何兴熠

摘要：岩土工程边坡失稳容易引发较大的安全事故，造成巨大的人员伤亡和财产损失，加强对岩土工程边坡治理成了一个具有理论和实践双重价值的研究课题。本文将详细分析预应力锚索技术在岩土工程边坡治理中应用的优势，探讨岩土工程边坡锚固技术作用机理，并就具体应用提出了几点建议。

关键词：岩土工程；边坡治理；预应力锚索

预应力锚索技术作为一种新型边坡加固技术，在岩土工程边坡治理中具有施工便捷、经济合理、安全可靠的特点。预应力锚索通过预应力的作用，能够控制边坡的下滑作用力，同时能够使边坡岩土体的内部结构形成完整的整体，发挥出自身的承载能力，本文通过系统总结岩土工程边坡治理的预应力锚索技术，对相关设计、施工及监测等环节进行详细研究，供广大从业者借鉴参考。

1.预应力锚索技术在岩土工程边坡治理中的优势

在岩土工程边坡治理项目中，预应力锚索能够对岩土边坡的受力情况进行控制，当岩土边坡出现变形，能够及时进行应力调整，以实现提高岩土边坡承载力的目的，预应力锚索在边坡治理的环节中，能够显著减少结构本身的自重，能够发挥出强大的支护效果，同时在施工中要求形成一定的坡度，能够控制岩石的开挖量，有效减少对边坡土壤的破坏，具有一定的生态环境效益。在进行实际施工环节，现场施工技术对施工质量影响较为显著，实际操作的难度不大，安全风险较低，不需要大型设备施工，对边坡结构不会产生较大的扰动，能够有效控制自然灾害的发生。在岩土工程边坡治理项目中，应用预应力锚索的优势明显，能够在施工中根据地质情况进行调整，能够实现良好的施工。

2.岩土工程边坡锚固技术作用机理

2.1锚固机理

岩土工程边坡治理应用预应力锚索技术，主要是通过锚索在紧贴岩土体产生摩擦力来实现。锚索钻孔施工中，会对斜坡软弱结构面进行分割，形成一块块相互联结的板状岩体，使其在结构上形成一个整体，能够有效提高边坡的稳定性。预应力锚索技术的主要作用机理有两方面，第一是通过预应力锚索来减少岩土体的下滑作用力。第二是通过增加潜在滑面上的作用力，提高潜在滑面的摩擦阻力。岩土体预应力锚索发生作用后，会将其联结成一个有机的整体，能够提高整体的抗拉、抗剪和整体强度，减少滑坡作用力的破坏，与此同时，还能够增强岩土体自身结构强度的发挥，以起到稳定边坡的效果。

2.2锚固形式

预应力锚索当施工完毕达到有效的锚固长度时，能够使施工边坡的岩土体结构形成一个整体，锚索通过分担的作用，对岩土体的自重和外部荷载起到抵抗的作用，尤其是在岩土体开裂现象出现时，这种分担的作用发挥更加明显。预应力锚索屈服延迟复合体的变形，对岩土体整体性的破坏和大规模的坍塌起到一定的抑制作用。预应力锚索施工完毕后，一般会铺设钢筋网片或者喷射混凝土，提高岩土体的整体强度的同时，还能有效避免因强降雨对坡面的冲刷破坏。

3.岩土工程边坡预应力锚索治理的影响因素

3.1成孔质量

岩土工程边坡预应力锚索治理的关键因素之一为钻孔质量及钻孔的深度、孔径和孔道的直线度。在进行施工的过程中，主要采取冲击回转钻孔，由于岩土工程边坡坡面施工，大型机械施工的困难大，只能采用便携式的钻机固定在脚手架上，但是钻孔的过程中会产生剧烈的震动，导致成孔后会呈现出下凹曲线，待到后期进行张拉封孔时，钢绞线会产生受力不均匀的现象，影响到钢绞线弹性性能的发挥。

3.2编索与下索

钢绞线的编索与下索是确保自由端钢索与水泥砂浆的粘接稳固的因素。岩土工程边坡预应力锚索的具体要求是支架牢固稳定，钢绞线表面无锈蚀并打磨黃油，用塑料软管包裹严密。上述操作过程，都会对岩土工程边坡预应力锚索的张拉和预应力的发挥产生影响。对于多根钢绞线编成的锚索应确保钢绞线之间不能旋转，不能扭曲，否则会导致钢绞线之间相互产生障碍，在进行张拉时，预应力达不到设计值，影响到最终的治理效果。

