Ⅷ烈度震区堆积体压力分散型锚索施工技术

李政水

摘要：随着我国高速公路建设的快速发展，压力分散型锚索在高边坡或滑坡体处理中的应用越来越广泛。针对新建汶马高速公路Ⅷ烈度震区震后堆积体架空结构下压力分散型锚索施工难题，通过现场勘察及理论研究对震后山体地质进行分析，从钻孔、注浆、锚索张拉等方面进行了论述，提出了合理的施工参数及施工工艺。解决了堆积体架空架构地质条件下钻孔成孔难、注浆量大等技术难题，达到了良好的施工效果。

关键词：Ⅷ烈度震区；堆积体；锚索；压力分散型

1工程概况

四川汶马高速公路薛城互通式立交位于理县薛城镇境内，地震基本烈度为Ⅷ度。其中C匝道CK0+260～CK0+552段右侧为斜坡地貌，斜坡表面覆盖崩坡积密块石加土，厚10m～50m。线路右侧开挖后以桥梁形式通过斜坡体前缘，斜坡开挖形成临空面，削弱坡脚支撑力，土体易沿潜在不稳定界面产生滑动，危及高速公路施工运营安全，设计该段采用锚索框架梁及板桩墙防护，锚索采用压力分散型预应力锚索，成孔直径155mm，锚索单根长55m，锚固段长10m。如何在震后堆积体局部架空结构这种特殊地质条件下保证钻孔顺利成孔、减少锚索注浆超方量且确保施工质量是锚索框架梁及板桩墙顺利施工的重难点。

2场地地质分析

根据现场地质调查，场地构造位于总棚子倒转复背斜的东南翼，其中总棚子倒转复背斜展布于汶川总棚子至理县薛城镇附近。薛城附近褶皱轴走向为70°，背斜两翼又为次级同斜倒转、扇形及尖棱小褶皱复杂化。

边坡由第四系全新统巨厚层崩坡积体构成，基岩埋藏较深。边坡土体主要由块石土，但局部分部碎石土及角砾土，具有明显的不均匀性。5.12汶川大地震后该处斜坡虽未见整体滑动，但存在潜在的不稳定界面，土体内部结构发生变化，土体松散且局部架空，给锚索钻孔及注浆增加了技术难度。

3堆积体结构下锚索施工

3.1总体施工方案

根据现场地质情况，预应力锚索施工时自上而下分批钻孔注浆，分阶段张拉。二级边坡锚索注浆完成后及时施做锚固板并张拉锚索至设计应力的50%，然后一级边坡锚索钻孔注浆并施工锚固板。一级边坡锚索张拉至设计应力50%后张拉二级边坡锚索至设计应力的100%，最后张拉一级边坡锚索至设计应力的100%。

3.2锚索钻孔

3.2.1一般要求

钻孔前搭设脚手架施工平台，用汽车吊将钻机吊装就位，并采取可靠的固定措施。调整钻孔倾角及钻杆至设计位置，钻孔倾斜度允许偏差为3%，钻孔位置允许偏差为±50mm，孔深允许偏差为+200mm。钻孔前期应低速慢进，2m深后以正常速度钻进。在钻孔过程中，随时观察钻机定位以防偏孔、串孔，确保钻孔质量。在孔口应安装吸尘装置，或采用间隔注水方式钻进，避免钻进过程中尘土飞扬，污染环境。

3.2.2钻机设备选择

选择钻机时，一般在岩石中优先选择潜孔钻机，潜孔钻机所凿孔壁比较粗糙对锚索注浆锚固有利[2]。采用跟管钻孔时，必须选用专用钻机、偏心钻头和配套冲击器才能进行施工。工程选用MZ146型钻机，钻头直径146mm，成孔直径155mm。

3.2.3钻孔工艺的研究确定

锚索钻孔过程中，因边坡土体十分松散且夹有块石，局部有架空结构，造成成孔时卡钻、钻进过程中塌孔无法拔出钻具，经研究决定在不利地段采用套管钻进施工工艺。

但在进尺一定深度且未达到设计值时遇到断层、架空结构，由于断层处“漏气”严重，高压风难以将钻碴吹出，导致无法成孔。为保证锚索钻孔顺利进行，经几方单位研究分析后决定对钻孔工艺进行优化。

优化后的钻孔工艺为：

a、锚索钻孔采用多级套管全程跟进的钻进施工方案[4]，但锚固段除外不再跟管。

b、锚索锚固段必须锚入完整基岩10m长；

c、断层处采用低压力、间隔注入浓浆预固结处理封堵断层缝隙，减小风钻“漏气”。

经过工艺优化，大大提高钻孔成孔率，保证了钻孔施工进度。

3.3锚索清孔

锚索钻孔完成后，应将孔内岩屑等杂物清理干净，并保持孔内干燥。清孔时可用清水将孔内冲洗干净，然后用空压机将孔内积水吹干，孔底不得有积水，并对孔深、方位角进行检查，合格后进入下一步作业。

