高边坡预应力锚索框架支护施工工艺工法
QB/ZTYJGYGF-LJLM-0406-2011 第三工程公司 刘 旭
1 前言 1.1工艺概况
预应力锚索加固边坡技术于20世纪60年代首先在我国水电行业开始应用，80年代末在我国铁路、公路工程中引进。随着工程建设的发展，预应力锚索技术也得到长足的发展。 1.2工艺原理
预应力锚索防护是利用一定强度的水泥砂浆在有效深度的锚孔底端与周边岩石形成具一定强度的锚固体，而后在锚索的预应力作用下，将不稳定的山体部分稳固地与稳定山体组成整体，确保边坡的稳定，不使构造裂隙进一步发展，从而达到防护目的。
预应力锚索，一方面可直接在滑面上产生抗滑阻力，另一方面通过增大滑面上的正应力来增大抗滑摩擦阻力，从而提高边坡岩土的整体性和稳定性。 2 工艺特点
2.1加固效果明显，施工工期短；
2.2施工技术难度较大，受季节性施工影响小； 2.3使用通用的机械设备，节约工程成本；
2.4受季节性施工影响小，可操作性强，劳动强度低。 3 适用范围
适用于铁路、公路中、深层土石混合滑坡、土滑坡、岩石滑坡的防治工程。 4 主要技术标准
1、《高速铁路路基工程施工技术指南》铁建设【2010】241号 2、《高速铁路路基工程施工质量验收标准》TB10751 3、《铁路路基施工规范》TB10202
4、《铁路路基工程施工质量验收标准》TB10414 5、《公路路基施工技术规范》JTGF10 6、《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1 5 施工方法
搭设脚手架，人工清理坡面，技术人员按照设计要求测放锚索孔位；钻机钻孔，达到设计要求后安装锚索，采用灌浆机进行第一次注浆，一次注浆为锚固段常压注浆，注浆压力为0.2～0.3Mpa，注浆自孔底开始，自下而上进行，排除孔内积水和空气，一次注浆达孔口返浆后立即用1:1水泥砂浆封堵，深度约为0.5m；二次注浆为自由段加压注浆，在张拉结束后进行；然后施工框架及地梁，待自由段浆体及框架强度达到设计强度的80%以上时，二次张拉锚索施加预应力至设计应力，检测验收锚索并封锚。 6、工艺流程及操作要点 6.1工艺流程（见图1）
图1 预应力锚索框架梁施工工艺框
6.2操作要点 6.2.1施工准备
1预应力锚索施工前应做好施工组织设计，明确施工方法、施工工艺、工序流程、人员组织和施工设备、材料、试验、监测安排及安全、质量管理。申请单
项工程开工，开工条件包括开工报告、锚筋材料试验、浆体材料试验、配合比试验、相关机械设备等，并应注意张拉设备及有关机具是否经过标定。
2做好施工场地的排水工作，材料、机械的防雨、防水工作，保证水、电畅通。将预应力的钻孔设备、注浆设备、张拉设备调至工作面附近，待坡面整修工作面完成后，马上吊运至工作面。
3按设计要求先进行锚索基本试验，即抗拉拔破坏性试验。
4为方便钻机作业，需在边坡上搭设脚手架平台，采用符合规范标准的φ48mm×35 mm 钢管作支架，用扣件联接，平台宽度为5m ，作业平台上满铺建筑模板，模板与脚手架用铁丝绑扎牢固。
5按设计要求，将锚孔位置准确测放在坡面上，孔位误差不得超过±50mm。 6.2.2钻孔
钻孔应采用干钻。钻进过程中应对每个孔的钻进状态（钻压、钻速）、地层变化、地下水出露等情况作好现场施工记录。
