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路基边坡锚固工程质量通病控制措施

顺吉集团有限公司
福建省双永高速公路龙岩段A9合同段项目经理部

路基边坡锚固工程是一种新型的柔性受拉构件，它一端与框架地梁联结，另一端锚固在地基的土层或岩层中，以承受土压力及水压力。通过对内锚固段锚固后的锚索（杆）进行张拉、锁定，使其产生对岩土体的正压力和直接抗滑力来增加边坡岩土体的抗滑阻力，达到加固边坡岩土体稳定的作用。相对其它加固方式，预应力锚索（杆）加固技术安全可靠，适用范围较广，可以针对边坡岩土体破碎具体情况、位置进行局部加固，也能对边坡的整体稳定性进行系统加固，容易满足工程要求，该工艺是高边坡支护中经常采用的施工方法。
同时，边坡锚固工程又是最容易出现质量通病的项目之一。为了认真解决本合同段锚固工程施工质量存在的问题，提高边坡防护的耐久性和安全性 ，双永高速公路A9标项目经理部在管理、工艺、实体、原材料等诸环节进行了控制，使施工质量得到明显提高，根据J3总监办的安排，按照有关文件要求，现将施工工艺、施工过程中的质量控制总结如下。
一、工程概况 　　 　　
根据本合同段分部分项划分，边坡防护分项工程包括预应力锚杆（索）和非预应力锚杆工程，本段路堑高边坡支护总长度745米，包括K174+170～K174+510段左侧边坡第二、三、四阶预应力锚索框架和第一、二、三阶预应力锚索框架；K174+630～K174+750段左侧边坡第二、三阶预应力锚索框架和第一阶非预应力锚杆框架；YK177+710～YK177+850段右侧边坡第二阶预应力锚索框架和第一阶非预应力锚杆框架；YK178+170～YK178+330右侧边坡预应力锚索框架和非预应力锚杆框架、MK171+008～MK172+272左侧边坡预应力锚杆框架。
二、施工工序
锚索（杆）施工的内容包括施工准备、造孔、锚索（杆）制作与安装、注浆、锚索（杆）张拉锁定与封锚等五个环节。
预应力锚索（杆）施工基本工序：
　　 　　 场地整理、搭设工作平台
测量定位
安装钻机
成孔
清孔并风干钻机

