更新時間：[2006-09-18] 字體：
大中小鹿春紅
（三明高速公路有限責任公司， 三明 365001）
摘要 介紹福建山區(qū)高邊坡錨桿（索）加固工程的典型工程地質(zhì)特征，單孔復合（壓力分散）型錨固法的簡單機理，錨桿（索）施工過程中的監(jiān)控程序，以及在施工中遇到特殊情況的處理辦法。
關鍵詞 高邊坡 錨桿（索）加固 質(zhì)量監(jiān)控
1 前言
三福高速公路SA6－SA13合同段位于三福高速公路福建省尤溪縣境內(nèi)，起止樁號為K191+000～K250+555.5，全長為59.5km。該路段不良地質(zhì)路塹邊坡多，相對高差均在30～80m左右，最高達到103m，巖石破碎，裂隙發(fā)育，易產(chǎn)生滑塌現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計，本路段共有145個坡面需進行高邊坡錨桿（索）加固處理，錨桿（索）一般位于2～7級坡面上，主要工程量總計為錨桿171160/11411m/孔，錨索125921/6296m/孔。
施工圖審查結束后，業(yè)主組織對高邊坡進行了專項設計復查，共對117處邊坡的設計進行了修正，并確定了17處高邊坡為特別跟蹤動態(tài)設計部位。由于高邊坡防護工程數(shù)量大，特別是錨桿（索）數(shù)量大，且其成敗直接影響到今后高速公路的運營安全，因此如何做好路塹高邊坡防護加固工程監(jiān)控，特別是如何做好錨桿（索）的施工監(jiān)控，成為該路段監(jiān)理工作的重點內(nèi)容之一。
2 自然地理和區(qū)域地質(zhì)條件
路段地處戴云山脈北部，屬中低山丘陵地貌，地勢總體上呈首尾高、中間低；地形切割較為強烈，溝谷多為"V"字形，地形陡峭，植被茂密；為亞熱帶海洋季風氣候，溫和濕潤，雨量充沛，平均氣溫18.9°，極端最高氣溫40.5°，最低氣溫－7.6°；年降雨量1665.4mm，3～9月為雨季，豐雨季節(jié)為5～6月份，旱季為10月至次年2月份，全年無霜期300天，霜期為12月中旬至次年2月下旬；沿線水系發(fā)育，主要有尤溪及其支流華蘭溪、鴨坑溪、吉木溪、新嶺溪及其支流等，水力資源豐富，次級溝谷內(nèi)多常年性流水，流量一般較小，但雨季水量驟增，常形成突發(fā)性洪水，對公路建設具有一定的危害。
項目地處閩東中生代火山斷坳帶，受區(qū)域構造政和至大埔斷裂帶及清流至連城斷裂帶的影響，塔兜、盧頭隔等斷層及次級構造與路線相交，但不構成危害性影響。路線經(jīng)過地層主要為侏羅系凝灰熔巖、碎斑熔巖及砂巖，次為燕山期花崗巖，受地質(zhì)構造影響，裂隙較發(fā)育，全至強風化層厚度較大；第四系殘坡積粘性土、砂質(zhì)粘性土主要分布于山坡表層，第四系全新統(tǒng)沖洪積砂性土、亞粘土、砂礫及漂石、卵石、淤泥質(zhì)土等主要分布于溝谷及山間小盆地等地勢低凹地帶，厚度均不大。
總體上，項目區(qū)地質(zhì)構造相對穩(wěn)定，尚未發(fā)現(xiàn)大的滑坡、坍塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象，工程地質(zhì)條件尚可。但侏羅系梨山組沉積巖地層傾角較緩，整體風化不均，軟硬相間，在地表水的作用下路塹邊坡易產(chǎn)生坍塌；南園組火山巖殘坡積厚度較大，對高邊坡的穩(wěn)定亦不利，局部曾產(chǎn)生小型滑坡。