钻孔孔径、孔深不得小于设计值。为确保锚孔直径，要求实际使用钻头直径不得小于设计孔径。为确保锚孔深度，要求实际钻孔深度大于设计深度0.2m以上。钻进达到设计深度后，不能立即停钻，要求稳钻1～2分钟，防止孔底尖灭、达不到设计孔径。在钻孔完成后，使用高压空气（风压0.2～0.4MPa）将孔内岩粉及水体全部清除出孔外，以免降低水泥砂浆与孔壁岩土体的粘结强度。
若遇锚孔中有承压水流出，待水压、水量变小后方可下安锚索与注浆，必要时在周围适当部位设置排水孔处理。如果设计要求处理锚孔内部积聚水体，一般采用灌浆封堵二次钻进等方法处理。
孔径、孔深检查一般采用设计孔径、钻头和标准钻杆在现场监理旁站的条件下验孔，要求验孔过程中 钻头平顺推进，不产生冲击或抖动，钻具验送长度满足设计锚孔深度，退钻要求顺畅，用高压风吹验不存明显飞溅尘碴及水体现象。同时要求复查锚孔孔位、倾角和方位，全部锚孔施工分项工作合格后，即可认为锚孔钻造检验合格。 6.2.3锚索制作
锚索制作工艺流程：编束通知单→下料、清洗→安装承载体→挤压P锚→编束→安装支撑环→安装注浆管→验收→库存。
图2 预应力锚索结构图
在预先平整好的下料场地上按下料长度进行下料，每根绞线长度误差控制在10cm左右。下料要求用砂轮切割机切割好以后，钢绞线全段除锈除污垢后，将每束锚索平顺地放在制作平台上，用钢卷尺量出锚固段和自由段，分别作出标记，在自由段涂抹黄油，作防腐处理后再外套PVC 管（如采用无粘结预应力钢绞线，则在一端锚固长度内剥除PE层，对剥除部分钢绞线除污洗净）。按要求设置承载体、隔离环，隔离环每2m放1个，用GYJ60A型挤压机对剥除部分挤压上P锚。索体要求绑扎牢固，钢绞线应平行顺直。对不同位置处的承载体相应的绞线外露端做出临时和永久性标记。灌浆管绑扎在锚索体上，灌浆管头部距锚索体端部5～10cm，灌浆管使用前，要检查有无破裂、堵赛。绑扎好的锚索顶部要安装导向帽，以方便穿索。
锚索制好后应将承载体、P锚外部涂上防腐油漆。检查合格后的锚索标识好以后分区存放，同时做好防雨、防晒工作。 6.2.4锚索安装
安索前，要核对锚索编号是否与孔号一致，确认无误后，用人工将锚索平顺穿入锚孔，当外露部分满足工作长度时即到位，停止穿索。锚索往孔内穿时，索体必须平顺，不得扭绞，同时应避免损伤PE（或PVC）管及支撑环脱落。 6.2.5注浆
浆液要搅拌均匀，随绞随用，并在初凝前用完。严防石块等杂物混入浆液。 注浆材料为纯水泥浆，水泥选用普通硅酸盐425#，水灰比为0.38～0.48，外加10%复合膨胀剂和0.6%的高效早强减水剂。浆体强度不小于30MPa，注浆压力不小于0.3 MPa。边注浆边缓慢抽拔注浆管，保证注浆管口处于浆液面一下。并保证浆体密实、饱和，达到设计浆体强度。待孔口溢出清晰的浆体即可停止注浆。注浆过程中要做好相关记录，并做好试验块。 6.2.6砼框架梁施工
把框架梁位置坡面清理干净，人工绑扎钢筋后支牢模板，并在锚索位置套上φ80mm PVC 管;采用分段浇筑砼，浇筑时振捣要均匀、密实，保证浇筑质量。框架梁混凝土浇筑前，应先清除孔口周围及建基面上的碎石及泥土，然后绑扎钢筋、立模，并同时安装定向筋、定位管及固定锚垫板。
图3 预应力锚索框架梁正视图
6.2.7锚索的张拉
锚索张拉锁定采用间隔施工，即每间隔1 ～2根锚索进行循环张拉锁定。张拉分4级2次进行， 即按设计值的10% 、20% 、50% 、100%进行张拉， 每级张拉观测稳定时间为5 ～10 min， 其中前3级为一次张拉，一次张拉完毕5天后进行二次张拉， 二次张拉至100% 时， 观测稳定10 min 后，回油至50% 观测10 min 稳定后锁定。张拉千斤顶的轴线必须与锚索轴线一致，锚环、夹片和锚索体张拉部分不得有泥砂、锈蚀层或其它污物。
