广州市建邦地质勘察技术有限公司
摘要：随着交通道路建设行业的迅猛发展，预应力锚固技术在高速公路高边坡施工中的应用越来越广泛。在高速公路高边坡防护中，该技术对岩体有很好的加固效果。与此同时，预应力锚索技术具有简单的施工方式、较低的造价成本以及较短的施工工期等优点，在高速公路高边坡施工中起到了至关重要的作用，其具有较为广阔的发展前景。同时应注意边坡锚索防护与基坑锚索防护设计存在差别，不能简单套用。
关键词：高速公路；边坡防护；预应力锚索施工；基坑锚索支护；应用
中图分类号：U417文献标识码：A
1预应力锚索构成与特点
1.1预应力锚索构成
预应力锚索主要由锚头、锚固段、自由端以及相关的配件构成。锚头指的是锚索外端部分，由垫板、垫墩、锚具、保护帽等构成，锚头的主要功能是固定锚杆。锚固段指的是将锚索产生的拉力连接在稳定地层的部分，在预应力锚索施工过程中，要根据工程的实际情况，计算锚固段的深度和长度，从而提高锚固段的受力面。自由端主要由锚拉筋、注浆、防腐构造等组成，指的是将锚头的拉力传递到锚固段的中间区域。由于自由端锚索一般处于外露状态，为了提高自由端的受力情况，需要用水泥浆对锚固段和土层进行锚固，提高高边坡的防护的拉力。锚索配件指的是预应力锚索施工过程中，需要其他的配件进行配合，为预应力锚索提供便利。常见的锚索配件由架线环、导向帽以及定位架等。
1.2预应力锚索防护特点
将预应力锚索应用在高速公路高边坡防护工程中，能够改善高速公路边坡的受力条件，并对高边坡进行加固，防止滑坡、塌方现象的出现。在高速公路高边坡和隧道洞眼开挖过程中，通过预应力锚索技术，能够降低工程开挖工程量，缩短工程的施工周期。此外，预应力锚索还能对混凝土裂缝进行修补，对荷载比较集中的区域进行分散，降低荷载对高边坡防护结构的影响，从而提高工程的质量。
2预应力锚索在高速公路高边坡防护中的应用
高速公路预应力锚索施工主要包括边坡修整、锚孔钻造、锚索制安及进孔、预应力锚索框架加固施工等工作。
2.1边坡修整
在采用预应力锚索技术对高速公路边坡进行修护的过程中，首要任务就是在施工前做好边坡的修整工作。用挖掘机等大型平整工具辅以铁锹等小型施工工具将施工区域内凹凸不平处进行有效规整，同时尽可能将区域内的岩渣清理干净，同时在边坡修整的实际工作中，要遵循“边开挖、边加固”的施工原则，为后面工作的开展提供安全又稳定的保障。
2.2锚孔钻造
做好施工材料及相应的施工设计等准备后，应该进行锚孔的钻造。在锚孔的钻造过程中，首先按照预先设计进行测量、放线，选定钻孔位置并标记;其后，根据所选孔位按照锚孔下倾与水平成35度夹角这一要求安装钻机；最后，进行锚孔的钻造，在钻孔的过程中要求随时关注钻速、钻压等问题，以防止钻孔偏离预定位置，同时也需注意诸如地层、地下水位等外部因素，以防止意外情况的发生。
2.3锚索制安及注浆
预应力锚索施工中所用锚索一般为钢绞线或是钢筋，锚索的制定，下料应遵循标准，使用钢绞线或者钢筋，同时要求施工过程中的误差不超过50毫米。对预留钢铰线和锚接头，应该做出醒目标记。在进行锚索的安装工作之前，需要再次对锚孔进行处理，防止泥浆等杂物沾浮在孔壁上，影响施工。对锚孔进行再次清理后，将锚索及注浆管一同放入锚孔内，为防止矛头触碰到坚硬物质而遭到损坏，需在锚头部位做好橡胶捆绑工作。
锚索安装完成后，应着手注浆这一工作。在进行锚索注浆时，注浆管与锚底应保留10cm左右的空隙，以防止水泥浆沙堵塞注浆管。此外，还需注意砂浆的比例，严格按照相关要求进行组合，并用搅拌机均匀搅拌。最后，为节约资源，应该在凝固之前将所配砂浆全部使用完毕。在进行实际注浆工作时，应当分期进行，第一期是锚固段注浆(注:锚固段指能够使锚索产生拉力达到较为稳定地层的重要部分)，使得水泥浆能够将锚固段和土体进行充分锚固;第二期是自由段锚索注浆并填充锚孔孔壁中的缝隙。注意实际注浆量不得少于施工设计的理论注浆量。同时，注浆工作应连续紧凑，不得中断，使得在注浆工作刚一开始所注浆液在工作时间内仍具塑性。
2.4预应力锚索框架加固施工
高速公路边坡的防护不仅仅局限于高坡表层，也包含高坡的临空表面。预应力锚索框架使得整个被加固范围内的临空表面也能受到锚索框架的“覆盖”，从而使得高速公路边坡加固的强度得到保障。在施工的过程中，必须与其它钢筋混凝土建筑一样，遵循严格的施工标准。与一般的钢筋混凝土施工工程不同点在于:在向锚孔内进行混凝土的灌注前，必须将其中的螺旋钢筋和波纹管等部件严格按照要求固定在相应位置上，在摆放平整的同时，也必须使其与锚孔的方向一致。此外，在混凝土浇灌过程中，必须认真、仔细，确保所浇灌的混凝土的密实度，并且安排专门的工作人员对其进行护养，以保障其能达到所要求的强度标准。随后进行锚索框架的施工，分区域进行，每个施工区域按照标准要求使用一定数量的横梁、顶梁、底梁(注:一般每个小的施工单元是各2－3根)组成框架，但需注意的是为保持整体施工质量，两框架间应保留2cm的空隙。
