和变化趋势，及时调整施工方案和施工进度。如果监测数据显示边坡变形较大，可暂停相关区域的施工，采取加固措施后再继续施工；如果锚索应力分布不均匀，可调整张拉顺序或张拉荷载，优化锚索的受力状态。

五、结论

通过信息化监测系统的运行，在该工程施工过程中取得了显著效果。在施工质量方面，通过对钻孔、锚索安装、注浆等环节的实时监测，及时发现并解决了一些施工质量问题，保证了锚索的锚固质量和边坡的稳定性。从工程进度来看，基于监测数据的分析，施工管理人员能够合理调整施工方案和进度，提高了施工效率，缩短了工期。在工程后期运营过程中，信息化监测系统持续对边坡进行监测，为边坡的长期稳定性评估提供了数据支持，确保了工程的安全运行。

[1]郭涛，国欣.基于信息化监测的深基坑边坡防护技术应用[C]//河海大学，江苏省水利学会，浙江省水利学会，上海市水利学会.2024（第十二届）中国水利信息化技术论坛论文集.山东黄河顺成水利水电工程有限公司;，2024：97-105.DOI：10.26914/c.cnkihy.2024.009330.

[2]袁坤，张玉芳，雷鸣，等.多次分段控制注浆斜向预应力钢锚管锚索组合结构加固技术现场试验[J].科学技术与工程，2020，20（25）：10504-10510.