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摘要：本文以怀通高速五标高边坡加固处理技术为例，主要介绍了预应力锚杆框架格梁和预应力锚索框架格梁加固技术的原理及加固工艺。
关键词：高边坡；不良地质；锚杆；锚索
On the adverse geological high slope reinforcement techniquesXiong GaofengAbstract:This paper pregnant through high-speed five elevation slope reinforcement techniques, for example, describes the framework of pre-stressed box beams and prestressed bolt anchor frame beam reinforcement grid technology works and the reinforcement process.Key words: high slope; adverse geology; anchor; anchor cable
一、工程概況及地质地貌
怀通高速五标位于湖南怀化江市，其A匝道右侧为深路堑高边坡。该高边坡长140m，边坡最大高度40.8m，共设四级台阶式边坡，每隔10m设一级平台，平台宽2 m，边坡坡率均为1：1.25。该高边坡地貌呈剥蚀低丘地貌，山体最大高程297m，相对高差约70.0m，自然坡度20～30°，植被发育，地层岩性主要为泥质粉砂岩。
其表层粉砂岩已全风化，原岩结构已基本破坏，呈土状，厚约2.5m，γ＝18kN/m3，C＝12Kpa，φ＝18°；第二层为强风化粉砂岩，粉砂质结构，中厚层状构造，节理裂隙较发育，岩石风化强烈，多呈碎块状，厚约27.9m，γ＝19 kN/m3，Φd＝12～14°；第三层为中风化粉砂岩，紫红色，粉砂质结构，中厚层状构造，节理裂隙较发育，裂隙面处见铁锰质浸染，厚度＞7.1m。岩层产状为78°∠18°。
考虑到边坡开挖后，岩体松弛，裂隙张开，大气降水入渗，构造面间强度降低，边坡可能沿潜在滑动面产生整体滑动，故在边坡防护的设计中，设置边坡加固处理。
二、高边坡加固处理技术
针对该边坡的加固设计，经技术经济分析，采用混合式加固处理。所谓混合式锚固结构即为由预应力锚索和预应力锚杆构成的锚固格子梁结构。对路堑边坡破坏机理研究表明，相同岩土体组成的路堑坡，其坡的不同部位的破坏机理是不同的。主动锚与被动锚在路堑边坡的布置应遵循两个原则：同一片梁采用同一种锚；主动锚用于保证边坡的整体稳定性，被动锚用于防止浅层岩体失稳。
1、预应力锚杆框架加固处理工艺
第一级边坡主要采用预应力锚杆加格梁进行加固。共设3排，锚杆长为13、16、18m，与水平面呈20°夹角下倾，锚杆设计锚固力300KN，锚固段长度10m。
采用该方法加固具有如下优点：一是固脚，增强边坡破碎岩土的整体性，防止边坡过高产生坡角应力集中破坏，有利于边坡的稳定；二是坡面分隔后可植草绿化，有利于坡面的美观。
预应力锚杆框架加固技术的原理：预应力锚杆的一端与支档结构连接，另一端锚固在岩土体层内，并对其施加预应力，以锚固段的摩擦力形成抗拔力，承受岩土压力、水压力、抗浮、抗倾覆等所产生的结构拉力，用以维护岩土体的稳定。
钻孔前，根据设计要求和土层条件，定出孔位，做出标记，钻孔孔径为7.5㎝。钻孔采用风动干钻，严禁水钻。钻机就位后，保持平稳，导杆或立轴与与钻杆倾角（20°）一致，并在同一轴线上。
按要求制作锚杆，为使锚杆处于钻孔中心，在锚杆杆件上每间隔2m安装锚杆对中器。锚杆钢筋做到平直、顺直、除油除锈。
注浆材料根据采用M30水泥砂浆，必要时要加入一定量的外加剂或掺合剂，并经工地试验室试配及中心试验室平行试验合格后使用。砂浆搅拌均匀、过筛，随搅随用，砂浆在初凝前用完，注浆管路经常保持通畅。常压注浆采用的砂浆泵将砂浆经压浆管输送至孔底，再由孔底返出孔口时，待孔口溢出砂浆或排气管停止排气时，可停止注浆。
锚杆的预应力张拉分五次施加，依次取设计值的0.1、0.5、0.75、1.0、1.1倍进行逐级张拉，每级荷载施加后，稳定观测时间不小于10min。张拉荷载严禁一次加至锁定荷载。为确保质量，张拉时采用“双控法”，即以控制油表读数为准，用伸长量校核。
锚索锁定后，用手提砂轮机切割多余钢绞线，严禁电弧烧割。最后用水泥浆注满锚垫板及锚头各部分空隙，并按设计要求支模，用C25砼封锚处理。
