浅谈预应力锚索在高边坡加固处理中的应用

浅谈预应力锚索在高边坡加固处理中的应用

李勇余瑞李明辉

云南建投第一水利水电建设有限公司云南昆明650217

摘要：在水利工程施工建设中，高边坡加固处理是一大难点，若加固处理不到位，导致高边坡失稳，将造成巨大的经济损失与严重的人员伤亡。通过对在代家箐水库和黑泥田水库等多个水库高边坡中的实际应用证明，预应力锚索确实能起到良好的护坡效果。本文就通过实际应用简要分析预应力锚索在水库高边坡加固处理中的具体应用，以期能为后续水库高边坡治理中提供良好经验。

关键词：水库；高边坡加固；预应力锚索；应用

前言

预应力锚索是一种将锚索的一端固定在稳定的地层或结构物中，另一端与被加固物体连接起来形成一张有效抑制、减少或消除天然立场对工程造成的危害，提高工程地质的稳定性的新复合体结构【1】。由于预应力锚索施工技术操作简单便捷、经济投入低并且有十分显著的加固作用，在地下洞室施工、边坡加固施工、深基坑施工等工程中较为常见。在我部施工的代家箐水库及黑泥田水库的高边坡治理中就有重要应用，本文主要就预应力锚索的应用做具体分析。

1预应力锚索特点以及加固作用分析

1.1特点

锚头，锚固段，自由端，锚索配件等是预应力锚索的主要部件。锚头的主要功能是固定位移，包括保护帽，垫板，锚具和锚墩；预应力锚索中的第二部分为锚固段，锚固段为连接锚索与地层的部分，因此这部分存在一定拉力；在具体工程中，需根据工程实际情况计算确定出锚固段的深度与长度，从而提高锚固段的受力面，确保最终加固效果。注浆、锚拉筋、防腐构造等组成的整个加固结构的中间区域是预应力锚索中的自由端，这部分经常暴露出来。为了改善自由端的应力状态，在施工过程中，土层和锚固段采用水泥浆加固，以提高高边坡的保护张力[2]。施工期间常用的预应力锚索附件包括定位支架，钢丝圈，导向帽等。这些配件在工程结构中同样起加固稳定作用，是预应力锚索施工中不可缺少的部分。

通过分析预应力锚索的结构构成，在水库高坡加固处理中，预应力锚索具有以下防护特点：在高边坡施工中，合理应用预应力锚索技术，可有效提高边坡受力条件，增强高边坡结构的稳定性，降低滑坡、塌方等不良现象发生几率，保证工程施工质量与安全。

1.2加固作用分析

在水库高边坡加固工程中应用预应力锚索技术时，需要利用二维有限元进行模拟计算，以便准确掌握边坡具体受力特点，在此基础上合理确定锚索与边坡之间的角度，有效增强边坡结构的稳定性。在高边坡施工中，锚索承受了大部分的拉力，在锚索与高边坡角度相对较小的情况下，锚索有效的降低了边坡动力，从而极大的防止出现滑坡现象【3】。但在具体施工中，环境、设备、人员等因素影响，导致边坡加固面与锚索之间难以形成一个合理夹角，在这种不合理的情况下，锚索具有一定的剪切力和弯矩，同时也存在相应的拉力。在利用二维有限元对锚索进行模拟计算后，最终计算结果表明，如果根据锚索单元进行计算，整个锚索的拉伸状态为：下锚索具有拉力，中间部分不受力，上部局部有张力；如果根据梁单元计算，则主要涉及轴向力，弯矩和剪切力，表明梁单元模拟更合理[4]。

