山区高速公路预应力锚索施工技术
摘要：山区高速公路地形变化快，地质情况多样，路堑高边坡处理往往成为施工的难点和重点，本文就镇宁至胜境关高速某合同段预应力锚索边坡防护技术进行阐述和研究。
主题词：山区，高速公路，锚索，技术
镇胜高速公路是国家重点工程——国道主干线沪瑞高速公路贵州境内一段。该合同段地处贵州省盘县特区，全长3.614Km。路线所经地区为低中山、中山地段，构造岩蚀发育，且有地质断层发育，全标段共有5处路堑高边坡，主要为强风化泥岩，边坡稳定性差，设计上做了预应力锚索边坡防护处理。
一、 工程实施前准备工作：高边坡病害治理工程较为复杂，合理确定项目的施工顺序显得尤为重要，为确保施工和运营过程中路堑边坡的稳定，除应采取合理的支挡围护措施外，还必须采用科学有效的施工方法、工艺及施工程序，避免施工过程中边坡失稳破坏，造成重大损失，甚至留下后患，影响边坡的长期稳定和运营的安全。
路堑边坡开挖施工应注意以下事项：
（1）、尽量避免安排在雨季施工，开挖前应先做好地表排水系统；
（2）、实测开挖断面并按设计坡率放线；
（3）、为确保施工安全，坚硬岩石的边坡开挖应采取松动覆盖爆破，严格控制用药量，并做好防落石措施；
（4）、边坡开挖应采取随挖随支护的施工方法，即开挖一级，支护一级，然后再开挖一级。严禁一次开挖到底，同时应加快边坡支护工序施工，避免坡面暴露时间过长，造成坡面松驰范围变大，形成新病害；
（5）、边坡开挖后若地质实际情况与设计不符者，应及时报请监理单位、设计单位、业主，根据实际情况做动态变更设计。
二、 预应力锚索施工机具准备：
1、钻孔设备：由于本工程要求采用干钻，故选用动力头潜孔冲钻——回钻类钻机，具体机型为MGJ-50，其主要技术参数如下：
2、空压机：锚固工程中大量使用的是低压（0.196~0.98MPa）或中压(0.98~9.8MPa)可移动空压机,有电驱动和内燃机驱动二种方式：本工程使用的是VF12/7型，其主要技术参数为：
3、注浆设备：本工程使用的是挤压式灰浆泵，LZB-2型。
4、千斤顶：常用的千斤顶为穿心式千斤顶，本工程使用的是YCW150B型，属轻量化穿心式千斤顶。
公称油压
5、高压油泵：本工程使用的是ZB4-500型油泵，属常规电动油泵。
6、砂浆、砼搅拌机：
拌制外锚头处砼及注浆用砂浆时，受地形限制，可采用轻便型砼搅拌机，本工程所用为JQ350型搅拌机。
7、切割机。
三、 施工材料准备：
1、 钢绞线：根据设计要求，本工程式采用的是符合ASTMA416-87a标准270级，直径φ15.24mm,Rby=1860MPa,Σy=1.9×105MPa钢绞线。
2、 水泥砂浆：本工程注浆所用砂浆为M35，其试验室配合比如下（每m3用量，kg）：
P.O42.5水泥：（0.074~2.36）机制砂：水：（FJW-4）缓凝剂：（FJW-U）膨胀剂
925：1028：397：7.4：74
3、 防腐油脂：根据设计要求，自由段要涂黄油做为防腐油脂。
4、 隔离套管：根据设计要求，隔离套管采用PVC软管。
5、 紧箍环：采用16#铅丝。
6、 架线环：采用塑料成品环或钢架环。
7、 注浆管：塑料管。
四、 常用器具准备：
1、预应力锚具：根据图纸要求，本工程采用OVM15-5型锚具。
2、限位器板。
3、导向帽：用钢材制成子弹头型式。
五、 预应力锚索施工：
施工平台：根据坡面具体情况，可用扣件式钢管，搭建承载力不小于5KN/m2，宽度不小于3m的施工平台，以满足施工要求。
1、 造孔。设计要求采用干钻，禁止水钻，以确保锚索施工不恶化边坡岩体地质条件及保证孔壁粘结性能，采用冲击回转法钻孔时，其工作原理是：利用冲击器中的压缩空气膨胀冲击能量，驱动柱齿钎头击碎岩体，用风冷却钻具，同时将已破碎的岩屑带出孔外，形成孔洞。钻机回转速度一般应控制在0~60的低转速区且最好连续可调，以便保证钻孔效率。造孔深度一般要大于设计孔深0.2~0.4米，以保证孔深。
造孔施工应注意以下事项：
（1）、预防埋钻、卡钻措施：在钻具上加装反吹排渣专用装置；