2、预应力锚索框架加固工艺
该高边坡第二级边坡采用预应力锚索框架加固，共设3排，锚索长为22、25、28m，与水平面呈20°夹角下倾；第三级边坡采用预应力锚索框架加固，共设3排，锚索长为31、34、36m，与水平面呈20°夹角下倾，锚索设计锚固力540KN，锚固段长度10m。
采用压力分散型预应力锚索具有如下优势：克服了拉力型预应力锚索承载力与锚固段长度呈非线性增长、粘结应力峰值突出、防腐性能较差等性能缺陷，形成了具有独特传力机制和良好工作性能的单孔复合锚固体系，将锚索锚固段受到的集中拉力分散为几个较小的压力区，分部段作用于较短的锚固体上，使锚固体与周围岩土的粘结应力峰值大幅降低并较均匀地分散到整个锚固段长度上，从根本上充分发挥了岩土的抗剪强度，显著地提高了锚索的承载能力，对解决松散、破碎岩土体锚固力不足是一种有效的的手段。
预应力锚索和预应力锚杆的钻孔工艺、灌浆、预应力张拉和锚索锁定等工艺基本相同，主要区别在于锚索的制作和安装。锚索须采用符合相关规范和设计要求的钢绞线，首先按设计要求的长度切割钢绞线，用弯曲机将无粘结钢绞线弯曲成U型并固定在承载体上，然后按设计承载体间距组装成完整的锚索体。
每孔锚索的锚固段共有3个长度相等的单元，每个单元由两根无粘结钢绞线内锚于钢质承载体组成，注浆管与锚索一起编入索体，从承载板中间穿过。
锚固体的安装需先在锚固段内架线环按1.0m间距设置，为防止钢绞线散开，影响设锚，同时避免下锚时，泥土灌入堵塞注浆管，一般情况下在锚固体前端装有锥形的导向帽，导向帽应牢固地焊于钢绞线上。自由段安装时，主要处理好自由拉伸与防护的结构。因此自由段的钢绞线必须除去锈蚀，自由段套Φ20的PVC管，套管两端10~20cm长度范围内用黄油填充，外绕工程胶布固定。
三、结论
在设计上，对存在风化层较厚、岩体破碎等地质不良情况的高边坡，采用预应力锚索框架或预应力锚杆框架施工技术进行加固后，还可在框架内进行植被防护，这样既能防治水流对坡面的冲刷，又能防治坡面岩土风化剥落、落石等小型坡面变形，实现工程和自然的和谐统一。
参考文献
1、汪小刚、贾志欣等，水电工程高边坡稳定问题研究现状和发展方向，水力发电，1996
2、汪小刚、贾志欣，岩质边坡倾倒破坏的稳定分析方法，水利学报，1996年
3、《锚杆喷射混凝土支护技术规程》（GB50086-2001）
作者简介：熊高峰 （1986.4—） 男助理工程师
关键词：高边坡；不良地质；锚杆；锚索
On the adverse geological high slope reinforcement techniquesXiong GaofengAbstract:This paper pregnant through high-speed five elevation slope reinforcement techniques, for example, describes the framework of pre-stressed box beams and prestressed bolt anchor frame beam reinforcement grid technology works and the reinforcement process.Key words: high slope; adverse geology; anchor; anchor cable
一、工程概況及地质地貌
怀通高速五标位于湖南怀化江市，其A匝道右侧为深路堑高边坡。该高边坡长140m，边坡最大高度40.8m，共设四级台阶式边坡，每隔10m设一级平台，平台宽2 m，边坡坡率均为1：1.25。该高边坡地貌呈剥蚀低丘地貌，山体最大高程297m，相对高差约70.0m，自然坡度20～30°，植被发育，地层岩性主要为泥质粉砂岩。
其表层粉砂岩已全风化，原岩结构已基本破坏，呈土状，厚约2.5m，γ＝18kN/m3，C＝12Kpa，φ＝18°；第二层为强风化粉砂岩，粉砂质结构，中厚层状构造，节理裂隙较发育，岩石风化强烈，多呈碎块状，厚约27.9m，γ＝19 kN/m3，Φd＝12～14°；第三层为中风化粉砂岩，紫红色，粉砂质结构，中厚层状构造，节理裂隙较发育，裂隙面处见铁锰质浸染，厚度＞7.1m。岩层产状为78°∠18°。
考虑到边坡开挖后，岩体松弛，裂隙张开，大气降水入渗，构造面间强度降低，边坡可能沿潜在滑动面产生整体滑动，故在边坡防护的设计中，设置边坡加固处理。
二、高边坡加固处理技术