3.3注浆

岩土工程边坡预应力锚索进行注浆时，首先应该确保浆体的水灰比在控制范围内，保障注浆过程的连续不间断，若应用导管进行注浆时，提管速度要准确控制，避免出现浆体断开，孔内渣土混杂到浆液中降低了注浆体的强度，同时还有可能会影响到预应力锚索的锚固段和自由端的长度，这都会降低最终的锚固效果。

3.4锚墩与垫板

岩土工程边坡预应力锚索的锚墩的制作最重要的技术指标就是强度，主要发挥的作用是承受预应力产生的压力。锚垫板应与锚墩顶面粘接牢固，不能留有空隙，与钻孔的轴线呈90度直角状态，主要目的是避免锚索的偏心受力，并减少靠近锚墩处的钢绞线的应力集中，锚墩偏斜可能会引起锚墩损坏或钢绞线折断的现象，需要引起高度注意。

3.5测力计与张拉设备

预应力锚索测力计是监测锚索的重要设备，目前普遍采用的是振弦测力计，主要的工作原理通过将拉紧的钢弦与测力计油缸活塞相连，用激发电路促使钢弦产生振动，通过收集振动的频率，计算换算出拉力值。此类仪器易受到温度的影响，且此类产品不同生产厂家生产的产品性能良莠不齐，可能会造成较大的误差。因此在正式使用前，应该进行严格的测试和标定，以挑选优良的产品，确保测力准确性。除此之外，在进行施工过程中还需要用到液压张拉设备，液压张拉设备容易受到其他因素的影响出现读数误差的现象，为确保张拉设备的准确性，需要定期地进行标定和维护。

3.6超张拉

在岩土工程边坡预应力锚索治理施工环节，超张拉常用于预应力损失弥补，但是在超张拉的过程中，如有不慎就会导致钢绞线拉断，造成锚索内部钢绞线的受力不均，对整体的锚固效果造成影响。因此，应该制定详细的施工工序要求，对施工班组作业人员进行培训和技术交底，以确保超张拉能够达到预期的效果。除此之外，超张拉的效果还与成锚质量、钢材性能存在联系，这些问题都需要密切关注。

4.岩土工程边坡治理中预应力锚索技术的应用

4.1岩土工程边坡治理中预应力锚索的设计

预应力锚索设计需要根据加固边坡的环境来进行考虑，一般宜选择绳索形式和布局，确定锚索的承载以及锚固长度等基本参数。首先需要开展的工作是实地踏勘，尤其是锚固区域，要进行工作介质性质实验及收集相关工程资料，掌握锚索设计的相关参数。其次要进行具体的设计计算，其中包含了锚索与岩土层的固定方法，以及锚索可能会出现的破坏形式，计算锚索在岩土层中的埋深，同时还要兼顾到群锚的相互作用关系，计算出合理的锚固力和锚固长度，具体设计的流程如图2所示。

在完成预应力锚索设计之后，还需要进行防腐措施的设计，预应力锚索埋深在岩土层之中，长期受到高应力的影响，加上岩土体中的水、气体、湿度以及其他化学物质的相互影响，很容易出现腐蚀破坏，必须要对其进行防腐措施，以延长锚索的使用寿命，提高锚索的使用强度。在进行预应力锚索防腐设计之前，需要做好检测工作，即根据治理边坡的岩土层腐蚀性以及岩土工程的重要性来确定防腐等级，工程实践中常采用构建高碱性环境来使得预应力锚索钢绞线钝化或采用覆盖层或防腐套来进行防腐处理。

4.2预应力锚索的施工工艺设计

岩土工程边坡治理中预应力锚索施工，是指将锚索全部构架与边坡岩体组成一个整体，再具体施工环节涉及了钻孔、制作束体并将束体放入到锚固孔中，固定束体下端、制作外锚头，然后施加预应力来完成剩余的施工工作。对于施工工艺的设计，应该充分考虑设计的要求和调查实验数据，架设施工平台，施工平台的架设需要注意施工平台和承载的大小、数量是否满足施工的要求，在钻孔的过程中，潜孔钻机钻孔的过程中可能会引起孔内坍塌导致埋钻和卡钻的问题，要额外注意这些情况的发生，选择合理的钻孔参数。锚索的编制应该做好检查和表示工作，尤其是要注意挤压头的检验和防护，做好安全准备工作，根据施工所在的地质环境，宜优先采用束体放孔的方式，并进行注浆固定；在进行张拉锁定时，需要提前做好张拉的准备，选择合理的张拉方法，并注重补偿工作。

