1 工程概況
    福建省山區地形復雜，高速公路橋隧相連，深挖高填交錯出現，不可避免存在大量的路塹高邊坡路段。鑒于福建山區地質復雜、不良地質地段多，在高速公路路塹高邊坡施工過程中經常產生邊坡推移和滑塌，為確保邊坡穩定和交通安全，在路塹高邊坡的地質不良地段較多應用了預應力錨固防護技術。
    某條高速公路某處路塹高邊坡全長252m，最大坡高46m，自下而上每8m分為一級，共6級，其防護設計如圖1所示。該邊坡強風化層較厚，巖體破碎不穩定，地質構造作用強烈，可見貫穿整個坡面的擠壓破碎帶，地層錯動10～100cm不等，斷層帶內巖體破碎，擠壓錯動痕跡明顯。根據該高速公路高邊坡動態設計原則，其中第三、四級采用壓力分散型預應力錨索加固，每級兩排，上下排各兩束錨索與框架共同組成錨固結構體，每束錨索設計拉力為700kN，錨固段12～13.5m，自由段8～16.5m，設計孔深20～30m，孔徑13cm，總共施工錨索80根。
    2 預應力錨索施工
    2.1 施工前的預應力錨索基本實驗（抗拉拔破壞試驗）
    2.1.1 試驗目的
    通過基本試驗，驗證本工程設計采用的預應力錨索的性質和性能、施工工藝、設計質量、設計合理性、安全儲備，錨索的抗拉拔承載能力、荷載與變形等問題，以及有關的搬運、儲存、安裝和施工過程中抗物理破壞的能力，以便發現問題，及時采取變更和完善等措施。
    2.1.2 試驗方法及步驟
    （1）選點：工程現場根據不同地層、不同高度選擇具有代表性的孔位，其數量不少于錨索總數的5%，且不少于3點，間距應大于2.5m.
    （2）實驗裝置的選定：加載裝置的定額壓力必須大于試驗壓力；檢測裝置必須滿足精度要求。
    （3）分級加載：本工程錨索采用高強度、低松弛預應力鋼絞線，直徑15.24mm，強度1860Mp.每級加載的大小為鋼絞線的0.1Rb，并每隔 5min觀測一次，次數不少于3次。當相鄰兩次觀測的錨頭位移小于0.1mm或2h小于2mm，方可施加下一級荷載。實驗最大荷載一般不超過鋼絞線的 0.8 Rb.
    （4）試驗的終止。當出現下列情況之一時，可認為達到破壞性，即可終止試驗：
    ①錨頭位移不收斂，錨固體從巖層中拔出或錨索從錨固體中拔出；
    ②錨頭總位移超過設計允許位移量；
    ③后一級荷載產生的位移增量超過前一級荷載產生的位移增量的2倍；
    ④錨索材料拉斷。
    2.1.3 試驗結果
    本段預應力錨索施工前先取3個試驗孔進行基本試驗，其主要成果參數見表1，試驗表明試驗孔錨索性能良好，錨固體牢固，設計質量滿足高邊坡路塹防護加固要求，錨索的抗拔承載力達到加固要求，錨固加載后變形符合規范，施工工藝合理，可用以指導其他錨索施工。
    2.2 鉆孔
    錨孔測放要求按照設計樁號采用拉線尺量，結合水準測量進行放線，并用鐵釬和油漆標記準確定位。
    鉆孔采用QZJ-100B型潛孔鉆機（成孔直徑130mm），耗風量11～13m3/min.預應力錨索鉆孔要求孔深、孔徑不小于設計值，孔軸線傾角±﹤1o，孔軸線方位±﹤2o，施工中孔深、孔徑比較容易控制，而孔向（孔軸線傾角及孔軸線方位）的誤差不易控制，當超過允許誤差時，錨索張拉時容易在孔口處發生彎折，這對錨索的受力極為不利。為此，施工中采取如下措施：
    （1）加大鉆桿剛度，加長巖心管長度，及時校正變形的巖心管。
    （2）加強鉆機平臺的牢固度，認真校核鉆具軸線，確保開孔段傾角準確，孔壁平順。
    （3）采用加大節點（每一個鉆桿接頭處增設一個彈子盤支撐），使全孔沿程都有可靠的支撐點，且不加大鉆機負荷，能確保鉆桿只能在鉆孔中心圓周運動，不再自由抖動及敲打孔壁。
    （4）每鉆進5m檢測一次孔向誤差，發現偏差及時糾正。
    錨孔鉆進采用無水干鉆，鉆進時根據底層變化調整鉆進速度，并記錄底層變化及地下水情況。孔深鉆進達到設計要求后，不能立即停鉆，要穩鉆3～5min，防止孔底尖滅，且應及時進行錨孔清理。
    2.3 錨索的制作和安裝
    （1）預應力錨索制作由錨頭、錨索體、內錨段三部分組成。設計預應力錨索傾角20°，錨索由7×7φ5鋼絞線組成，單索公稱直徑15.24mm，下料長度21.5～31.5m，其長度由下式計算：
    L=Ls+Lm+Ld+a
    式中，L—預應力鋼絞線下料長度；
    Ls—錨索實際孔深（含承壓墊座厚度）；
    Lm—錨具厚度；
    Ld—張拉設備工作長度；
    a—調節長度（含張拉設備以外的外露長度）。
    錨索下料采用砂輪機切割，避免電焊切割，對有死彎、機械損傷者應剔除。錨固段必須除銹、除油污，按設計要求綁扎架線環和箍線環，架線環間距原則為1m，最大不超過1.5m，且錨孔孔口位置必須設置一個；箍線環采用φ8鋼筋焊成內徑為4.0cm的圓環，鋼絞線由其內穿過。自由段除銹后，立即加套軟塑料管套管，套管兩端綁扎封口。
    （2）錨索的安裝采用吊裝法施工。吊點不少于5處，其中三個布置在錨固段內，兩個布置在自由段內。錨索入孔前，用高壓風槍清除孔內灰塵及雜物。錨索安裝時要求按設計傾角和方位平順推進，嚴禁抖動、扭轉和串動，防止中途散束和卡阻。安裝完成后不得隨意敲擊或懸掛重物。
    2.4 注漿
    （1）錨孔鉆造完成后，應及時進行錨索安裝和錨孔注漿，原則上不超過24h.