针对该边坡的加固设计，经技术经济分析，采用混合式加固处理。所谓混合式锚固结构即为由预应力锚索和预应力锚杆构成的锚固格子梁结构。对路堑边坡破坏机理研究表明，相同岩土体组成的路堑坡，其坡的不同部位的破坏机理是不同的。主动锚与被动锚在路堑边坡的布置应遵循两个原则：同一片梁采用同一种锚；主动锚用于保证边坡的整体稳定性，被动锚用于防止浅层岩体失稳。
1、预应力锚杆框架加固处理工艺
第一级边坡主要采用预应力锚杆加格梁进行加固。共设3排，锚杆长为13、16、18m，与水平面呈20°夹角下倾，锚杆设计锚固力300KN，锚固段长度10m。
采用该方法加固具有如下优点：一是固脚，增强边坡破碎岩土的整体性，防止边坡过高产生坡角应力集中破坏，有利于边坡的稳定；二是坡面分隔后可植草绿化，有利于坡面的美观。
预应力锚杆框架加固技术的原理：预应力锚杆的一端与支档结构连接，另一端锚固在岩土体层内，并对其施加预应力，以锚固段的摩擦力形成抗拔力，承受岩土压力、水压力、抗浮、抗倾覆等所产生的结构拉力，用以维护岩土体的稳定。
钻孔前，根据设计要求和土层条件，定出孔位，做出标记，钻孔孔径为7.5㎝。钻孔采用风动干钻，严禁水钻。钻机就位后，保持平稳，导杆或立轴与与钻杆倾角（20°）一致，并在同一轴线上。
按要求制作锚杆，为使锚杆处于钻孔中心，在锚杆杆件上每间隔2m安装锚杆对中器。锚杆钢筋做到平直、顺直、除油除锈。
注浆材料根据采用M30水泥砂浆，必要时要加入一定量的外加剂或掺合剂，并经工地试验室试配及中心试验室平行试验合格后使用。砂浆搅拌均匀、过筛，随搅随用，砂浆在初凝前用完，注浆管路经常保持通畅。常压注浆采用的砂浆泵将砂浆经压浆管输送至孔底，再由孔底返出孔口时，待孔口溢出砂浆或排气管停止排气时，可停止注浆。
锚杆的预应力张拉分五次施加，依次取设计值的0.1、0.5、0.75、1.0、1.1倍进行逐级张拉，每级荷载施加后，稳定观测时间不小于10min。张拉荷载严禁一次加至锁定荷载。为确保质量，张拉时采用“双控法”，即以控制油表读数为准，用伸长量校核。
锚索锁定后，用手提砂轮机切割多余钢绞线，严禁电弧烧割。最后用水泥浆注满锚垫板及锚头各部分空隙，并按设计要求支模，用C25砼封锚处理。
2、预应力锚索框架加固工艺
该高边坡第二级边坡采用预应力锚索框架加固，共设3排，锚索长为22、25、28m，与水平面呈20°夹角下倾；第三级边坡采用预应力锚索框架加固，共设3排，锚索长为31、34、36m，与水平面呈20°夹角下倾，锚索设计锚固力540KN，锚固段长度10m。
采用压力分散型预应力锚索具有如下优势：克服了拉力型预应力锚索承载力与锚固段长度呈非线性增长、粘结应力峰值突出、防腐性能较差等性能缺陷，形成了具有独特传力机制和良好工作性能的单孔复合锚固体系，将锚索锚固段受到的集中拉力分散为几个较小的压力区，分部段作用于较短的锚固体上，使锚固体与周围岩土的粘结应力峰值大幅降低并较均匀地分散到整个锚固段长度上，从根本上充分发挥了岩土的抗剪强度，显著地提高了锚索的承载能力，对解决松散、破碎岩土体锚固力不足是一种有效的的手段。
预应力锚索和预应力锚杆的钻孔工艺、灌浆、预应力张拉和锚索锁定等工艺基本相同，主要区别在于锚索的制作和安装。锚索须采用符合相关规范和设计要求的钢绞线，首先按设计要求的长度切割钢绞线，用弯曲机将无粘结钢绞线弯曲成U型并固定在承载体上，然后按设计承载体间距组装成完整的锚索体。
每孔锚索的锚固段共有3个长度相等的单元，每个单元由两根无粘结钢绞线内锚于钢质承载体组成，注浆管与锚索一起编入索体，从承载板中间穿过。
锚固体的安装需先在锚固段内架线环按1.0m间距设置，为防止钢绞线散开，影响设锚，同时避免下锚时，泥土灌入堵塞注浆管，一般情况下在锚固体前端装有锥形的导向帽，导向帽应牢固地焊于钢绞线上。自由段安装时，主要处理好自由拉伸与防护的结构。因此自由段的钢绞线必须除去锈蚀，自由段套Φ20的PVC管，套管两端10~20cm长度范围内用黄油填充，外绕工程胶布固定。
三、结论
在设计上，对存在风化层较厚、岩体破碎等地质不良情况的高边坡，采用预应力锚索框架或预应力锚杆框架施工技术进行加固后，还可在框架内进行植被防护，这样既能防治水流对坡面的冲刷，又能防治坡面岩土风化剥落、落石等小型坡面变形，实现工程和自然的和谐统一。
参考文献
1、汪小刚、贾志欣等，水电工程高边坡稳定问题研究现状和发展方向，水力发电，1996
2、汪小刚、贾志欣，岩质边坡倾倒破坏的稳定分析方法，水利学报，1996年
3、《锚杆喷射混凝土支护技术规程》（GB50086-2001）
作者简介：熊高峰 （1986.4—） 男助理工程师