（2）、地质缺陷处理：地质缺陷指裂隙、断层、夹泥、溶洞区等，处理方法一般为孔内注水泥砂浆，注浆压力为0.1~0.2MPa，等浆体初凝后，重新扫孔钻进。
（3）、清孔。造孔完成后必须使用高压空气（风压0.2~0.4MPa）将孔中岩粉及水全部清除出孔外，以免降低水泥砂浆与孔壁岩体粘性强度。吹孔完毕后将孔口堵上，以防灰尘入洞；
2、 编束：钢铰线编束的基本程序是：清理编束场地，搭设编束平台——预应力筋下料——预应力筋防腐与清除污物————装配架线环、紧箍环，导向帽，注浆管等隔离套等零部件————束体编号，验收。
束体制备原则：
①、 钢绞线不得热切割，不得焊接；
②、 各束钢绞线应理顺直，不扭不叉；
③、 自由段防腐油脂必须饱满，以减少钢绞线腐蚀及预应力损失；
④、 尽量随制备、随使用；
⑤、预应力筋下料长度宜较设计长度大1m，以满足张拉需要及因坡面不平整带来的误差影响。
3、 安装：钢铰线束体的安装可用人工抬运和人力推送的方式入孔，需注意以下事项：
①、灌浆管宜前推，顶住导向帽内壁，以免在推进过程中杂物堵管，推进到设计位置后将灌浆管向后稍稍拔出；
② 、为了避免束体在推进过程中，自由段隔离套向后滑移，在推进束体前可将隔离套管外端头稍抽出并反扎捆于钢绞线上；
4、 注浆（锚固段）：待锚索安放完毕后，应立即进行注浆。
注浆应注意以下事项：
①、 注浆所用的砂规格均要严格控制；配料采用重量法；每盘料搅拌时间不少于2min；膨胀剂和水泥一起加入，减水剂最后加入；
②、 砂浆在倒入储浆桶前先通过滤网，以免堵塞注浆管或注浆泵；
③、 注浆前先用清水循环冲洗注浆管；
④、 边注浆边缓缓拔出注浆管。同时，注意注浆泵压力表读数，当压力过大，注浆管出现跳动剧烈时，应加快拔管速度；
⑤、 地质条件较好时，可采用计算法判定锚固段是否已注浆完成；
⑥、 注浆完成后，将注浆管抽出，用清水冲洗干净。
5、 外锚头制作：梁体砼浇筑时应同时进行外锚头制作，制作时，按图纸设计立模、架立钢筋、安放孔口管和钢垫板、浇筑砼等。
①、 孔口管和钢垫板最好事先焊接在一起，要求两者中心重合且端面互相垂直；
②、 孔口管放入锚孔的深度不宜小于20cm，垫板承压面与锚孔轴线应垂直，其误差不大于0.5。；
③、 采取加钢筋的方式固定孔口管，防止立模、浇筑砼时孔口管移位、偏差。
6、 张拉锁定：张拉锁定是预应力锚索工程的关键施工工序。
张拉工作开展前应做好如下准备工作：
①、 千斤顶、油压表、高压油泵必须经事先标定，油压表精度不低于1.5级。张拉中使用的油压不大于油压表满量程的75%；
②、 锚固段浆体强度、外锚头砼强度已满足设计要求或强度已达到30MPa。
张拉方法一般采用整体张拉法施工，其具体过程如下：
①、 预张拉：用一小千斤顶逐根进行预张拉，预拉荷载一般为张拉荷载的10%，一般预张拉1~2次即可达到施工要求；
②、 正式张拉：预张拉结束后，即可进行正式张拉，正式张拉要分级进行，在每一级要持荷稳压（时间不少于5min），并记录束体伸长值（每一级荷载量三次）。
张拉要注意的问题：
①、 任何情况下，张拉应力不得超过预应力筋强度的4%（岩体中）或75%（水中建筑物内）；
②、 张拉过程中当伸长量大于计算值的10%或小于5%时，应暂停张拉，查明原因，采取措施给予调整后，方可继续张拉；
③、 张拉时，升荷速率每分钟不宜超过设计应力的1/10，卸荷速率每分钟不超过设计应力的1/5；
④、 对经检验不需补偿张拉的锚索，应尽快（最好在12h内）封孔注浆；当预应力损失超过设计张拉力10%时，应进行补偿张拉。补偿张拉应在锁定值基础上一次张拉至超张拉荷载。
⑤、 用切割机切除多余钢绞线（留5~10cm防止曳滑）。
7、 防护
进行自由段注浆（同锚固段注浆），外锚头用设计标号的砼封裹。
总结：预应力锚索相当于给被锚体（边坡等）预先施加应力，以抵抗边坡滑坡。施工中一定要按设计要求钻够深度，从预应力筋的进场材料检查做起，严格把关，每道工序认真施工，仔细检查，方能保证边坡稳定。
参考文献：《岩土锚固技术》，人民交通出版社，闰莫明、徐祯祥、苏自约主编。