张拉结束后，将锚板外的钢绞线处理好，不能松散，以备再进行张拉。为防止外锚头的长期暴露，每次结束后应作相应的防护。
每级张拉的稳定时间必须保证，预应力张拉采用“双控法”控制，以张拉油压为主，伸长值进行校核。当出现异常情况时，必须停止作业进行检查，查明原因后方可继续进行作业。 6.2.8张拉锁定、封锚
预应力张拉完成后，用手提砂轮机切除多余钢绞线，外留长度5cm。填充好油脂后对锚头采用不低于20MPa的混凝土进行封锚，防止锈蚀和兼顾美观。
7 劳动力组织（见表1）
表1 劳动力组织安排表
8 主要机械设备
机械设备应当可移动、可装配、轻型化，能满足在脚手平台上操作，并配备足够的零配件备用。设备配备见表2。
表2 机械配置表
9 易出现的质量问题及保证措施 9.1易出现的质量问题
9.1.1因钻机固定不牢而导致孔位出现偏差，角度不达标。 9.1.2预应力损失超标。 9.2保证措施
9.2.1脚手架上安装钻机专用钢管，摆放钻机，用方向架放出锚索方位角，测角仪调整倾角，误差不超过：倾角±0.5°，方位角±1°。
9.2.2施工中应特别注意控制钻孔孔轴线倾角及孔轴线方位的误差，以保证锚索的张拉质量。对破碎层较严重孔位采用先注浆凝固破碎层再钻孔的方法能有效解决塌孔问题。采用超张拉与补偿张拉的方法可减少预应力的损失，保证锚固时的有效预应力。 10 安全措施
10.1主要安全风险分析 10.1.1高空作业风险。 10.1.2预应力张拉时人员风险。
10.2保证措施
10.2.1边坡加固工程钻孔通常在脚手架上作业，为确保脚架绝对安全稳定，采用双排方式，间距1.2～1.3m，重力集中处增设剪刀撑，并设置短锚桩，将脚手架锚固在岩壁上，扣件须专人复核拧紧，设置安全防护设施。
10.2.2张拉机具各部件尤其是高压油管连接点应牢靠，以避免突然断裂喷出伤人，张拉过程中千斤顶前不得站人，以防钢铰线断裂锚具飞出伤人。 11环水保措施
11.1钻孔孔口须设置粉尘收集器，使岩粉不致随风飘散，污染大气，严格按照国家环境保护有关规定施工。
11.2施工过程当中降低噪声和振动对周围居民区的影响。 11.3注浆剩余浆液收集处理，不得随意丢弃。 12 工程实例 12.1工程简介
中铁一局沪昆客专长昆（湖南段）第一项目分部承担CKTJ-VIII标DK324+220.72~DK331+612.2线下工程的施工任务，全长7391.48m。其中DK329+355~DK329+366.4段长11.4m位于田冲隧道出口和磨沙溪中桥长台之间，线路以挖方通过，地形起伏较大，山体植被较发育，中心最大挖深7.8m，最大边坡高39.3m。 12.2施工情况
DK329+355～366.4一级边坡、二级边坡坡率为1:1，其余三、四级边坡坡率为1:1.25。在侧沟平台外设置C35钢筋混凝土锚固桩桩板墙，桩截面为1.5*2.5m，桩间距4.2m，侧沟平台以上桩长8.0m，以下9.0m。锚固桩桩板墙墙顶平台以上8.0m一级，级间设3.0m宽平台，桩顶以上一～三级边坡采用预应力锚索框架梁，喷混植生护坡防护。锚索框架梁设计见图4。 12.3工程结果评价
该工程自1999年6月1日开工，历时两个月完成，经监测，该段路堑边坡在处理后未发生位移和变形。
图4 锚索框架梁设计图
12.4建设效果及施工图片
图5 施工图片
图6 施工图片
图7 施工图片
图8 预应力锚索破坏性试验图
