预应力锚固技术在岩土工程的应用

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摘要：文章以预应力锚固技术在岩土工程施工中的应用为主题，从施工准备、锚孔钻造、锚索的制作与安装、锚孔灌注、锚墩混凝土浇筑、张拉锁定方面阐述应用预应力锚固技术施工工作的具体流程，为预应力锚固施工技术的合理、快速、高效应用提供参考。

关键词：岩土工程；支护施工；预应力锚固技术

近年来，随着我国基础设施的大力兴建，锚固技术已在边坡、基坑、抗浮结构、隧道、洞室、抗倾和受拉基础工程中得到大量应用。相对于非预应力锚固，预应力锚固有安装后能及时提供支护抗力，使岩土处于三轴应力状态，控制地层和结构物变形能力更强，施加预应力后能在地层内形成压缩区，有利于地层稳定，张拉工序能检验锚杆的承载力，质量易保证，能提供更大的抗拔力等诸多优点，使得预应力锚故在高边坡、深基坑、大型滑坡等难度较大的岩土工程中使用越来越广泛。

1岩土工程施工中预应力锚固技术概述

锚固技术经历了漫长的发展历程，最初岩石锚杆普遍被应用到矿山支护作业中，随着施工技术的不断创新发展，岩体锚固技术的应用范围被进一步拓宽，尤其是在计算机深入发展与广泛普及的时代背景下，岩土工程中对各类数值的模拟也逐渐涉及对预应力锚固技术方法的运用[1]。在岩土边坡工程、水利工程、建筑工程、铁路隧道工程及交通工程建设施工中都可以见到预应力锚固技术的身影。锚固技术的核心在于固定，其能够将岩土充分发挥自身的固有能力，并在最大限度内提高岩土介质的强度，发挥潜力性能等，这样无论是岩土自身的稳定性能，还是自身的承载能力，都可以得到有效增强，达到紧密连接结构物与岩土的效果。将这一技术引入并应用到岩土工程施工中，可为整体作业的安全性与稳定性提供重要保障。由于多样化与复杂化的岩土介质会在很大程度上增加施工难度，因而为了避免不稳定性因素对施工质量造成不良影响，普遍采用传统的经验丰富，借助于预应力锚固技术开展施工工作。在锚固机制、设计理论以及计算机方法方面，由于其当前的发展尚未成熟，因而相比于工程实践，现有的大部分预应力锚固技术理论体系依然较为滞后[2]。

2预应力锚固技术在岩土工程施工中的应用

2.1预应力锚索施工准备工作

预应力锚索施工技术性及工艺要求严格，施工过程中需要遵循规范的作业流程，其中的基础部分便是开展施工前的准备工作。对于施工单位来说，在正式开展施工作业前，需熟悉设计图纸及现场施工环境、条件等，对所需的人力资源、机械设备等予以统一组织，梳理规范具体的施工工序流程，确定技术工艺的施工与作业方法等，依照设计方案的总体要求，为岩土锚固施工作业的有序进行提供必要保障[3]。锚索施工前应对监理和试验室对生产厂家资质进行报验，施工所用的水泥、钢材、预应力钢绞线及锚具等材料和设备必须符合国家标准，且使用前必须提供材质检测证书、合格证书、并且必须出具材料第三方检测报告。锚索施工前应按规定的工艺流程进行作业，施工前在非锚固区选择具有代表性的且与锚固工程条件相似的部位进行一定数量的锚索生产性试验。按选定的工艺进行施工，试验内容包括材料试验、锚索受力性能试验、锚索张拉试验、锚索验收试验等，以此熟悉和优化施工工艺，验证设计参数，改进并完善设计及施工工艺。与此同时，施工单位应制定严格的质量保证体系，配备专职施工、技术、质检人员，并将质量贯穿于锚索施工的始终。施工前及施工中做好人员培训，施工中按报经批准的施工方案进行施工，并做好施工中每道工序的过程检查、原始资料的记录、整理和工程总结工作。

2.2锚孔钻造技术

（1）测放锚孔需要参照设计方案中给出的具体桩号，采用双频动态GPS仪器或免棱镜全站仪进行测放。为了确保定位的准确性，可以使用油漆、铁钎等材料用具标记。在对钻机位置予以选定且标注时，需严格遵守施工准备阶段的作业要求，将设计的倾角、孔位等作为参考依据，确保对钻进角度控制的准确性与稳定性，然后精确合理地确定钻机孔位[4]。（2）钻进方式的选择是否适宜对岩土工程锚固施工中锚孔的钻造质量及施工进度具有直接影响。潜孔锤钻机对比回转钻机具有钻进速度快，清孔干净、无沉渣，无循环液污染等优点，但地下水丰富，地层中潜孔锤钻机受到一定限制，故设备选择应根据场地地质水文及环境条件做好选择。在钻孔锚固的作业阶段内，施工人员需尤为注重对钻孔孔径、孔深、倾角的准确把握，严控偏差，终孔后必须认真清孔。钻孔过程中应排专人负责记录施工锚索的钻进情况，地质情况、时间、异常等进行专项记录。钻孔完成后，应用预先做好的探孔装置进行探孔，若探孔时轻松将探孔器送入孔底，则表明钻孔深度符合设计要求。需检查钻孔孔道的清洁程度、孔深及孔斜，填写钻孔测斜原始记录表。在锚索安装前，应对孔口进行暂时封堵，不得使碎屑、杂物进入孔口。锚索钻孔过程中孔口段开孔遇到覆盖层或全强风化破碎岩体，可采用套管施工跟进；遇到孔内严重掉块、卡钻、排渣困难、地下水渗漏严重钻进受阻等成孔难度大或成孔后缩颈时，说明孔内地质存在严重缺陷，主要是孔内锚固段存在裂隙破碎带，岩石强度低，并可能产生相邻孔串漏，从而影响锚固段灌浆效果；若孔深不能穿过破碎带，内锚头的围岩质量不高，可对孔内地质缺陷采用全孔道一次固结灌浆的方法处理，采用单孔单灌的方法，灌浆压力采用0.5～0.8MPa，固结灌浆后3～7d，按钻孔要求进行孔道清理；可根据吃浆量大小，间歇性控制灌浆，在浆液中添加速凝剂，减少灌浆量。如漏浆严重，可采取孔内喷混凝土，浆液中加水玻璃、聚氨酯复合堵漏剂等措施，以保证成孔。