3 單孔復合（壓力分散）型錨固法的機理
單孔復合錨固系統(tǒng)是由同一個鉆孔中安裝幾個單元錨桿（無粘結鋼絞線），而每個單元錨桿（索）有自己的桿體、自由長度和固定長度，而且承受的荷載也是通過各自的張拉千斤頂施加的，并通過預先的補償張拉而使所有單元錨桿（索）始終承受相同的荷載。當單元錨桿（索）的固定長度很小，而不發(fā)生粘結效應逐步弱化成"脫開"的情況下，能最大限度地調(diào)用錨桿（索）整個固定長度范圍內(nèi)的地層強度。此外，使用這種錨固系統(tǒng)的整個錨固長度理論上是沒有限制的，錨桿（索）承載能力可隨固定長度的增加而提高。
當錨桿（索）的固定段位于非均質(zhì)地層中時，可以合理調(diào)整單元錨桿（索）的固定長度，即比較軟弱地層中單元錨桿（索）的固定長度應大于比較堅硬的地層中的單元錨桿（索）的固定長度。而這樣就能使不同地層強度都能得到充分利用。
本路段設計的壓力分散型錨索，設計鉆孔直徑130mm，錨索長度為18～43m，由三個單元無粘結鋼絞線組成，錨固長度8～15m，設計張拉力為600～750kN，注漿采用R425純水泥漿，水灰比0.4：1，注漿采用孔底返漿法。
4 錨桿（索）加固工程監(jiān)理程序
（1）在接到"開工申請單"后，專業(yè)監(jiān)理工程師應到現(xiàn)場進行實地勘察，了解錨索（桿）加固工程坡位的地質(zhì)特征。
① 確定工程部位的地質(zhì)構造。
詳細觀察工程部位的地質(zhì)構造，有無斷層通過和坡面滑動跡象；觀測坡面巖土層的裂隙發(fā)育情況,巖層及裂隙產(chǎn)狀；判斷引起坡體滑動的后緣控制面和主滑面的裂隙產(chǎn)狀，形成前緣出口的裂隙產(chǎn)狀和產(chǎn)生邊坡松弛的結構產(chǎn)狀。
② 初步確定錨固段地層層位。
觀察邊坡各級（從路基開始，一級一級往上觀測）土層和風化巖強度的變化，詳細劃分坡面的巖土類型，估算坡殘積土、土狀強風巖、塊狀強風化巖、弱（中）風化巖、微風化巖的厚度和深度，初步確定錨固段所處地層層位。
③ 了解地下水賦存。
根據(jù)山區(qū)地形特點，一般三級坡以上無地下水賦存，一、二級坡內(nèi)塊狀強風化~微風化巖由于裂隙發(fā)育，有基巖裂隙水賦存，往往會影響錨孔鉆造的施工，因此應考慮合理的鉆造工藝，相應采取措施。
（2）掌握設計依據(jù)和設計目的。
應詳細對設計施工圖件進行分析，了解設計孔深、錨固段長度、錨孔傾角、設計拉力等，錨固段地層是否是在該坡松弛結構面以下或坡體滑動的后緣控制面以下，以達到錨固效果。
（3）錨孔鉆造施工的現(xiàn)場監(jiān)控。
監(jiān)理工程師依據(jù)3.1、3.2程序，并對現(xiàn)場設備和材料（包括鉆機、空壓機、腳手架、注漿機、鋼絞線、注漿管以及配套材料與配件）、施工隊伍資質(zhì)和主要人員施工簡歷、施工組織、工藝流程、質(zhì)保體系和安保體系的建立等進行審查，已具備開工條件的情況下，批復開工報告，進行各錨孔鉆造。在施工過程中，主要檢查的內(nèi)容有：
① 檢查孔位處坡面坐標和標高是否經(jīng)測量檢測，放樣拉線是否平直，要求標記各孔孔位，孔位縱橫誤差<50mm，標高誤差<100mm；
② 錨孔鉆造機安裝傾斜度是否與錨孔設計傾角相等，誤差為±1。（用地質(zhì)羅盤量測）；