高边坡预应力锚索框架支护施工工艺工法
QB/ZTYJGYGF-LJLM-0406-2011 第三工程公司 刘 旭
1 前言 1.1工艺概况
预应力锚索加固边坡技术于20世纪60年代首先在我国水电行业开始应用，80年代末在我国铁路、公路工程中引进。随着工程建设的发展，预应力锚索技术也得到长足的发展。 1.2工艺原理
预应力锚索防护是利用一定强度的水泥砂浆在有效深度的锚孔底端与周边岩石形成具一定强度的锚固体，而后在锚索的预应力作用下，将不稳定的山体部分稳固地与稳定山体组成整体，确保边坡的稳定，不使构造裂隙进一步发展，从而达到防护目的。
预应力锚索，一方面可直接在滑面上产生抗滑阻力，另一方面通过增大滑面上的正应力来增大抗滑摩擦阻力，从而提高边坡岩土的整体性和稳定性。 2 工艺特点
2.1加固效果明显，施工工期短；
2.2施工技术难度较大，受季节性施工影响小； 2.3使用通用的机械设备，节约工程成本；
2.4受季节性施工影响小，可操作性强，劳动强度低。 3 适用范围
适用于铁路、公路中、深层土石混合滑坡、土滑坡、岩石滑坡的防治工程。 4 主要技术标准
1、《高速铁路路基工程施工技术指南》铁建设【2010】241号 2、《高速铁路路基工程施工质量验收标准》TB10751 3、《铁路路基施工规范》TB10202
4、《铁路路基工程施工质量验收标准》TB10414 5、《公路路基施工技术规范》JTGF10 6、《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1 5 施工方法
搭设脚手架，人工清理坡面，技术人员按照设计要求测放锚索孔位；钻机钻孔，达到设计要求后安装锚索，采用灌浆机进行第一次注浆，一次注浆为锚固段常压注浆，注浆压力为0.2～0.3Mpa，注浆自孔底开始，自下而上进行，排除孔内积水和空气，一次注浆达孔口返浆后立即用1:1水泥砂浆封堵，深度约为0.5m；二次注浆为自由段加压注浆，在张拉结束后进行；然后施工框架及地梁，待自由段浆体及框架强度达到设计强度的80%以上时，二次张拉锚索施加预应力至设计应力，检测验收锚索并封锚。 6、工艺流程及操作要点 6.1工艺流程（见图1）
图1 预应力锚索框架梁施工工艺框
6.2操作要点 6.2.1施工准备
1预应力锚索施工前应做好施工组织设计，明确施工方法、施工工艺、工序流程、人员组织和施工设备、材料、试验、监测安排及安全、质量管理。申请单
项工程开工，开工条件包括开工报告、锚筋材料试验、浆体材料试验、配合比试验、相关机械设备等，并应注意张拉设备及有关机具是否经过标定。
2做好施工场地的排水工作，材料、机械的防雨、防水工作，保证水、电畅通。将预应力的钻孔设备、注浆设备、张拉设备调至工作面附近，待坡面整修工作面完成后，马上吊运至工作面。
3按设计要求先进行锚索基本试验，即抗拉拔破坏性试验。
4为方便钻机作业，需在边坡上搭设脚手架平台，采用符合规范标准的φ48mm×35 mm 钢管作支架，用扣件联接，平台宽度为5m ，作业平台上满铺建筑模板，模板与脚手架用铁丝绑扎牢固。
5按设计要求，将锚孔位置准确测放在坡面上，孔位误差不得超过±50mm。 6.2.2钻孔
钻孔应采用干钻。钻进过程中应对每个孔的钻进状态（钻压、钻速）、地层变化、地下水出露等情况作好现场施工记录。