2.3锚索制作与安装

钢绞线下料长度应符合锚索的设计尺寸及张拉工艺需要，锚具外钢绞线外露长度应满足补偿张拉要求，下料前检查钢绞线表面有无缺陷，钢绞线平顺，不能打绞，钢绞线下料只能采用机械设备切割，不得电焊切割，要保证切口平整，无散头现象，表面不能有油污、润滑剂、污垢和银屑。锚索自由段刷防锈漆，沥青玻纤布缠裹二层后装入保护套管中，自由段套管两端用黄油填充，外绕工程胶布固定。锚固段先要除锈，按设计间隔设置隔离架，将钢绞线依次放入定位支架的凹槽内，再用铁丝将其与支架扎紧并与锚索索体绑扎牢固。锚固段底部用铁丝将钢绞线捆在一起，不得有分叉现象，防止下锚时将锚索插入土体内。待锚索绑扎完成后，先将PVC管沿锚索轴线方向从定位支架的中间孔洞从自由段开始向底端穿进，注浆管与钢绞线捆扎在一起，以防止下锚时脱落。锚索编制完成，做到随编随用，避免长时间存放，存放时放置在干燥通风的地方，并采取防水防油污措施。锚索安装前，应检查、索体钢绞线或钢丝的顺直性，进出浆管的位置与通畅性，检查孔道通畅情况，用高风压注入孔底，进行清孔，直至没有粉末和碎石渣流出。锚索运输中，严防与硬质物体摩擦，以免损伤PE套管，安装时先将锚索体的底端放入孔内，用人工依次向孔内缓慢均匀推进，不得用力过猛。安装完毕后，应对外漏的钢绞线或钢丝进行临时防护。

2.4锚孔灌浆

依照工程设计方案与施工要求。科学选取、配比并检验所用的注浆材料，确保其满足岩土锚固施工的质量规定。如若注浆施工中有较长的停止时间，在继续开展注浆作业前，应使用水或水泥浆材料，润滑处理注浆与注浆管路。无论是安装锚筋体的施工工作，还是锚孔注浆，均应在结束锚孔钻造工作后的1d内全部完成。灵活运用孔底返浆的技术方法，能够在锚孔注浆期间有效控制注浆量。如若在此期间发现存在浆回落的问题，应在一定时间内做好补浆作业。注浆过程，工作人员需对每个孔水泥用量做详细、完整的施工记录。

2.5锚墩混凝土浇筑

按照设计图纸进行锚墩钢筋加工制作和模板的立架，立模时保证预埋钢套管轴线与锚索孔道轴线重合、锚索同心，并嵌入孔内，钢套管与承压钢垫板垂直，以保证良好的受力条件，模板固定要牢固。准备工作完成后，按设计要求的混凝土进行浇筑，浇筑时要注意锚墩下部的振捣，防止出现蜂窝麻面。

2.6张拉锁定锚孔张拉锁定

锚孔是岩土工程施工中锚固技术应用的最终环节，也是十分重要的作业阶段，无论是建筑工程还是其他工程的锚固施工，均应确保锚斜托台座的承压面处于平整状态，并垂直于锚筋的轴线方向。在正式开展锚索张拉作业前，施工人员应充分了解并掌握设计方案中的作业流程与具体要求等，在张拉过程中应按照设计要求逐级加载，锚索张拉完毕后及时进行锁定及锚头保护。

3结束语

作为一种隐蔽性的施工工作，预应力锚固施工的操作工序较为复杂，且具有较高的技术应用难度。因此，对于预应力锚固技术，建筑单位需要安排专业的技术人员，确保其具备一定的作业经验，为预应力锚固施工质量提供基本保障，提高岩土与结构的稳定性。

参考文献：

[1]邵峰.预应力技术在公路桥梁施工中的应用分析[J].住宅与房地产,2019(33):195.

[2]刘雪明.预应力技术在道路桥梁施工中的应用[J].工程技术研究,2020,5(17):70-71.

[3]王皓.浅谈预应力锚固支护技术[J].四川建材,2019,45(1):81-82+84.

[4]张华,王建元.边坡预应力锚索施工技术探讨[J].人民黄河,2020,42(S2):185-186.

作者：王俊杰 贾汝涛 单位：四川省川建勘察设计院有限公司