    （2）注漿液采用水灰比0.43的純水泥漿，強度不低于40MPa.
    （3） 錨孔注漿必須采用孔底防漿方法（注漿壓力一般為2.0MPa左右），直至孔口溢漿，嚴禁抽拔注漿管或孔口注漿，如發現孔口漿面回落，應在30min內進行孔底壓注補漿2～3次，確保孔口漿體充滿。
    （4）對錨固段較差的地層，施工中采用了二次劈裂注漿技術，以提高地層錨固力。
    2.5 框架、地梁砼澆筑
    錨索框架砼澆筑是錨索張拉質量的重要保證。兩根豎梁及其所連橫梁組成一片框架，每片框架整體澆筑，一次完成，澆筑時預埋QM錨墊板及孔口PVC管，錨墊板安裝應與鋼筋角度垂直，不能與豎梁平面一致。
    2.6 張拉和鎖定
    2.6.1 張拉力控制方法
    錨索的張拉和鎖定在錨固段注漿及框架砼強度達到設計強度的80%后才能進行，采用壓力表讀表為主，伸長量校核為輔的施工方法施工。張拉前先對千斤頂壓力表等張拉機具設備進行檢驗和標定，且保證錨具、夾片等檢驗合格。
    2.6.2 單索預緊
    錨索正式張拉前，應取10～20%的設計張拉荷載，對其預張拉1～2次，使其各部位接觸緊密，鋼絞線完全平直。
    2.6.3 張拉
    張拉機具采用YCW250型群錨穿心千斤頂，公稱張拉力2500kN，配套油泵型號ZB4/500.錨索張拉時應按設計次序分單元采用差異分步張拉，根據設計荷載和錨筋長度計算差異荷載。錨索的預應力在補足差異荷載后分5級進行張拉，每級荷載分別為設計張拉力的25%、50%、75%、100%、 110%.除最后一級需穩定10～20min外，其余每級穩定5min.
    2.6.4 鎖定
    張拉完畢后卸載的同時，錨環及夾片即完成鎖定。考慮到夾片回縮對預應力的影響，采取超張拉至設計荷載的110%后鎖定的施工方法補償預應力的內損耗。錨索鎖定后48h內，若發現明顯的預應力損失現象，應及時進行補償張拉。 
    2.7 錨索封錨
    當全部工作錨索經抽樣進行驗收試驗并合格后，方可進行封錨作業。封錨時，應將錨頭砼鑿毛后，用C25細石砼封閉，以防止錨索銹蝕并保持美觀。封錨前，應對錨頭空隙進行補充注漿充填密實。
    2.8 預應力錨索驗收試驗
    驗收試驗，也稱現場驗收試驗或質量控制實驗，其目的是獲知錨索受力大于設計荷載時的短期錨固性能，以及滿足設計條件時錨索的安全系數，它是針對所有工作的錨索進行的。驗收試驗錨索數量不少于工作錨索總數的5%，且不少于3根，并要根據普遍性和代表性的原則隨機抽樣。本段預應力錨索加固工程隨機抽取4孔進行驗收試驗，其試驗成果見表2、表3.試驗結果表明，各孔的50%試驗荷載到最大試驗和在所測的錨頭位移變化量，均大于該荷載范圍內的錨索理論伸長量的 80%，且小于自由段與1/2錨固段長度之和的錨索理論彈性伸長量，說明錨索的抗拉拔承載力達到本路段高邊坡的加固要求。安全性滿足本路段的地質情況，說明本路段預應力錨索采用的施工工藝及質量控制措施是可行，施工質量是合格的。
    備注 
    表中Nt為設計荷載（700kN）
    3 結語
    （1）施工后經過半年的位移觀測，沒有發現異常現象，平面位移及沉降量均滿足要求。施工至今2年多以來，歷經多次暴雨，邊坡防護均保持完好，達到加固效果。 
    （2）該技術工序繁多，技術性強，且對錨固段及張拉端的安全度要求較高，施工過程中應引起足夠的重視。施工中應特別注意控制鉆孔孔軸線傾角及孔軸線方位的誤差，以保證錨索的張拉質量。對破碎層較嚴重孔位采用先注漿凝固破碎層再鉆孔的方法能有效解決塌孔問題。采用超張拉與補償張拉的方法可減少預應力的損失，保證錨固時的有效預應力。
    （3）應用預應力錨索加固高邊坡，有受力條件好，設計位置靈活和施工速度快等優點，并能根據邊坡開挖情況動態調整預應力錨索設計參數，既有效保證了巖體的穩定性，又給施工及行車創造了安全條件。該條高速公路應用高邊坡動態設計原則，對近30處高邊坡采用了預應力錨索進行加固，避免了邊坡施工中及工后的安全隱患，取得了良好效果。