預(yù)應(yīng)力錨桿錨索在邊坡防護(hù)中的應(yīng)用

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1、預(yù)應(yīng)力錨桿、錨索在高速公路高邊坡防護(hù)中的應(yīng)用王廣生(中港四航局第一工程公司河龍項(xiàng)目部，廣東廣州，510500)摘要:預(yù)應(yīng)力錨桿(索)已經(jīng)是高邊坡防護(hù)工程中越來(lái)越重要的手段，結(jié)合河龍高速公路第4標(biāo)段預(yù)應(yīng)力錨桿(索)在高邊坡防護(hù)工程中的施工實(shí)踐，介紹其施工工藝和施工注意事項(xiàng)，可供類似工程參考。關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力錨桿；高邊坡防護(hù)；高速公路1概述在高速公路的高邊坡工程中,當(dāng)潛在的滑體沿剪切滑動(dòng)面的下滑力超過(guò)抗滑力時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)沿剪切面的滑移和破壞。在堅(jiān)硬的巖體中，剪切面多發(fā)生在斷層、節(jié)理、裂隙等軟弱結(jié)構(gòu)面上。在土層中，砂性土的滑面多為平面，粘

2、性土的滑面一般為圓弧狀。有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)沿上覆土層和下臥基巖間的界面滑動(dòng)。為了保持邊坡的穩(wěn)定，一種辦法是采用大量削坡直至達(dá)到穩(wěn)定的邊坡角；另一種辦法是設(shè)置支擋結(jié)構(gòu)。在許多情況下單純采用削坡或擋墻往往是不經(jīng)濟(jì)的或難以實(shí)現(xiàn)的。這時(shí)可采用錨桿(索)進(jìn)行加固。采用錨桿(索)加固高邊坡，是巖土錨固技術(shù)在高邊坡工程中的應(yīng)用，它是利用錨桿(索)周圍地層巖土的抗剪強(qiáng)度來(lái)傳遞結(jié)構(gòu)物的拉力或保持地層開挖面的自身穩(wěn)定，由于錨桿、錨索的使用，使錨固地層產(chǎn)生壓應(yīng)力區(qū)并對(duì)加固地層起到加筋作用；可以增強(qiáng)地層的強(qiáng)度，改善地層的力學(xué)性能；可以使結(jié)構(gòu)與地層連鎖在一起，

3、形成一種共同工作的復(fù)合體，使其能有效地承受拉力和剪力，并能提高潛在滑移面上的抗剪強(qiáng)度，有效地阻止坡體位移。這是一般支擋結(jié)構(gòu)所不具備的力學(xué)作用。在巖土錨固中通常將錨桿和錨索統(tǒng)稱為錨桿。由于這種技術(shù)大大減輕結(jié)構(gòu)物的自重、節(jié)約工程材料并確保工程的安全和穩(wěn)定，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，因而目前在工程中得到極其廣泛的應(yīng)用。最早使用錨桿的是1911年美國(guó)礦山巷道支護(hù)中利用的巖石錨桿，1918年西利西安礦山開始使用錨索支護(hù)，1934年舍爾法壩采用了預(yù)應(yīng)力錨桿（索）。目前各類巖石錨桿已達(dá)數(shù)百種之多，并且許多國(guó)家和地區(qū)先后都制定了錨桿規(guī)范或推

4、薦性標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)在50年代開始應(yīng)用巖石錨桿，60年代開始大量采用錨固技術(shù)，特別是在我國(guó)礦山巷道、鐵路隧道、公路隧道、排水遂洞等地下工程中大量采用普通粘結(jié)型錨桿與噴射混凝土支護(hù)。近年來(lái)隨著高速公路的迅猛發(fā)展，在公路邊坡、大型滑坡治理中更多采用預(yù)應(yīng)力錨索加固技術(shù)。巖土錨固技術(shù)幾乎遍及土木工程的各個(gè)領(lǐng)域，如邊坡、基坑、隧道、壩體、碼頭、船閘、橋梁等。2錨桿的結(jié)構(gòu)錨桿是一種將拉力傳至穩(wěn)定巖層或土層的結(jié)構(gòu)體系，主要由錨頭、自由段和錨固段組成，如圖1、圖2所示。(1)錨頭：錨桿外端用于錨固或鎖定錨桿拉力的部件，由墊墩、墊板、錨具、保護(hù)帽和外端

