预应力锚杆锚索在边坡防护中的应用

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1、预应力锚杆、锚索在高速公路高边坡防护中的应用王广生(中港四航局第一工程公司河龙项目部，广东广州，)摘要:预应力锚杆(索)已经是高边坡防护工程中越来越重要的手段，结合河龙高速公路第4标段预应力锚杆(索)在高边坡防护工程中的施工实践，介绍其施工工艺和施工注意事项，可供类似工程参考。关键词：预应力锚杆；高边坡防护；高速公路1概述在高速公路的高边坡工程中,当潜在的滑体沿剪切滑动面的下滑力超过抗滑力时，将会出现沿剪切面的滑移和破坏。在坚硬的岩体中，剪切面多发生在断层、节理、裂隙等软弱结构面上。在土层中，砂性土的滑面多为平面，粘性土的滑面一般为圆弧

2、状。有时也会出现沿上覆土层和下卧基岩间的界面滑动。为了保持边坡的稳定，一种办法是采用大量削坡直至达到稳定的边坡角；另一种办法是设置支挡结构。在许多情况下单纯采用削坡或挡墙往往是不经济的或难以实现的。这时可采用锚杆(索)进行加固。采用锚杆(索)加固高边坡，是岩土锚固技术在高边坡工程中的应用，它是利用锚杆(索)周围地层岩土的抗剪强度来传递结构物的拉力或保持地层开挖面的自身稳定，由于锚杆、锚索的使用，使锚固地层产生压应力区并对加固地层起到加筋作用；可以增强地层的强度，改善地层的力学性能；可以使结构与地层连锁在一起，形成一种共同工作的复合体，使

3、其能有效地承受拉力和剪力，并能提高潜在滑移面上的抗剪强度，有效地阻止坡体位移。这是一般支挡结构所不具备的力学作用。在岩土锚固中通常将锚杆和锚索统称为锚杆。由于这种技术大大减轻结构物的自重、节约工程材料并确保工程的安全和稳定，具有显著的经济效益和社会效益，因而目前在工程中得到极其广泛的应用。最早使用锚杆的是1911年美国矿山巷道支护中利用的岩石锚杆，1918年西利西安矿山开始使用锚索支护，1934年舍尔法坝采用了预应力锚杆（索）。目前各类岩石锚杆已达数百种之多，并且许多国家和地区先后都制定了锚杆规范或推荐性标准。我国在50年代开始应用岩石

4、锚杆，60年代开始大量采用锚固技术，特别是在我国矿山巷道、铁路隧道、公路隧道、排水遂洞等地下工程中大量采用普通粘结型锚杆与喷射混凝土支护。近年来随着高速公路的迅猛发展，在公路边坡、大型滑坡治理中更多采用预应力锚索加固技术。岩土锚固技术几乎遍及土木工程的各个领域，如边坡、基坑、隧道、坝体、码头、船闸、桥梁等。2锚杆的结构锚杆是一种将拉力传至稳定岩层或土层的结构体系，主要由锚头、自由段和锚固段组成，如图1、图2所示。(1)锚头：锚杆外端用于锚固或锁定锚杆拉力的部件，由垫墩、垫板、锚具、保护帽和外端锚筋组成。(2)锚固段：锚杆远端将拉力传递给

5、稳定地层的部分锚固深度和长度应按照实际情况计算获取，要求能够承受最大设计拉力。(3)自由段：将锚头拉力传至锚固段的中间区段，由锚拉筋、防腐构造和注浆体组成。(4)92004年中港四航局一公司技术交流资料预应力锚杆、锚索在高速公路高边坡防护中的应用锚杆配件：为了保证锚杆受力合理、施工方便而设置的部件，如定位支架、导向帽、架线环、束线环、注浆塞等。1—台座；2—锚具；3—承压板；4—支挡结构；5—钻孔；6—自由隔离层；7—钢筋；8—注浆体；Lf—自由段长度；La—锚固段长度。1—台座；2—锚具；3—承压板；4—支挡结构；5—自由隔离层；6—

6、钻孔；7—对中支架；8—扩张环；9—钢绞线；10—架线环；11—注浆体；12—导向帽；Lf—自由段；La—锚固段。图1锚杆结构示意图图2锚索结构示意图按是否预先施加应力分为预应力锚杆(索)和非预应力锚杆(索)：非预应力锚杆是指锚杆锚固后不施加外力，锚杆处于被动受载状态；非预应力锚杆通常采用Ⅱ、Ⅲ级螺纹钢筋，锚头较简单，如板肋式锚杆挡墙、锚板护坡等结构中通常采用非预应力锚杆。预应力锚杆是指锚杆锚固后施加一定的外力，使锚杆处于主动受载状态；预应力锚杆在锚固工程中占有重要地位。预应力锚杆的设计与施工比非预应力锚杆复杂，其锚筋一般采用精轧螺纹钢

7、筋（φ25～32）或钢绞线,目前在公路滑坡处治中广泛采用预应力锚索加固技术。3锚杆(索)加固边坡的应用在土层中，边坡安设锚杆（索）后所提高的安全系数可用下式条分法公式计算：(1)式中，是作用在第条滑面上的法向力；是作用在第条滑面上的切向力；是第条滑面上的粘聚力；是第条滑面长度；是锚杆锚固力沿滑面法向的分力；是锚杆锚固力沿滑面切向的分力；是滑面上的摩擦系数。在岩体中，由于岩石产状及软硬程度存在严重差异，岩石边坡可能出现不同的失稳和破坏模式，如滑移、倾倒、转动破坏等。锚杆的安设部位、倾角为抵抗边坡失稳与破坏最有利的方向，一般锚杆轴线应当与岩

8、石主结构面或潜在的滑移面呈大角度相交，如图4所示。图3锚固边坡的稳定性分析92004年中港四航局一公司技术交流资料预应力锚杆、锚索在高速公路高边坡防护中的应用(a)锚杆平衡滑动力(b)锚杆抵抗转动破坏(c)