3施工注意事项
高速公路预应力锚索施工过程中，应严格按照具体设计标准进行。
首先，施工前应做好各项准备工作，包括施工前的调查和施工的组织设计两个环节。而施工前的必要调查又是施工设计的必要准备工作，能为施工设计提供详细资料。同时还应加强施工过程中的检查工作，一旦发现现场地址条件与设计文件不符，应立即通知设计，坚持动态设计原则。
其次，对于高速公路边坡开挖的施工，严格按照从上至下的顺序，待上级边坡锚固工程全部实施并产生加固作用后方可进行下级边坡的开挖。在锚孔的钻造时为避免边坡周围地质条件的恶化，应采用无水干钻钻孔技术;钻孔工作进行时，如果出现塌孔现象，必须停止钻孔的钻进，并进行注浆固壁处理，36小时后重新进行钻孔工作。
再次，高速公路边坡应该做好防腐处理，这是采用锚索防护较为容易忽略的问题。在使用锚索防护之前，应对地质水文情况进行详细的调查。锚固段采用水泥浆自防腐，注浆压力必须满足设计要求。自由段应涂抹防腐油脂，再穿套聚乙烯套管。锚固段与自由段交界处注射防腐油脂封堵。对锚索的防腐处理可以延长锚索的使用寿命，保障高速公路的安全运行。
4高速公路锚索与基坑锚索的区别
除了高速公路以外，锚索防护还广泛应用在深基坑防护中。应注意基坑防护中的锚索设计与高速公路边坡防护的锚索设计有一定的不同。
高速公路边坡防护中的锚索防护属于永久性锚索，基本上可以做到标准化设计，针对不同的下滑力采取不同的束数的锚杆，在广东省高速公路的标准化设计中，高速公路边坡锚索防护的标准设计一般采用4束的锚索，长度约20~30m，其中锚固段10m，设计抗滑力400KN。下滑力较大土质条件较差时，考虑采用5束和6束的锚索，对应设计抗滑力约500KN和600KN，锚固段长度亦为10m。这是由于高速公路高边坡的土质条件相对较好，一般锚固段都设置在强风化以上的岩土层中，锚固长度10m土层与锚索间的锚固力是基本足够。
而基坑支护中的锚索防护属于临时性防护，出了考虑锚固力之外，还要考虑位移变形等因素，且基坑一般位于城市中地下开挖，地质条件较差，安全风险较大，基坑工程中的锚索防护比高速公路的锚索防护要复杂，考虑基坑风险要预留更大的安全系数。因此，基坑支护的锚索往往很难做到标准化设计，每一个断面都需要进行计算和复核，尤其注意基坑支护工程的土质条件往往比边坡防护要差，基坑支护施工风险较大，锚固长度不能简单的定为10m，需要根据基坑设计规范的要求进行计算来确定。在一些软土地区采用锚索时，锚固段的设置长度长达三十多米。
在基坑支护中，不能简单套用高速公路的锚索设计理念，这一点在广明高速公路钟村隧道基坑支护工程的设计中得到验证。广明高速公路项目从设计到施工的时间跨度较长，第一次施工图于2008年左右完成，中间数度变更拖延，于2013年左右开始施工，施工至隧道基坑路段，周边施工条件已与第一次施工图勘察时有了较大变化，原来的郊区已变为居住人口密集，交通流较大的城区。因此需要对隧道基坑支护工程进行重新复核设计，原设计基坑的锚索防护沿用高速公路锚索防护的一般设计思路，锚索长度20~30m，锚固段设置长度10m。重新设计按照广州市科技委对广州市区的基坑要求进行，采用理正深基坑进行复核，根据复核计算结果，锚固段长度有较大变动。以K19+980~K20+090右侧断面为例，基坑支护深度约10.5m，土质条件为素填土1，可塑粘土8-4-2k和硬塑粘土8-4-2y。原设计第一、二层锚索长度均为24m，锚固段长度10m。根据基坑支护规范验算，原设计不能满足基坑支护规范要求，修改为第一层锚索长度30m，其中自由段长度8m，锚固段长度22m。第二层锚索长度25m，其中自由段长度7m，锚固段长度18m。修改后的基坑支护方案通过了广州市科技委的评审，并且顺利完成施工。
5结束语
预应力锚索是一种可承受拉力的结构，它的一端固定在稳定的地层或者结构物中，另外一端与被加固物体连接在一起，形成一种新复合体结构，这种复合结构能有效地抑制、减少或者消除天然力场对工程的地质危害，提高工程地质的稳定性。因此广泛引用在边坡加固、深基坑、地下洞室等工程中。通过预应力锚索对高速公路高边坡进行加固，确保高速公路的运行安全。同时，应注意高速公路边坡锚索防护与基坑支护锚索防护中锚索设计区别，防止简单套用，造成安全事故。
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