钻孔孔径、孔深不得小于设计值。为确保锚孔直径，要求实际使用钻头直径不得小于设计孔径。为确保锚孔深度，要求实际钻孔深度大于设计深度0.2m以上。钻进达到设计深度后，不能立即停钻，要求稳钻1～2分钟，防止孔底尖灭、达不到设计孔径。在钻孔完成后，使用高压空气（风压0.2～0.4MPa）将孔内岩粉及水体全部清除出孔外，以免降低水泥砂浆与孔壁岩土体的粘结强度。
若遇锚孔中有承压水流出，待水压、水量变小后方可下安锚索与注浆，必要时在周围适当部位设置排水孔处理。如果设计要求处理锚孔内部积聚水体，一般采用灌浆封堵二次钻进等方法处理。
孔径、孔深检查一般采用设计孔径、钻头和标准钻杆在现场监理旁站的条件下验孔，要求验孔过程中 钻头平顺推进，不产生冲击或抖动，钻具验送长度满足设计锚孔深度，退钻要求顺畅，用高压风吹验不存明显飞溅尘碴及水体现象。同时要求复查锚孔孔位、倾角和方位，全部锚孔施工分项工作合格后，即可认为锚孔钻造检验合格。 6.2.3锚索制作
锚索制作工艺流程：编束通知单→下料、清洗→安装承载体→挤压P锚→编束→安装支撑环→安装注浆管→验收→库存。
图2 预应力锚索结构图
在预先平整好的下料场地上按下料长度进行下料，每根绞线长度误差控制在10cm左右。下料要求用砂轮切割机切割好以后，钢绞线全段除锈除污垢后，将每束锚索平顺地放在制作平台上，用钢卷尺量出锚固段和自由段，分别作出标记，在自由段涂抹黄油，作防腐处理后再外套PVC 管（如采用无粘结预应力钢绞线，则在一端锚固长度内剥除PE层，对剥除部分钢绞线除污洗净）。按要求设置承载体、隔离环，隔离环每2m放1个，用GYJ60A型挤压机对剥除部分挤压上P锚。索体要求绑扎牢固，钢绞线应平行顺直。对不同位置处的承载体相应的绞线外露端做出临时和永久性标记。灌浆管绑扎在锚索体上，灌浆管头部距锚索体端部5～10cm，灌浆管使用前，要检查有无破裂、堵赛。绑扎好的锚索顶部要安装导向帽，以方便穿索。
锚索制好后应将承载体、P锚外部涂上防腐油漆。检查合格后的锚索标识好以后分区存放，同时做好防雨、防晒工作。 6.2.4锚索安装
安索前，要核对锚索编号是否与孔号一致，确认无误后，用人工将锚索平顺穿入锚孔，当外露部分满足工作长度时即到位，停止穿索。锚索往孔内穿时，索体必须平顺，不得扭绞，同时应避免损伤PE（或PVC）管及支撑环脱落。 6.2.5注浆
浆液要搅拌均匀，随绞随用，并在初凝前用完。严防石块等杂物混入浆液。 注浆材料为纯水泥浆，水泥选用普通硅酸盐425#，水灰比为0.38～0.48，外加10%复合膨胀剂和0.6%的高效早强减水剂。浆体强度不小于30MPa，注浆压力不小于0.3 MPa。边注浆边缓慢抽拔注浆管，保证注浆管口处于浆液面一下。并保证浆体密实、饱和，达到设计浆体强度。待孔口溢出清晰的浆体即可停止注浆。注浆过程中要做好相关记录，并做好试验块。 6.2.6砼框架梁施工
把框架梁位置坡面清理干净，人工绑扎钢筋后支牢模板，并在锚索位置套上φ80mm PVC 管;采用分段浇筑砼，浇筑时振捣要均匀、密实，保证浇筑质量。框架梁混凝土浇筑前，应先清除孔口周围及建基面上的碎石及泥土，然后绑扎钢筋、立模，并同时安装定向筋、定位管及固定锚垫板。
图3 预应力锚索框架梁正视图
6.2.7锚索的张拉
锚索张拉锁定采用间隔施工，即每间隔1 ～2根锚索进行循环张拉锁定。张拉分4级2次进行， 即按设计值的10% 、20% 、50% 、100%进行张拉， 每级张拉观测稳定时间为5 ～10 min， 其中前3级为一次张拉，一次张拉完毕5天后进行二次张拉， 二次张拉至100% 时， 观测稳定10 min 后，回油至50% 观测10 min 稳定后锁定。张拉千斤顶的轴线必须与锚索轴线一致，锚环、夹片和锚索体张拉部分不得有泥砂、锈蚀层或其它污物。