制安锚索（杆）

锚固段压浆

高压劈裂压浆
浇注砼梁垫墩、安装锚具
锚索（杆）张拉锁定
检验
自由段封孔压浆
拆除施工平台
封锚

下面就工艺中的关键工艺部位进行描述。
1、钻孔（编索）。锚索（锚杆）的钻孔工艺，直接影响锚索（锚杆）的承载力、施工效率和整个支护工程的成本，根据地层物理力学性质选用适当的钻孔机械，如遇坍塌，应立即停钻，进行固壁灌浆处理。作用在支护结构上的荷载是通过锚索（锚杆）传给锚固体再传给锚固土层的。根据设计要求，当承载力较小时采用高强精轧螺纹钢，当承载力要求较大时采用钢绞线，而且还要根据地梁厚度，千斤顶长度，工具锚及工作锚的厚度，张拉操作预留量及下料误差对钢绞线的长度影响等具体因素来考虑。所以要根据具体的设计要求和几何尺寸设置导向锚、灌浆管、排气管及其它设施等环节来制作锚索（锚杆）。 　　
2、灌浆。岩土锚固力首先取决于注浆体与钻孔孔壁岩土体之间的粘结力。锚筋与灌浆体的粘结力也是影响抗拔力的主要因素，锚固段的注浆分两次进行第一次灌注水泥砂浆，第二次应在第一次灌注水泥浆初凝后进行压注水泥浆，以满足孔内注浆体的饱满和抗压强度，关于注浆材料本身，本工程采用M40的纯水泥浆体，满足了锚固工程要求。在施工前，根据设计要求进行试验来选定注浆材料的配合比。 　　
3、预应力张拉。在注浆浆体与台座混凝土强度达到设计强度80%以上时可进行张拉，正式张拉前要对锚索预张拉，使各部位接触紧密，杆体与土层紧密，产生初剪，正式张拉应分级加载，记录张拉资料。锚索张拉要先进行单股预紧张拉，后再进行整束分级张拉。预紧张拉是有必要的，它能够使整个锚索中的钢绞线绷直，以使整体张拉时索体受力均匀，预紧张拉取设计张拉荷载的10～20%，对其预张拉1～2次。整束张拉顺序一般为：预紧、25%、50%、75%、100%或110%设计预张拉稳压锁定；在张拉最后一级荷载时，应持荷15min后锁定。锚索锁定后48h内，若发现明显预应力损失现象，应及时进行补偿张拉。 　　 　　
三、施工中可能出现的质量问题分析及控制
严格控制锚索（锚杆）长度，锚索（锚杆）灌浆长度，锚索（锚杆）倾角，注浆压力，注浆时间及锚索（锚杆）预应力等重要参数，施工前进行试验，以考核施工工艺的适用性和设备性能。 　　
1、锚索（锚杆）材料质量偏差及制作质量偏差。锚索编束前，要确保每根钢绞线顺直，不扭不叉，排列均匀，对有死弯、机械损伤应剔除，要对每孔锚索（锚杆）编号，并标明锚索（锚杆）总长、自由段和锚固段的长度。定位环、隔离架位置设置准确，锚固段与非锚固段处置合理。 　　
2、孔位不精确，导致框架地梁节点设置不准确。框架地梁节点是受压构件，它把锚具的集中荷载均匀地传到地基的土层或岩层面。孔口岩面与锚索（锚杆）轴线不垂直，故有调整岩面受力方向的作用，若设置不准确将致使以后张拉受力不均，变形过大甚至使锚头遭受破坏。因此，钻孔时一定要注意角度，防止在施工中发生偏斜，并防止串孔现象。 　　
3、孔内注浆浆液水灰比，注浆压力注浆方式要求。注浆采用孔底到孔口反向注浆，至浆液从孔口溢出，浆液凝固收缩后再进行补灌。通过锚索孔的高压注浆，浆液能充填坡体内的裂隙和空隙，提高了坡体内破碎岩体的强度，增强了坡体、土体的稳定性。对张拉段来说，不参加锚固作用，注浆的目的是为了防止锚索生锈。为了防止张拉段漏浆，可以在下锚索的同时，将张拉段包上土工布下入孔内，可以有效地防止漏浆。有时锚固段也会出现注浆不充分而使锚索在张拉时达不到规范要求。其原因主要是因为注浆泵的压力不够，或是下索以后孔内排气不通畅使得注入的水泥浆流动性变差。由于锚索体注浆压力达不到要求。注浆不饱满，导致地下水进入，引起预应力锚索的绣蚀而导致有效受力面积减小，从而使钢绞线应力过高而破坏。所以一定要加强设备的保养。 　　
4、张拉前期准备不充分，施工人员对张拉程序不清楚。张拉时须使锚索（锚杆）与锚头接触紧密，且按一定的程序、次序依次张拉，否则易引起变形达不到张拉效果，或应力损失过快过大。张拉效果与稳压时间有一定关系但不成正比，延长稳压时间只是加大保险系数，让锚索体及锚固段周边各介质有更充分的变形时间。在锚索张拉施工中，经常遇见的问题有：锚索索体整体外移或单根钢绞线被拉出；索体被拉段或断丝现象。锚索索体整体外移包括两种情况：一是锚索锚根段连同胶结体（水泥浆体）一起被拉出；二是锚索体锚贯段从胶结体中拉出。出现这种情况的原因是锚固段锚索体与胶结体、胶结体与岩石之间接触面发生位移。其外在表现有：张拉时压力表打不起压力，索体整体被拉出或单根钢绞线被拉出。原因主要有岩石破碎、裂隙发育、水泥浆液没有或没有完全裹住索体；或锚固段未完全深入新的灌浆管；待水泥浆液凝固达到一定强度值时即可对其进行重新张拉。 　　
5、封锚及对非锚固段的技术处理要求。为防渗水、漏水，需对非锚固段进行二次补浆处理，同时对锚头做好防腐防锈处理，注浆封口后，从锚具量起留30MM钢铰线，其余部分截去，在其外部覆盖厚度不小于50MM与锚梁同强度等级的混凝土封头，以防锈蚀破坏，为保证整体美观性，应采用相同的模具进行封头。 　　
锚索的腐蚀作用分体外腐蚀和体内腐蚀。体外防腐就是对锚头防腐，在锚索张拉锁定切去多余钢绞线，对孔口进行补浆后，用砼封堵锚头。体内防腐就是对自由段进行均匀涂抹黄油并外套PVC管；而锚固段可缠绕细铁丝网，这在注浆压力达到设计要求后，可明显提高锚固段的防腐效果。