格构梁与锚杆、预应力锚索联合支护在边坡治理中的应用

格构梁与锚杆、预应力锚索联合支护在边坡治理中的应用强珂（中国有色金属工业西安勘察设计研究院，西安，710054）摘要：本文结合东北某工业项目边坡支护工程实例，介绍了格构梁与锚杆、预应力锚索联合支护在边坡治理中的应用。

关键词：边坡支护锚杆预应力锚索格构梁我国近年来基础建设高速发展，不少大型工业项目、公路、铁路等工程建设工程中经常需要大量的挖方、填方，必然形成大量的裸露边坡。

裸露边坡会带来一系列如水土流失、泥石流、滑坡等地质环境问题，因此边坡支护就现的尤为重要。

本文结合东北某工业项目边坡支护工程实例，详细介绍了格构梁与锚杆、预应力锚索联合支护结构在挖方区高陡边坡中的应用。

格构梁与锚杆、预应力锚索联合支护结构是对边坡进行加固的一种支护技术, 该加固技术具有布置灵活、结构形式多样、截面调整方便、与坡面密贴、可随坡就势等显著优点,格构内可进行挂网喷砼、植草绿化和防护,同时该方法造价较低、施工工期短、边坡变形小,安全可靠,使其在高边坡加固处理中得到广泛应用。

1.场地概况、气候土壤条件及边坡（挖方区）支护方法选择东北某工业项目边坡绿化工程位于辽东丘陵地带的浑河河谷冲击平原，坐落在东洲河下游河谷的东部丘陵地区。

处于中温带，属大陆性季风气候，四季分明，夏季温暖多雨，冬季寒冷，春秋两季较短、多风。

年平均气温为摄氏13.9度，年平均降水量为826.8mm，降雨日数理念平均24天，地面冻结深度1.2—1.4m。

本工程根据场地平整标高，厂区分137.5m标高、121m标高、149.5m三个平台。

既存在挖方区边坡，又存在填方区边坡。

边坡依据结构类型分为三种类型：挖方区边坡、填方区坡度≥45°边坡、填方区坡度≤45°边坡。

挖方边坡最高约为30m，边坡高程图1 锚杆、锚索、格构梁布置立按10m 一级平台设计，平台宽2m ，坡度最陡处达68.2度。

边坡加固采用锚杆（索）与格构梁联合结构方式进行支护,坡面框格内采用植生袋植草绿化护面。

其中锚索仅布置于高陡边坡段（≥500），锚索与锚杆间隔布置，锚杆与锚索纵横间距为3m ，而锚索与锚索纵横间距为6m ，其他缓坡段按锚杆布置，相邻锚杆与锚杆纵横间距为3m ，施工时按高程布置。

2格构梁与锚杆、预应力锚索联合支护加固机理及型式 2.1作用机理格构加固技术是利用浆砌块石、现浇钢筋混凝土或预制预应力混凝土进行边坡坡面防护，并利用锚杆或锚索加以固定的一种边坡加固技术。

格构技术一般与公路环境美化相结合，利用框格护坡，同时在框格之内种植花草可以达到极其美观的效果。

这种技术山区高速公路中高陡边坡加固中被广泛采用，其护坡达到既美观又安全的良好效果。

格构的主要作用是将边坡坡体的剩余下滑力或土压力、岩石压力分配给格构结点处的锚杆或锚索，然后通过锚索传递给稳定地层，从而使边坡坡体在由锚杆或锚索提供的锚固力的作用下处于稳定状态。

因此就格构本身来讲仅仅是一种传力结构，而加固的抗滑力主要由格构结点处的锚杆或锚索提供。

一般提及到的格构加固技术是一种广义的术语，它包含了格构本身和锚杆(索)两部分。

2.2格构梁型式选择根据格构梁采用的材料不同，格构可分为浆砌块石格构、现浇钢筋混凝土格构和预制预应力混凝土格构(又称PC 格构)。

格构梁的常用型式有4种：1)井字型：指顺边坡倾向和沿边坡走向设置方格状格构；2)菱型：沿平整边坡坡面斜向设置格图3 井字型格构梁图4 菱形格构梁构；3)人字型：按顺边坡倾向设置浆砌块石条带，沿条带之间向上设置人字型浆砌块石拱或钢筋混凝土；4)弧型：按顺边坡倾向设置浆砌块石或钢筋混凝土条带，沿条带之间向上设置弧型浆砌块石拱或钢筋混凝土。