张拉结束后，将锚板外的钢绞线处理好，不能松散，以备再进行张拉。为防止外锚头的长期暴露，每次结束后应作相应的防护。
每级张拉的稳定时间必须保证，预应力张拉采用“双控法”控制，以张拉油压为主，伸长值进行校核。当出现异常情况时，必须停止作业进行检查，查明原因后方可继续进行作业。 6.2.8张拉锁定、封锚
预应力张拉完成后，用手提砂轮机切除多余钢绞线，外留长度5cm。填充好油脂后对锚头采用不低于20MPa的混凝土进行封锚，防止锈蚀和兼顾美观。
7 劳动力组织（见表1）
表1 劳动力组织安排表
8 主要机械设备
机械设备应当可移动、可装配、轻型化，能满足在脚手平台上操作，并配备足够的零配件备用。设备配备见表2。
表2 机械配置表
9 易出现的质量问题及保证措施 9.1易出现的质量问题
9.1.1因钻机固定不牢而导致孔位出现偏差，角度不达标。 9.1.2预应力损失超标。 9.2保证措施
9.2.1脚手架上安装钻机专用钢管，摆放钻机，用方向架放出锚索方位角，测角仪调整倾角，误差不超过：倾角±0.5°，方位角±1°。
9.2.2施工中应特别注意控制钻孔孔轴线倾角及孔轴线方位的误差，以保证锚索的张拉质量。对破碎层较严重孔位采用先注浆凝固破碎层再钻孔的方法能有效解决塌孔问题。采用超张拉与补偿张拉的方法可减少预应力的损失，保证锚固时的有效预应力。 10 安全措施
10.1主要安全风险分析 10.1.1高空作业风险。 10.1.2预应力张拉时人员风险。
10.2保证措施
10.2.1边坡加固工程钻孔通常在脚手架上作业，为确保脚架绝对安全稳定，采用双排方式，间距1.2～1.3m，重力集中处增设剪刀撑，并设置短锚桩，将脚手架锚固在岩壁上，扣件须专人复核拧紧，设置安全防护设施。
10.2.2张拉机具各部件尤其是高压油管连接点应牢靠，以避免突然断裂喷出伤人，张拉过程中千斤顶前不得站人，以防钢铰线断裂锚具飞出伤人。 11环水保措施
11.1钻孔孔口须设置粉尘收集器，使岩粉不致随风飘散，污染大气，严格按照国家环境保护有关规定施工。
11.2施工过程当中降低噪声和振动对周围居民区的影响。 11.3注浆剩余浆液收集处理，不得随意丢弃。 12 工程实例 12.1工程简介
中铁一局沪昆客专长昆（湖南段）第一项目分部承担CKTJ-VIII标DK324+220.72~DK331+612.2线下工程的施工任务，全长7391.48m。其中DK329+355~DK329+366.4段长11.4m位于田冲隧道出口和磨沙溪中桥长台之间，线路以挖方通过，地形起伏较大，山体植被较发育，中心最大挖深7.8m，最大边坡高39.3m。 12.2施工情况
DK329+355～366.4一级边坡、二级边坡坡率为1:1，其余三、四级边坡坡率为1:1.25。在侧沟平台外设置C35钢筋混凝土锚固桩桩板墙，桩截面为1.5*2.5m，桩间距4.2m，侧沟平台以上桩长8.0m，以下9.0m。锚固桩桩板墙墙顶平台以上8.0m一级，级间设3.0m宽平台，桩顶以上一～三级边坡采用预应力锚索框架梁，喷混植生护坡防护。锚索框架梁设计见图4。 12.3工程结果评价
该工程自1999年6月1日开工，历时两个月完成，经监测，该段路堑边坡在处理后未发生位移和变形。
图4 锚索框架梁设计图
12.4建设效果及施工图片
图5 施工图片
图6 施工图片
图7 施工图片
图8 预应力锚索破坏性试验图