③ 錨孔鉆造腳手架是否牢固，各部分螺扣是否緊牢；
④ 鉆孔鉆進采用無水干鉆，嚴禁用水鉆進；
⑤ 詳細觀測記錄巖土層深度并進行巖土命名，分坡殘積土、土狀風化巖、塊狀強風化巖、弱（中）風化巖、微風化巖的鉆孔深度（從吹出的巖粉判別）；
⑥ 鉆孔深度應大于設計深度0.5mm；
⑦ 達孔底深度后，穩(wěn)鉆1~2分鐘或更多時間，防止孔底尖滅，達不到設計孔徑，同時使用高壓空氣將孔內(nèi)巖粉及水體全部清除出孔外，保持孔內(nèi)干凈。
⑧ 鉆孔檢查采用尺檢鉆頭直徑，計數(shù)標準鉆桿根數(shù)，檢查孔徑、孔深、復查錨孔孔位、傾角和方位。
（4）錨筋制安的現(xiàn)場監(jiān)控。
① 錨桿(索)編束檢查。
當采用錨桿（鋼筋）作為錨筋體時，錨桿組裝前鋼筋應平直，并經(jīng)除油和除銹處理合格。預應力錨桿鋼筋主要采用精扎螺紋鋼，錨桿接頭要求采用專用錨桿連接接頭，自由段刷防銹油漆，涂脫水黃油，外套塑料管，自由段與錨固段分界處，應纏繞膠布進行固接和密塞處理，纏繞長度兩側不得小于100mm；并檢查錨桿長度、錨固段長度、錨桿型號是否符合設計要求。
當采用鋼絞線或高強鋼絲作錨筋體時，由于本路段錨索為壓力分散型錨索，制安時監(jiān)控的內(nèi)容如下：
a 檢查錨索長度，錨索編束全長應大于設計長度1.5~2.0m；
b 檢查錨固段長度，錨索編束后，每股長度誤差不大于50mm；
c 檢查承載體，用45號鋼材，厚度>20mm，承載體捆扎應用雙重捆扎，在承載體下方加一鋼墊板，用螺桿固定牢固，三個承載體間距要等于錨固段的1/3；并抽檢擠壓套、擠壓簧的擠壓強度，單根連接強度>200KN；
d 檢查隔離支架，隔離支架用塑料支架，留有一定的保護層注漿間距，錨固段間距≤1.0m，自由段≤1.5m，并用鐵絲綁扎牢固；
e 檢查注漿管，注漿管強度應達注漿泵壓要求，從隔離支架和承載體中心通過，管頭置于導向帽內(nèi)（導向帽用鋼管制作），并用鐵絲固牢，防止安錨時脫落孔底；
f 檢查鋼絞線，鋼絞線要平直，無損傷（有損傷時應用防水膠布纏繞封密），承載體上下不能裸露鋼絞線，有裸露處應用防水膠布纏繞封密。
② 錨索（桿）安裝
a 錨索（桿）運輸、吊裝，應細心操作，不得損傷錨筋體和移動各組成部件；
b 錨索（桿）安裝時，應保持順直，順利下到孔底，嚴禁抖動、扭轉(zhuǎn)、串動，防止散束，錨桿禁止敲擊；
c 尺量錨筋外面長度與設計孔深差為制錨長度與設計長度之差，允許偏差50mm；
d 壓力分散型錨索孔外三組標記清楚，一般用不同顏色油漆標記，防止張拉時補償錯誤。
(5) 錨孔注漿的監(jiān)控。
錨孔注漿時應進行旁站，必須采用孔底返漿法，嚴禁抽拔注漿管，無返漿或中途輸送泵故障、高壓管破裂等應及時報廢返工，第一次注漿出井口，第二次補漿也應流出，若時間長或水泥用量大，需經(jīng)專業(yè)工程師確定。出現(xiàn)異常，同時要請示設計代表，共同制定處理方案。注漿時間原則上是錨孔鉆造后24h，需延長時間由專業(yè)工程師確認。若采用二次高壓劈裂注漿，注漿管在編束時應在錨束另綁扎一根注漿管，在水泥漿體強度達到5.0MPa時進行。
(6) 錨索（桿）地梁、框架的監(jiān)控。
① 錨索（桿）地梁、框架的制作。
地梁、框架均于現(xiàn)場澆筑，并滿足以下要求：
a 鋼筋接頭需錯開，焊接頭截面之間的距離不得小于1m；
b 鋼筋砼地梁或框架中的立柱埋入平臺地面標高以下不小于0.5m，用C25號砼澆注；