3.4锚索编制

锚索钢绞线采用无粘结型预应力钢绞线，钢束不得有缠绞及扭麻花现象。

钢绞线采用砂轮切割机下料，不得使用电弧烧割。锚索制作时将固定段10m长范围内钢绞线保护管拆除，并将钢绞线拆丝去油，以保证锚固段与砂浆有足够的粘结力。每束锚索采用6根Φs15.2钢绞线编束，其长度符合要求。

锚索钢绞线自由段保护管不得有破损，避免自由段锚索与漏入的砂浆发生粘结现象，保证张拉前自由段钢束应能自由伸缩。锚索锚固段按要求每隔0.75m设置架线环及紧箍环，自由段每隔2m设置架线环，保证锚索在孔内居中。

3.5锚索安装及注浆

3.5.1锚索安装

锚索安装前应检查钻孔情况，主要检查孔深、孔径、倾角等，尤其确保孔深符合设计要求，同时检查附件及排气管是否完好，若有破损及时更换。锚索用人工推进方法，使锚索在孔内顺直推到孔底，避免锚索体扭曲而影响后续张拉质量。

3.5.2锚索注浆

锚索安装完毕，应进行锚固段注浆。钻孔前期为保证钻孔顺利已进行注浆预固结处理，从而解决了因山体松散、架空而导致的锚索注浆超方问题，注浆饱满保证了锚索施工质量。若遇到断层裂隙较大，预固结注浆难以封堵缝隙时，首先保证锚固段饱满，自由段采用帆布袋包裹后填充注浆。

注浆通过注浆管泵送灌注，灌注时，应注意准确测量锚固段的实际长度符合图纸要求。

注浆过程中，注浆管应随砂浆的注入而缓缓拔出，保证锚索锚固段的砂浆充盈饱满，注浆的充盈系数为1.5。

注浆采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，砂采用天然砂，严禁使用机制砂，粒径应小于或等于2mm，砂浆强度不低于40MPa。

3.6锚固板施工

锚索注浆完成后施工锚固板，锚固板采用现C25混凝土。混凝土浇筑前，必须清除孔口周围的碎石、泥土等，然后绑扎钢筋、立模板，同时安装定位管及固定锚垫板。

3.7锚索张拉

混凝土锚固板经养生强度达到设计强度90%后，方可进行锚索张拉。张拉应力1860MPa，单根锚索设计锚固力500kN，预加锁定荷载150kN。

压力分散型锚索与一般预应力锚索区别在于压力分散型锚索一般由几个单元组成，各单元自由段长度不同，致使产生的伸长量也不同。因此，整体分级张拉前，首先要计算各单元间的差异伸长量和差异荷载增量。

张拉时严格按设计次序分单元分级张拉，张拉采用“双控法”，以张拉力为主，用伸长量校核，实际伸长量与理论值的偏差应在±6%范围内。

锚索的预应力在补足差异荷载后分5级进行施加，即按设计荷载的25%、50%、75%、100%、110%。因锚索设计荷载为500KN，锁定荷载确定为550KN，应在锁定荷载级张拉持荷10～20min后及时锁定。其余各级持荷稳定5min，在每一级的持荷时间里必须测读三次锚头位移，并记录钢绞线的伸长量。锚索锁定48小时内，若发现明显的预应力损失，必须及时进行补张拉。

3.8锚索补注浆

张拉完成后，即对锚固板进行补注浆，注浆压力为0.5～1.0MPa，待出浆浓度与注浆浓度一致时停止注浆，最后用C25混凝土封锚。

注浆结束第二天，应逐孔检查各锚索孔注浆是否注满，如有未注满需要进行复注，确保每个锚索孔及锚固板下砂浆饱满密实。

4结束语

在Ⅷ烈度震区震后堆积体局部架空结构地质条件下锚索施工中，钻孔时采取了除锚固段外全程跟管的钻进工艺保证了钻孔成孔率；山体内断层处采用低压力、间隔注入浓浆预固结措施处理解决了钻孔成孔难及锚索注浆超方的问题。经实践表明，通过研究与工程实际应用，可进一步提高震后震区架空结构地质锚索施工工艺水平，使工程施工技术难度降低，有利于提高锚索成孔率及套管利用率，降低锚索注浆超方量；同时保证工程本身质量及安全，降低工程造价。