边坡防护锚杆抗拔试验方案

张 吉 柱

（中铁十六局集团路桥工程有限公司，北京 100018）

1 工程概况

赣深六标6-3 路基DK299+840~DK299+940 为大开挖方地段，路基左侧为岩石结构需进行爆破开挖。开挖后发现基岩差异性风化明显，局部弱风化基岩内分布有全风、强风化层，边坡在开挖后局部坍塌，需要对边坡进行加固处理。

该段路基左侧边坡防护采用下部抗滑桩上部锚杆框架梁组合模式。锚杆采用Φ32PSB830 预应力螺纹钢筋锚，锚孔直径为110 mm，锚孔内灌注M40水泥砂浆。锚杆布设侧视图（见图1）。

2 试验目的及方案拟定

2.1 试验目的

根据以往施工经验及相关专业知识，通过理论计算确定合理的施工方案。在锚杆框架梁全面施工前进行锚杆抗拔试验设计，确定成孔机具最佳组合及锚杆孔成孔施工工艺，通过试验确定注浆压力控制值，并检测锚杆孔内浆体与周围土体和岩体摩擦阻力是否满足设计要求。

2.2 机具选择

锚孔设备的选择关系到整个工程的施工质量和施工进度，由于高空作业，大型起吊设备无法进场操作，钻机必须轻便，便于人工搬运作业[1]。锚杆钻孔深度较深且钻孔能力可达到设计入岩深度≥4 m 的要求，设备具有较大提升能力。

出于以上考虑，锚杆钻机最后选用轻型锚固钻机蜻蜓-30，钻机搬迁灵活、操作方便、钻孔深度可达30 m、提升能力40 kN。此外，考虑到浆体垂直输送较高和注浆压力0.2 MPa 的要求，注浆泵选用UB3C 灰浆泵，该灰浆泵工作压力可达2 MPa。

2.3 抗拔方案构思

锚杆抗拔试验主要用来检测锚孔内浆体与周围土体和岩体摩擦阻力是否满足设计要求，因此抗拔试验的受力筋采用Φ15.24 mm 强度1 860 MPa高强钢绞线。试验中钢绞线的安全受力值按设计值的75%，控制为19.53 t，该试验设计最大拉力为160 kN，因此钢绞线拉力值的选取满足设计要求。钢绞线孔内端部锚固部分采用锚具及夹片组合并进行自锚。试验中所用的机具为25 t 的穿心顶、夹片、锚具及支架钢构等。张拉受力支架钢构采用1 组双拼组合槽钢并用钢板焊接以增加整体强度及抗弯能力。钢构的设计原则是安全、轻便、易于人工操作[2]。张拉构造图模拟（见图2），立面图（见图3）。

试验中所用的钢构支撑根据现场实际情况，在确保安全可靠的情况下可灵活采用。试验结束后为便于卸载，钢架支撑度底部可用砂箱，通过放砂达到卸载的目的，禁止采用超张来实现卸载。

2.4 构件受力计算

本试验构件受力检算主要包括钢绞线、支架钢构及钢绞线孔内锚固端受力计算。钢绞线规格、型号及强度在前文已进行说明，满足试验要求，此处不再进行计算说明。支架钢构部分拟采用2 根[14b组合槽钢，上下用钢板焊连。

构件受力情况采用钢结构设计软件进行检算，支点到支点中心为0.4 m，由于构件中是以单根槽钢作为检算基础，故荷载P 取该试验中最大拉力值的一半，即80 kN。检算内容主要包括构件强度、挠度及稳定性。具体检算如图4~图6 所示。

通过验算，该构件的强度及刚度均满足要求，如图7 所示。由于该构件可近似看作箱形截面，构件高度h 与构件槽钢腹板外侧之间的距离b0比值＜6，且构件支撑点长度l 与b0比值＜95，故不必验算该构件的整体稳定性。

钢绞线锚杆孔内锚固端头部拟采用锚具夹片自锚式。由于锚具及夹片均已进行试验检测且满足受力要求，故锚固端受力无需检算。

3 锚杆施工

3.1 锚杆施工工序

锚杆施工主要施工步骤：测量放样→锚杆孔钻进→清孔→钢绞线安装→注浆→二次注浆→养护→张拉。

3.2 钻孔

钻孔采用风动钻进，钻孔深度应≥设计孔深，进入岩层的锚固长度≥4 m。钻孔过程中，土体慢进，控制钻进速度，进入岩层后适当加快钻机速度[3]。遇到卡钻情况下钻机向孔外提升，送风设备不停，立即借助外力敲打钻杆直至钻杆提出，并记录卡钻位置。再次钻进时在上次卡钻位置提前慢钻进，钻至卡钻位置钻机和风动设备不停，进行适当扩孔，然后钻进；当糊钻孔口无土屑、石屑和泥浆排出时立即停钻拆卸钻杆，清理钻杆、冲击器和钻头，然后再组装进入锚杆孔内。

3.3 清孔

钢绞线在安装前必须清孔，清孔采用高压风，将孔内杂物和水清理干净才能进行钢绞线安装。

3.4 注浆

浆体采用M40 水泥净浆，水灰比为0.5，注浆压力≥0.2 MPa。注浆采用二次注浆法，第1 次注浆至孔内有浓浆从孔口流出为止，在第1 次浆体初凝前进行二次注浆，确保浆体饱满。注意第2 次注浆过程中中途不得停浆。

3.5 养护

由于锚杆大部分处于孔内，需注重孔口浆体的养护，注浆完毕后孔口进行覆盖洒水养护，待锚杆孔内浆体达到设计强度后方可进行下步施工。

3.6 张拉

待浆体达到设计强度后开始张拉，张拉采用25 t 前卡式千斤顶，张拉注意事项如下。

①张拉前提前将千斤顶及张拉用表等进行标定，根据标定回归方程计算应力控制值；

②张拉机具安装过程中，将顶、钢绞线及支架构件中心线保持在同一条轴线上；

③张拉过程中要缓慢逐级加载，同时施工人员做好相应的安全防护措施。

4 结语

通过锚杆抗拔试验，验证了锚固地层的水泥砂浆与孔壁的摩阻力满足设计要求，同时确定了合理的机具组合。钻孔采用轻型锚固钻机蜻蜓-30，钻机搬迁灵活、操作方便，注浆泵选用UB3C 灰浆泵，该灰浆泵工作压力可达2 MPa，满足设计要求。

根据抗拔试验成果，对锚杆框架梁施工方案进行科学合理的优化调整、制定相应的施工工艺起到了重要的指导意义。