c 錨索（桿）、波紋管、錨墊板地梁應置于中心位置，框架應置于立柱與橫梁交叉中心位置，錨索（桿）方向應與錨孔方向一致，錨墊板應垂直錨孔方向；
d 鋼筋安置平整后，模板安裝要牢固，接縫平順，再進行現(xiàn)場澆注、振搗，防止漏漿、倒模；
e 框架應分片施工，兩相鄰框架橫梁、頂梁接觸處留20mm伸縮縫，用浸瀝青木板或泡沫板填塞。
② 進行錨索（桿）、框架、地梁檢驗。
達到錨索（桿）孔位符合設計要求，預留長度滿足張拉要求，外觀順直、美觀，無麻面及跑模現(xiàn)象。
（7）錨索（桿）試驗監(jiān)控。
錨索（桿）試驗分基本試驗和驗收試驗，必須進行全過程旁站，試驗設備必須標定。
① 基本試驗每坡應不少于3孔，施工前由監(jiān)理工程師根據(jù)巖土情況選定孔位，按規(guī)范要求分級進行。壓力分散型錨索，預張拉后，根據(jù)錨索各單元差異伸長量和差異荷載，分單元補償差異荷載后再按規(guī)范進行分級張拉，直至破壞。發(fā)現(xiàn)異常，及時采取措施，找準差異原因，向設計代表和總監(jiān)辦匯報試驗情況或共同研究處理方案。
② 驗收試驗孔數(shù)為邊坡錨孔數(shù)的5%，但不少于3孔，試驗方法同基本試驗，試驗最終拉力值為設計拉力值的150%。在分級張拉時，發(fā)現(xiàn)異常，必須請示設計代表和總監(jiān)辦，共同研究，確定解決辦法，防止將錨索（桿）破壞。
以上兩試驗由承包單位寫出試驗指導書和試驗報告，由監(jiān)理簽署意見后，再進行工作錨的張拉、鎖定、封錨工作。
（8）張拉、鎖定、封錨的監(jiān)控。
監(jiān)理應進行旁站，張拉、鎖定必須采用專用設備，作業(yè)前進行標定，所用錨具為專用錨具，并要有送檢報告書。鎖定拉力值為設計拉力值的110%，其張拉步驟同試驗分級進行。壓力分散型錨索，預張拉后分單元補償差異荷載，張拉至設定張拉荷載后，持荷10~15min，進行自動鎖定。錨孔封錨，采用機械切割余露鋼筋，留長10cm。用純水泥漿注滿墊板及錨頭各部分空隙，用20MPa砼按設計要求制模封錨。
5 特殊情況處理
在錨索（桿）施工全過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)各種特殊情況，應根據(jù)實際情況和個人經(jīng)驗，進行果斷處理。
5.1 錨孔鉆造特殊情況處理
5.1.1 錨孔坍塌處理
邊坡巖石裂隙發(fā)育，或有斷層通過，或已滑塌邊坡，錨孔鉆造時或完成后，經(jīng)常會出現(xiàn)孔內(nèi)坍塌、掉塊，難以鉆進等現(xiàn)象。如YK194+300-400右坡三級，坡面為塊狀強風化砂礫巖，裂隙發(fā)育，巖石均有移位，坡內(nèi)裂隙多條，最寬達0.5m，于3、5、8、9、15、21、25m孔深出不等均有出現(xiàn)，鉆進難度大，一次難以成孔。該邊坡采用鉆進8m后，用粘土和水泥封閉再重新鉆造，再遇裂隙掉塊再封閉、再鉆進的辦法進行了處理。當然，如果材料充足，可采用擴大一級孔徑，用套管跟進的辦法處理更好，但費鋼材，成本大。
5.1.2 卡鉆或斷鉆頭于孔內(nèi)的處理