2应用工艺流程

在高边坡加固施工中应用预应力锚索技术时，需严格遵循以下工艺流程：

（1）在正式施工前，应完成工作面的平整和操作平台施工。工作面的具体位置应根据设计技术图纸确定。且施工作业面的高度需控制在合理范围内。（2）在进行预应力锚索施工时，要做好锚索的定向定位工作，定位时严格按照设计要求的位置进行【5】。锚孔倾角是影响锚索效果的关键因素，在定位时必须对锚孔倾角做合理控制，倾斜误差控制在合理的范围内。在施工过程中，需根据具体的施工环境、支护结构确定钻孔方式，并合理控制孔深，避免钻孔深度过浅影响最终加固效果。在钻孔过程中严格按设计图纸进行，一旦钻孔达到设计深度，钻杆应立即拆除，锚索与主灌浆管和二次灌浆管一起安装入孔。为确保最终施工效果，在进行下锚施工时需时刻观察锚索进入孔内深度，当锚索的实际孔内深度与设计深度相符时，应再次检查灌浆管的长度，以确保灌浆管进入孔的底部。若检查过程中发现注浆管未进入孔底，需要再次拔出灌浆管和锚索，并进行二次绑扎和下锚。直到各项技术参数符合设计要求。（3）下锚完成后，应及时进行冲孔处理。清洗时，应使用大量清水，以确保孔内没有泥浆。孔清洗完成后，连接灌浆泵，采用二次注浆工艺进行灌浆施工，纯水泥浆可最大限度保证灌浆施工质量。注浆过程中，要根据具体施工环境、工艺合理控制注浆压力。一次注浆施工与二次注浆施工所对应的注浆压力各有不同，必须根据实际情况进行控制。此外，还要及时调整、控制灌浆管的位置，确保它始终埋在灌浆体中。两次灌浆施工之间要有时间间隔，在完成一次灌浆施工后，首先拔出套管，等待初凝后再继续二次灌浆施工。（4）在完成混凝土灌注施工后，技术人员根据工程实际情况，使用一定数量的锚索钢绞线，将定位器进行固定，通常情况下，锚固端内相邻定位器之间要有一定的距离；在绑扎好定位器后，锚固钢绞线的表面涂刷油脂，自由端钢绞线除锈并固定。

3注意事项

预应力锚索技术是水库高边坡加固处理中的常用技术，该技术的应用效果直接影响整个水库的施工建设质量与使用的安全性。为此，在进行预应力锚索施工时，必须严格控制每一环节的施工质量。具体而言，需做好以下几点：（1）施工时及时检查锚索，排除各项安全隐患，避免出现质量问题。（2）锚索造孔结束后，组织施工人员及时进行孔内清理工作，最大程度减少影响因素，确保施工效果，在实际施工中，可能会出现边坡滑动、岩层开裂等，为了避免这些问题出现，常需要在安装辅助钢网，以便维护边坡结构的稳定，防止出现塌陷等问题。（3）施工时将锚索头焊接好，与锚索形成一个整体，可有效增强边坡结构的稳定性，但是在焊接过程中，需结合实际情况选择相应焊接技术，避免在焊接环节出现质量问题【6】。

4实用效果

代家箐水库右岸高边坡治理施工中，应用预应力锚索前7日历天内滑坡沉降为30cm，施工预应力锚索后开始7日历天内沉降为5cm，经过一个月后基本趋于稳定。黑泥田水库左岸溢洪道高边坡滑坡治理也正在应用中，施前与施工后初期沉降观察相比已有明显改善。

5结语

综上所述，预应力锚索操作简单方便，投入低，加固效果明显，是一种十分理想的高边坡加固手段，在高边坡加固处理中合理应用预应力锚索技术，它可以有效缩短工期，减少工程投资，提高工程质量，保证工程结构的安全稳定。在具体施工中，要合理设计施工方案，严格按照标准施工，做好各环节的质量控制，确保预应力锚索的功能作用得以充分发挥。

参考文献：

[1]刘华明.水库高边坡处理中锚索的应用研究[J].中华建设，2018（03）：120-121.

[2]李林昊，赵宇飞，汪小刚.预应力锚索边坡加固作用的离心机试验研究[J].水利水电技术，2018，49（01）：143-148.

[3]谭凡.预应力锚索加固坝后背管技术的研究与应用[J].湖南水利水电，2018（01）：1-4.

[4]赵宏兰.预应力锚索在水库高边坡防护中的应用[J].山西水利，2017（12）：34-36.

[5]孙亚东，董丽丽.预应力锚固技术在头道湖水库加固中的应用[J].东北水利水电，2017，35（12）：11-13+71.

[6]蒋正荣.预应力锚索在水库高边坡加固处理中的应用[J].低碳世界，2017（28）：105-106.

[7]张光见，李明辉.代家箐水库右岸高边坡治理预应力锚索施工专项方案，2015.

[8]袁森林.黑泥田水库枢纽工程岸坡滑坡治理设计文件，2019.