本工程采用方型、菱型现浇钢筋混凝土格构梁，其中方型格构的断面采用矩形，纵梁为400×600mm ，横梁为300×400mm ，菱型格构的断面采用L 形350×450mm ，浇筑C30混凝土，混凝土保护层厚度为40mm 。

3 格构梁与锚杆、预应力锚索联合支护加固边坡 3.1工艺流程边坡放样及土方开挖——修坡——定锚杆（索）孔位——锚杆（索）施工——格构梁施工——预应力锚索张拉锁定及锚头防腐——封锚——格构框内植生袋植草——养护。

3.2边坡放样及土方开挖、修坡严格按设计坡率、坡高测量放线，按线开挖，不得超、欠挖；为了减少对边坡的扰动应采取减小边坡开挖高度的办法，将设计的每级边坡分层、分段开挖。

边坡按照设计要求开挖完毕,并进行坡面修整后方可进行下一步放样施工。

3.3锚杆及预应力锚索施工流程边坡采用锚拉格构梁的支护型式。

格构梁节点处设置预应力锚索或非预应力锚杆。

先施工锚杆、锚索, 再进行格构梁施工,最后再进行锚索张拉锁定与封锚施工。

图8 锚杆、锚索施工现场锚杆及预应力锚索施工流程如下：3.4孔位放样、成孔（1）依据施工设计图，根据场区已建立的测量控制点，用全站仪进行测量放样确定空位以及锚孔方位角。

（2）由于孔位距离地面较高，而钻机必须放置在施工平台上才能进行工作，因此，搭设排距1.5m ，柱距1.5m 的两排架型式的脚手架；脚手板采用厚度50mm 木架板，同时为避免脚手架外倾，设立了撑杆并搭架防护栏。

（3）锚杆钻机吊装于作业平台后，将钻机底座平台调整为开孔倾角15°，再对点调试、固定。

（4）钻进前再次检查钻机倾角和方位角是否符合设计要求．再次紧固钻机；当钻进孔深到设计孔深(超过设计孔深0．5m)后，退出钻机钻杆并用高压气流进行清孔，从而形成孔直径Φ110mm 和Φ150mm 锚杆、锚索孔。

本次工程施工采用KQD-100型电动潜孔钻机进行锚杆（索）的成孔施工，钻机配以VFV-12/7型空压机风动冲击回转钻进成孔。

（5）造孔完成后，孔口要用填塞物封好，使孔壁无污染物以便锚杆、锚索入孔顺利。

（6）锚孔开孔角度误差不超过±2°，孔斜不超过1%，钻孔位置误差不超过100mm 。

3.5锚杆、锚索制作本次工程预应力锚索选用ΦS15.2钢绞线，锚杆采用HRB335Ф28mm Ⅱ级钢筋。

3.5.1锚杆制作按设计要求制作锚杆，为使锚杆处于钻孔中心，应在锚杆杆件上安设定中架或隔离架。

锚杆图7 锚杆及预应力锚索施工流程图钢筋平直、顺直、除油除绣，杆体自由段应用塑料布或塑料管包扎，与锚固体连接处用铅丝绑扎。

3.5.2锚索制作编索在有遮盖的棚内进行．锚索下料后．对钢绞线进行逐根检查，对有损伤的钢绞线禁止使用。

下料用砂轮切割机切割．其下料长度为锚索的设计长度、锚头高度、千斤顶长度以及张拉操作余量的总和。

编索时严格按照图纸设计安装对中支架、固线塞、限浆环等，保证锚索的“平、直、顺”组装，将导向帽与锚索紧密联结,根据锚索设计根数选用合适的架线环将锚索分开, 架线环安装间距1.5m一个,在每个架线环中间部位安装一个钢筋箍。

张拉段钢绞线表面涂钙质润滑脂，做永久性防腐，外套17mmPVC套管，注浆管从对中支架中心孔插入，制作完毕后按孔号编号挂标签存放。

3.6锚杆、锚索安装安放锚杆杆体时，应防止杆体扭曲、压弯，注浆管宜随锚杆一同放入孔内，管端距孔底为50-100mm，杆体放入角度与钻孔倾角保持一致，安好后使杆体始终处于钻孔中心。