錨孔鉆造時，卡鉆現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，當卡鉆發(fā)生后，應加大空氣壓力，將巖粉吹凈，鉆具減壓提升和下降、慢轉(zhuǎn)，一般經(jīng)過反復活動能處理好。斷鉆頭和鉆具采用多種工具進行打撈，盡量將其取出，若打撈不上來，只有重鉆新孔。如K244+610～810右坡第二級鉆造時鉆頭斷于孔內(nèi)，無法打撈，經(jīng)請示設計代表同意，在原孔位置將設計20°的鉆孔改為22°鉆進，至孔底。需注意的是傾角改變量不宜過大，經(jīng)過計算不遇原鉆頭處即可。
5.2 注漿過程特殊情況處理
注漿時嚴禁抽拔注漿管，必須從孔口返漿，若遇特殊情況應果斷處理。
5.2.1 設備、注漿管故障處理
在注漿時，一般一個錨孔注漿時間為15~20min，平均每孔0.33~0.45m3，水泥用量9~13袋。
如K244+610～810右坡第三級12號孔，上午9：25開始注漿至11：30，水泥用量僅14袋，因水泵故障，外注漿管爆裂，時間過長，因此將錨索拔出，重新鉆造、安錨。15號孔，下午4：50~7：10，外注漿管爆裂4次，未注滿，同樣將錨索拔出，重新鉆造、安錨。25、26號孔注漿，注漿時間超過2個小時，仍未注滿，將錨索拔出來，又拔不動，最后在靠近錨索下方，加大該錨孔傾角，重新鉆造新錨孔，安錨注漿處理。
5.2.2 裂隙寬而長，注漿量大處理
若遇巖石破碎、裂縫等，注漿量大，最多一孔達80t水泥以上，如K192+920～K193+100右坡，正在移動，平臺裂縫寬20~25cm，進行36號孔漿時，20t水泥未注滿，后采用兩孔、三孔輪流注漿，共50t水泥將36、37、38三孔注滿至孔口返漿。
如K192+700～900右坡注漿，在注漿38號孔時，注漿時間1h，孔口未返漿，發(fā)現(xiàn)從39號孔流出。處理辦法，停止38注漿，注39孔，到其返漿后，停止一定時間，再將38注滿返漿，水泥用量為設計用量的7.05倍。
5.3 試驗中特殊情況分析
在進行K211+300～560右坡三孔基本試驗時，其鋼絞線均有送檢合格報告。但當試驗拉力達780～1173kN時，第一單元長度大的均先斷裂。分析原因是第三單元（最短）已被拉動。部分第二組亦拉動，經(jīng)過對該處試5-3號孔試驗，當試驗拉力936KN時，第一組斷一根，結果拉第三單元，將第三單元拉出27cm。分析原因為第三單元均在土狀強風化巖中，自由段未注漿，第三單元承載體和2.6m水泥柱無壓力，被拉動，同樣，第二單元也處于土土狀強風化巖中，也被拔出，試驗孔設計孔深僅20~22m，而工作錨索為28~33m，工作錨錨固段均在塊狀強風化~弱風化巖中，試驗孔雖未達設計要求，而工作孔經(jīng)驗收試驗均能滿足要求。
5.4 錨索邊坡滑塌處理
一處六級邊坡，進行第三級錨孔鉆造時，邊坡三級平臺頂裂隙寬20~25cm，每天位移2~5mm，采用快鉆造、快注漿、快制地梁的措施，注漿結束后停止位移，地梁7天后進行張拉，在終張拉鎖定時，隨著噸位的增加，裂縫縮攏，寬度明顯減小，有的合縫，最寬的25cm已合攏至10cm左右，有明顯效果。另有多處高邊坡施工時開裂出現(xiàn)滑塌征兆，均采用快速施工加臨時預張拉辦法，保持了邊坡的穩(wěn)定性。
6 結束語
高邊坡錨索（桿）加固工程是福建山區(qū)高速公路重要關鍵工程之一，錨索（桿）加固工程的監(jiān)理也成為監(jiān)控制臺工作的一項重要內(nèi)容，同時本路段首次應用壓力分散型錨索先進技術，提高了山區(qū)高邊坡的穩(wěn)定性，對保證高速公路長期安全和正常運營有著積極的意義
