拓伟民

（兰州市政建设集团有限责任公司，甘肃兰州 730030）

1 工程概况

兰州市南山路中西段道路工程辅道 K3+040～K3+120 段左侧三级边坡采用喷锚网状格构梁防护。锚杆孔径 130 mm，单孔锚杆分别采用 3 根15.24 mm 钢绞线，长度 12 m 至 28 m 不等，间距2.5 m，锚孔采用 42.5 级普通硅酸盐水泥浆灌注，框架格内采用 C30 喷射混凝土防护。要求每束锚索的设计张拉力不少于 70 kN,预应力锚索采用锚具固定在网格梁上。

2 地形地貌条件

该段位于黄河南岸二级阶地后缘，地势东高西低，略起伏，相对高差 20 m～35 m，植被发育差，易冲刷，有严重滑坡危险，上有陈坪公路，下有南山公路辅道，边坡防护至关重要。

3 设计原理

3.1 极限平衡法

极限平衡理论是经典的确定性分析方法，许多派生的边坡稳定分析方法都是建立在极限平衡理论之上，而且大都采用刚体极限平衡法。

极限平衡法的最基本原理是：

（1）假设边坡由均匀介质构成，抗剪强度服从库仑准则：

其中：c 为介质的粘结力；φ为介质的内摩擦角；σ为剪切面的法向应力。

（2）假设可能发生的滑动破坏面为圆弧形，对每个圆弧所对应的安全系数进行计算，其中最小的为最危险滑动面。

（3）将滑动体分为 N 个垂直条块，假设每条块间不存在相互作用力。

（4）各圆弧面上的安全系数 F 值的计算方法为：

其中，L 为剪切面弧长；Wi 为每条块重量；ai 为第 i 条块的剪切面与水平夹角。

然后在地质调查、踏勘及资料收集的基础上，对所治理坡体进行相应的工程勘察，分析计算其自然状态和工程开挖后的坡体稳定性，确定可能的破坏型式，以最危险破裂面为设计依据，利用极限平衡理论，得出坡体的剩余下滑力（k＝1.25），以其作为坡体稳定的最小锚固荷载。

坡体在自然状态下自身具有一定的强度和刚度，由于降雨及工程原因，破坏了其自身的稳定性而产生变形破坏。锚杆支护是通过将锚杆设置在岩土体内部，来提供维持坡体稳定的所需要的锚固力，其作用主要表现在以下几个方面。

3.1.1 注浆锚杆改变岩土体的性质

设置了注浆锚杆的岩土体，一方面，注浆体将钻孔部分的岩土体置换出来，从而提高了坡体的强度；另一方面，钻孔中注浆时一般采用不小于0.3 MPa 的压力注浆，浆液沿着岩土体裂缝扩渗，在周围形成胶结网，大大提高了其 C、φ值，使岩土体的强度和刚度提高，保证坡体的整体稳定性进一步提高。

3.1.2 注浆锚杆与岩土体的相互作用

锚杆作为一种传力杆件，是依靠锚固段杆体与稳定地层间的锚固力来提供足够的抗滑力，同时锚固体与岩土体之间的粘结能大大提高潜在滑移面上的抗剪强度，有效地阻止坡体变形位移。锚杆框架梁是利用现浇钢筋混凝土框架进行边坡的坡面防护，并通过锚杆锚固坡体的一种边坡防护技术。其与铁路环境美化相结合，利用框架梁护坡，在钢筋混凝土框架之内喷浆，达到环保美观的效果。锚杆框架梁主要是通过框架梁节点处的锚杆将边坡坡体的剩余下滑力或土压力传递给稳定地层，使边坡在锚杆提供的锚固力作用下达到稳定状态。

3.2 锚杆框架梁特点

锚杆框架梁具有防护效果好，适用范围广，型式多样，布置灵活，截面易于调整，框架梁可紧贴坡面，随坡就势，造价不高，施工方便等特点。

4 施工设计方案

护坡采用现浇钢筋混凝土和锚杆框架梁格构加固技术，设计边坡为 3 级。K3+040～K3+120 段左侧堑坡高 H≥6 m 时，每高 6m 处设 M7.5 浆砌片石边坡平台，平台宽 3.0 m，平台内侧设截水沟。一级边坡坡率为 1:1.75，二级边坡坡率为 1:1.75；三级边坡坡率为 1:0.5，采用边坡喷锚网格梁支护。图1、图2分别为网格梁正立面图与剖面图。

图1 网格梁正立面图

图2 网格梁剖面图

5 锚杆施工技术

施工时先清刷边坡，搭设钢管支架作为施工平台，然后按设计要求的直径、深度进行钻孔，放入锚索，最后进行注浆封闭。

5.1 钻孔

（1）锚索钻孔必须采用风动钻进，钻孔完成后使用高压风清孔，清除孔内碎岩和积水。严禁水冲钻进，严禁用高压水清孔。钻孔与水平面向下夹角15 °～20 °。

（2）锚孔孔位应按设计要求准确放置于坡面上,孔位误差不得超过± 0.2 m；锚孔的孔斜度（倾角）误差不超过± 2°；实际钻孔深度应比设计孔深大 0.2 m。

（3）钻孔过程中严禁水冲，若地层松散破碎易坍孔时，应采用跟管钻进技术，坍孔严重时应立即停钻，进行灌浆固壁处理，待水泥砂浆初凝后重新扫孔钻进，确保成孔质量和钻进进度。