4.3预应力锚索施工完毕的动态监测

对于预应力锚索加固工程的监测包含了诸多内容，如预应力锚索试验、预应力锚索加固工程检测及定期的检测和维护。根据施工流程的时间来看，首先进行预应力锚索试验，其中包含了验证性试验、适应性试验和验收试验，这一系列的流程操作主要目的是验证是否能够满足设计的要求，以确保达到边坡治理加固的目的；其次进行的预应力锚索加固工程检测，主要对所采用的原材料、工序记录、性能实验报告、施工异常等问题的处理的检测，确保预应力锚索是按图施工、按标准施工，以确保工程质量。最后进行的定期检测维护，也就是对整体完工后的定期检测与维护，需要应用现代监测设备，对岩土工程边坡的位移情况进行监测，及时发现问题，及时进行处理，以提高预应力锚索发挥作用的时间，确保边坡治理安全可靠。

5.岩土工程边坡治理中预应力锚索施工的质量控制

5.1加强施工质量控制

岩土工程边坡预应力锚索施工与其他项目一样，都必须要坚持质量第一的原则，要根据所治理的区域构建完整的质量控制体系，需要从原材料进场开始加强对各工序的控制，岩土工程边坡预应力锚索所用到的钢绞线、水泥等都必须要事先送检，合格后方可投入使用。除此之外，在上文中已经反复强调了锚索钻孔的成孔质量对锚索整个施工质量的影响非常大，要必须按照设计内容来进行钻孔，确保钻孔的深度达标，在进行注浆的过程中，必须要保障锚索的锚固长度和注浆饱满度，在进行下索和注浆时要进行巡视检查。

5.2优化施工布置

为确保岩土工程边坡预应力锚索施工的质量与安全，需要事先做好施工布置工作，岩土工程边坡预应力锚索实际施工过程中，易受到多因素的影响，如边坡结构的因素、坡面坡度的影响等，会在一定程度上影响到施工的进度。因此，在现场施工过程中，必须要结合施工工况，对现场布置方案进行合理的确定和优化，如遇到吊装难度较大时，为了解决这一问题，可以将施工布置方案进行合理优化，将半成品的锚索吊装到安装平台进行组装，以提高下索的效率，保障施工进度。

6.结束语

综上所述，预应力锚索技术通过锚索锚固到岩层当中形成一个整体，起到加固治理的作用，在岩土工程边坡治理中有巨大的应用价值。在施工的过程中，岩土工程边坡预应力锚索施工受到了成孔质量、编索与下索、注浆、锚墩与垫板、锚墩与垫板、测力计与张拉设备、超张拉等因素的影响，这些因素一方面需要加强设计和监测来规避，另一方面还需要加强施工质量控制和现场施工步骤来进行改善。只有这样才能够真正发挥出预应力锚索在岩土工程边坡治理中的效果，保证工程项目的可靠性和安全性。

参考文献：

[1]杨明瑞，杨宝强，马立秋.基于极限平衡理论和有限元强度折减法的预应力锚索加固边坡稳定性分析研究[J].土木工程， 2017， 6（05）：515-524.

[2]刘明华.锚索加固高边坡预应力损失原因及影响分析[J].湖南交通科技， 2019， 45（3）：16-19，51.

[3]刘桂宏，罗斌.一种确定预应力锚索在地下工程支护设计中自由段长度的方法[J].公路交通技术， 2014， （2）：97-98，102.

[4]李晓林.预应力锚索抗滑桩加固边坡优化设计研究[J].国防交通工程与技术， 2018， 16（2）：27-30.

[5]倪文祥.岩土工程边坡治理中的预应力锚索技术应用[J].建筑技术开发， 2019， 46（23）： 160-161.

[6]孙兆来.岩土工程边坡治理中预应力锚索技术应用研究[J].居舍， 2019（11）： 67.

[7]彭云.岩土工程边坡治理中的预应力锚索技术[J].中国设备工程， 2018（08）： 98-99.

[8]李德勝.岩土工程边坡治理中的预应力锚索技术[J].黑龙江科学， 2017，8（13）：9-10.

[9]肖宁.预应力锚索在岩土边坡工程治理中的应用[J].科技与创新， 2016（07）： 124.