5、錨筋組成。(2)錨固段：錨桿遠(yuǎn)端將拉力傳遞給穩(wěn)定地層的部分錨固深度和長(zhǎng)度應(yīng)按照實(shí)際情況計(jì)算獲取，要求能夠承受最大設(shè)計(jì)拉力。(3)自由段：將錨頭拉力傳至錨固段的中間區(qū)段，由錨拉筋、防腐構(gòu)造和注漿體組成。(4)92004年中港四航局一公司技術(shù)交流資料預(yù)應(yīng)力錨桿、錨索在高速公路高邊坡防護(hù)中的應(yīng)用錨桿配件：為了保證錨桿受力合理、施工方便而設(shè)置的部件，如定位支架、導(dǎo)向帽、架線環(huán)、束線環(huán)、注漿塞等。1—臺(tái)座；2—錨具；3—承壓板；4—支擋結(jié)構(gòu)；5—鉆孔；6—自由隔離層；7—鋼筋；8—注漿體；Lf—自由段長(zhǎng)度；La—錨固段長(zhǎng)度。1—臺(tái)座；2—

6、錨具；3—承壓板；4—支擋結(jié)構(gòu)；5—自由隔離層；6—鉆孔；7—對(duì)中支架；8—擴(kuò)張環(huán)；9—鋼絞線；10—架線環(huán)；11—注漿體；12—導(dǎo)向帽；Lf—自由段；La—錨固段。圖1錨桿結(jié)構(gòu)示意圖圖2錨索結(jié)構(gòu)示意圖按是否預(yù)先施加應(yīng)力分為預(yù)應(yīng)力錨桿(索)和非預(yù)應(yīng)力錨桿(索)：非預(yù)應(yīng)力錨桿是指錨桿錨固后不施加外力，錨桿處于被動(dòng)受載狀態(tài)；非預(yù)應(yīng)力錨桿通常采用Ⅱ、Ⅲ級(jí)螺紋鋼筋，錨頭較簡(jiǎn)單，如板肋式錨桿擋墻、錨板護(hù)坡等結(jié)構(gòu)中通常采用非預(yù)應(yīng)力錨桿。預(yù)應(yīng)力錨桿是指錨桿錨固后施加一定的外力，使錨桿處于主動(dòng)受載狀態(tài)；預(yù)應(yīng)力錨桿在錨固工程中占有重要地位。預(yù)應(yīng)力

7、錨桿的設(shè)計(jì)與施工比非預(yù)應(yīng)力錨桿復(fù)雜，其錨筋一般采用精軋螺紋鋼筋（φ25～32）或鋼絞線,目前在公路滑坡處治中廣泛采用預(yù)應(yīng)力錨索加固技術(shù)。3錨桿(索)加固邊坡的應(yīng)用在土層中，邊坡安設(shè)錨桿（索）后所提高的安全系數(shù)可用下式條分法公式計(jì)算：(1)式中，是作用在第條滑面上的法向力；是作用在第條滑面上的切向力；是第條滑面上的粘聚力；是第條滑面長(zhǎng)度；是錨桿錨固力沿滑面法向的分力；是錨桿錨固力沿滑面切向的分力；是滑面上的摩擦系數(shù)。在巖體中，由于巖石產(chǎn)狀及軟硬程度存在嚴(yán)重差異，巖石邊坡可能出現(xiàn)不同的失穩(wěn)和破壞模式，如滑移、傾倒、轉(zhuǎn)動(dòng)破壞等。錨桿的

8、安設(shè)部位、傾角為抵抗邊坡失穩(wěn)與破壞最有利的方向，一般錨桿軸線應(yīng)當(dāng)與巖石主結(jié)構(gòu)面或潛在的滑移面呈大角度相交，如圖4所示。圖3錨固邊坡的穩(wěn)定性分析92004年中港四航局一公司技術(shù)交流資料預(yù)應(yīng)力錨桿、錨索在高速公路高邊坡防護(hù)中的應(yīng)用(a)錨桿平衡滑動(dòng)力(b)錨桿抵抗轉(zhuǎn)