5.2 成孔及裂隙水处理

（1）按设计位置将孔位布置在修整好的边坡上，把钻机就位并调试好钻杆沿水平方向向下倾斜的角度（15°），钻孔即可开始。

（2）成孔后用空气压缩机风管清理孔穴，将孔内壁及根部残留废土清除干净。

（3）成孔后，在未灌注水泥砂浆前，孔内如有零星裂隙水，可采用在竹竿上包裹与孔径一样大的吸水材料（棉纱或海绵），将裂隙水吸出。

5.3 锚索的制作

（1）锚索设计长度根据坡体高度为 12～28 m,下层最短为 12 m，每 2.5 m 高度增加 2 m，锚孔直130 mm。锚索的设计长度不含埋置于锚头内的长度。锚索钢绞线表面采用环氧树脂涂层进行防腐防锈。锚索体与水平面的夹角为 15 °～20 °，锚索钢绞线外露面配合框架梁使用。

（2）锚索采用 3 根Φ15.24 mm 高强钢绞线，索身每隔 1.5 m 设一个封闭型对中支架（φ12 mm 钢筋），张拉完成后，锚具外钢绞线外露不少于 3 cm，并采用 C30 混凝土封闭。

5.4 锚索的入孔对中支架

（1）对进入工地的钢绞线、钢筋必须按要求进行抽检，检验合格后方可使用。

（2）锚索入孔时，将支架朝上，缓慢沿孔壁向内滑动，到位后用管钳将锚索提起转动至正确位置，做到孔壁不受扰动，并保证方向及位置准确，即定位支架在锚索下方支撑孔壁，并使其上下左右锚索分别在一条直线上。

5.5 灌注水泥沙浆

（1）设计锚固水泥砂浆强度为 M30，水泥使用Po42.5 级普通硅酸盐水泥，锚孔内注浆采用孔底返浆法一次注浆。

（2）制浆前砂子必须清洗并筛除砂子中的大颗粒，以免堵塞输浆管路。

（3）水泥、砂、水按配合比在搅拌机中拌合均匀，将拌好的水泥砂浆通过 2.5 mm×2.5 mm 的滤网后，存放于储浆桶内供压浆使用。储浆桶内的水泥砂浆在使用前仍低速搅拌，防止流动度的损失。

（4）灌浆方法：采用重力灌浆与压力灌浆相结合。灌注锚杆砂浆时，将灌浆胶管（内径 5 cm）沿锚杆插入（亦可与锚杆同时插入）距锚孔底 10 cm处，用压浆泵（灌浆压力为 0.3 MPa 左右）将水泥砂浆从储浆桶经灌浆胶管压入锚杆孔内，然后随浆液的灌进，把灌浆管从孔底开始朝孔口缓慢匀速拔出，但胶管口始终保持埋入砂浆内 1.5～2 m,使砂浆均匀、饱满的由孔底向孔口逐渐灌入。当砂浆灌至孔口略有溢出时为止，将压浆泵压力降为零，以免在孔口形成喷浆。为避免孔内产生气垫，储浆桶内始终有一定量的砂浆。灌浆管拔出孔口后立即将制作好的封口板塞好孔口，灌浆即告完成。

6 框架梁施工

6.1 框架梁基础开挖

框架梁应先放线开挖沟槽，位置、间距、尺寸应严格按设计要求测量、放线。施工时根据锚杆纵、横边坡率的不同选用相应的结构尺寸。框架梁采用全断面嵌入式，顶面与边坡坡面齐平；梁背面与槽底面密贴，凹凸不平处用水泥砂浆或混凝土填平，确保梁均匀受力。

6.2 钢筋骨架绑扎

（1）框架梁：框架梁的截面形式为：0.4 m 宽0.4 m 高的矩形。钢筋骨架主筋 N1 为Φ16 螺纹钢，箍筋 N2 为φ16 圆钢。梁背面与槽底面密贴，对凸出及不平处用水泥砂浆或混凝土填平，确保梁均匀受力。

（2）骨架下料：钢筋骨架在地面上配料和分片绑扎成型，在打入锚杆和注浆后，分片将钢筋骨架挂在锚杆上，并采用绑扎与锚杆固定。钢筋骨架安装应与坡面密贴，并设固定锚桩锚固于坡面。注意焊接钢筋时保护钢绞线，火花不能伤着钢绞线。

6.3 框架梁及锚头施工

锚杆注浆完成后待水泥砂浆强度达到设计强度的 70%立即进行框架梁和锚头的施工，锚头与框架梁同时浇筑。纵向每隔 20 m 设伸缩缝一条，缝宽 2 cm，采用沥青麻筋填塞。伸缩缝置于两排节点中间。

6.4 立模及浇筑混凝土

采用竹胶板作为混凝土浇筑模板，用钢管及圆木加固。采用 C30 混凝土浇筑，由拌和站集中生产，搅拌运输车运输，人工倒运入模，插入式振捣器振捣密实。

7 结语

该段边坡通过锚杆框架梁的施工，坡体未发现开裂、蠕动变形等斜坡滑移迹象，稳定性有了明显的提高。表明采用现浇钢筋混凝土格构的锚杆框架梁加固技术，达到了预期的设计效果。喷锚网格梁适用于黄土地区、岩质路堑边坡结构面发育不良、岩体破碎，不良地质体如浅层顺层地段，软硬质岩互层地段等路堑高边坡的坡面防护工程。是一种经济，快速，高效的防护方式，这种防护形式在高边坡防护的领域中可以推广应用。

[1] 李海光.新型支挡结构设计与工程实例[M].北京：人民交通出版社，2004.

[2] 程良奎，刘启琛.岩土锚固工程技术的应用与发展[M].万国学术出版社，1996.