安装锚索前应认真清除锚索表面的油污和铁锈。

锚索外套上定位片使锚索居中，应防止锚索扭压、弯曲、注浆管应随锚索一同入孔，注浆管头部距孔底5～10厘米，锚索定位止浆环到达孔口时，停止推送，再检查一遍，排气管是否畅通。

预应力锚索进入孔内的深度不应小于锚索长度的98％。

若发现孔壁坍塌，应重新透孔、清孔，直至能顺利送入锚杆、锚索为止。

3.7注浆注浆前进行了清孔，水泥砂浆强度为M30，锚固段注浆采用二次注浆工艺。

水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，加三乙醇胺早强剂。

细骨料选用粒径小于2mm的中细砂，采用PH值不小于4的水质。

灰浆搅拌必须使用机械进行强制拌合，搅拌时间最低不应少于2min；浆液要随拌随用，超过初凝时间的浆液要废弃。

3.8钢筋混凝土格构梁施工锚杆、锚索注浆结束后就可进行钢筋混凝土格构梁施工。

在施工前必须对格构梁进行放样定位，然后先清理坡面，再开始刻槽、做混凝土垫层，垫层施工结束后再制作安装钢筋，安装锚索定位管及固定锚垫板（400mm*400mm*20mm），锚杆头与钢筋焊接，支架模板及浇捣混凝土，在混凝土强度达到要求后（混凝土浇筑完后24小时后）方可开始拆模并及时养护。

其施工顺序: 测线定位→梁槽开挖→钢筋制安→锚杆头焊接、安装定位管及固定锚垫板→支模→梁槽内现浇混凝土→拆模→养护。

为了保证格构梁的美观和嵌岩深度，本次施工投入大量的设备和人力，对凸出岩面使用风枪、风镐洗平，对低凹的岩面使用片石座浆填砌，最后再用水泥沙浆找平。

本次工程钢筋混凝土格构梁每15.9m 设置一支护单元，每单元之间设置施工缝，中间用沥青填充，钢筋混凝土格构梁采用C30混凝土浇筑，混凝土保护层厚度为40mm 。

纵向钢筋等级为Ⅱ，连接均采用焊接，焊接接头应相互错开。

格构梁混凝土全部采用现场搅拌。

格构梁施工完毕后，应对格构梁框格内进行清除，以便下一步采用植生袋绿化埴草。

3.9锚索张拉与锁定（1）本次张拉设备采用YCw 一100型千斤顶和Yc —l8型千斤顶同ZB2×2--500型油泵配套使用。

（2）格构梁混凝土及内锚段混凝土强度均大于20Mpa 时后，依次安装锚具、夹片、千斤顶、工作锚等，接通油管，接通电源，进行张拉。

（3）锚索张拉按一定程序、次序张拉。

图9 格构梁钢筋绑扎图11 格构梁混凝土浇筑图12 格构梁模板拆除图10 格构梁模板安装图 13 锚具安装张拉分预张拉、张拉、补偿张拉。

预张拉力为设计张拉力的10% ，使锚索中每根钢绞线拉直。

张拉采用分级加载，五个级别为设计张拉力的25%、50%、75%、100%、120%，锚索张拉过程中千斤顶加荷载时应平稳、均匀、徐缓；卸荷载降压时，应缓慢打开回油阀门，使压力表指针平稳下降，否则易引起变形、达不到张拉效果或应力损失过快过大。

每级加载时间的稳压时间为5 min ，并且量测钢绞线的伸长值，实测伸长值与理论伸长值相差不超过±10％；张拉至设计轴向张拉力的 120%时，持荷15min.然后卸荷至锁定荷载进行锁定作业，每一步都做好记录。

锁定后，若发现有明显预应力损失时，应进行补偿张拉（4）补偿张拉结束后进行自由段回填注浆，浆液同锚固段，自由段注浆时采用孔底返浆施工，压力一般为0.2 ～0.4Mpa ，最大压力不超过1Mpa ，直至孔口返浆，且返浆浓度与进浆浓度相同为止，然后拔出进浆管。

（5）自由段注浆时，进浆管插入锚固段与张拉段接触处，要求以浆排水，不扰动浆液。

自由段注浆结束，可将外面的钢绞线切除，切除时用电动手砂轮，剩余长度不宜小于10cm 。