房海勃

摘 要：预应力锚索技术作为一种新型边仰坡加固技术，具有技术先进，经济合理、安全可靠等特点，因此，在我国高速公路建设中被广泛应用。在此情况下本文从预应力锚索加固原理、锚索设计参数确定等方面，对预应力锚索加固边仰坡设计方法进行了详细分析，以供参考。

关键词：边仰坡;预应力锚索;加固设计

中图分类号：U416.14文献标识码：A

1 概述

随着国家交通发展战略不断推进，我国高速公路的建设也在不断增加。隧道工程作为交通系统的重要组成部分，是确保高速公路安全运行的重要因素。[1]但隧道进出口段往往由于地形地貌、地层岩性、地质构造等原因造成隧道洞口边仰坡的稳定性问题日益凸显。为了确保公路隧道边仰坡的稳定性，隧道洞口边仰坡采取有效的加固措施。

目前，研究隧道边仰坡的加固问题主要采用锚杆或锚索加固边仰坡时，解决边仰坡稳定性的问题及预应力锚索用于加固边坡的机理和方法。一般对隧道边仰坡稳定性进行分析，存在问题较多;抗滑桩支护多用于隧道边仰坡锚固，人工开挖时对岩体扰动大，变形大，导致岩体加固效果不理想，最终会产生失稳。[2]因此，隧道边仰坡采用预应力锚索加固越来越广泛应用。

2 预应力锚索的加固分析

岩土体边仰坡加固采用预应力锚索有显著的优越性。预应力锚索结构的优点是最大限度地利用岩土介质的内在强度和潜力，加强自承和自稳能力，主动加载用以改善工程结构的应力状态，提高受加固体的强度。[3]预应力锚固不仅改变了边坡的复杂应力状态，而且使边坡岩土体的整体稳定性和抗剪强度得到提高，因此起到了加固边坡的效果。滑动面上的应力分布以及稳定状态在锚固力作用下直接得到了改善，如图1所示。

Pl 为预应力锚索的锚固力增加的抗滑阻力增量，由计算得出[4]

Pl=Pwtanφ+Pm=Pd[sin（α+β）tanφ+cos（α+β）]（1）

τ=σ+σtgφ（2）

可以看出，通过滑动面上产生抗滑阻力Pm，和滑动面上的正应力Pm来提高滑裂面间的抗滑摩擦阻力。从而使被加固边仰坡的稳定性得到改善，阻止岩土体层的剪切破坏，是预应力锚索加固方法的主要力学作用。与其它支护措施相比有许多优势。增加了边坡岩体的整体强度和滑动面上的抗滑摩阻力，实现了边仰坡加固的目的。

3 预应力锚索加固边仰坡设计

3.1 预应力锚索加固设计流程

锚索的锚固材料，整体长度、锚固长度、最大锚固力大小等是锚索设计的关键因素。锚索的加固设计应考虑：（1）结合滑坡破坏几率采用随机搜索的方法确定最危险滑动面;（2）按照规范和试验数据确定滑动面岩体的抗剪强度;（3）利用最优决策分析原理确定锚索优化设计参数。其中包括锚索与水平面的倾角、锚索的极限抗拔力、锚固长度和锚索间距。其设计流程如图2所示。

3.2 锚索倾角

一般情况锚固效果比较好是将锚索布置与边坡滑动面垂直，在实际岩土体边坡工程中，锚索支护会产生垂直分布力，这会大大减少锚索相应的水平支撑力，所以设计的锚索倾角一般小于45°。

3.3 锚索锚固力

利用预应力锚索加固边坡时，锚索支护产生了许多复杂的应力，其中最主要的有沿滑动面产生了向上的抗滑阻力，及沿滑动面方向产生的法向阻力。设计锚固力Pt：

Pt=Fλsin（α+β）tanφ+cos（α+β）（3）

锚索的间距是由锚固半径、锚固段长度及锚杆的极限抗拔力设计值等多种因素共同决定的。锚索要达到锚固力设计值所需的锚筋与锚固砂浆间的锚固长度：

LgKNgπndgqg（4）

3.4 锚索长度

根据预应力锚索额结构特点及作用的不同，锚索的主体结构可分为锚固段、自由段以及外锚固段三部分，所以预应力锚索长度为内锚固段长度、锚索自然段长度、外锚固段长度之和。

4 结论

通过对预应力锚索对边仰坡加固的分析，提出了在目前工程中最安全且最有效的一种加固仰坡方法—预应力锚索加固，同时总结预应力锚索倾角、锚固力、長度主要参数设计计算理论。该方法能充分地发挥岩土体的自承能力，节省工程材料，减少支护结构的重量;其次是利用锚索支护能形成较大的坡度，可以减少土方开挖，有利于环保节能;能够大大降低造价。在边坡加固中具有显著的优势，对类似工程具有一定借鉴价值。

参考文献：

[1]张进增.石门隧道洞口仰坡加固设计研究[J].铁道建筑技术，2017（11）：84-87.

[2]胡志刚，徐维祥.聚类分析在隧道开挖变形速率中的应用[J].公路交通科技，2011，28（2）：97-102.

[3]王建权.预应力锚固技术在桥台加固中的应用[J].探矿工程，2011，38（8）：53-55.

[4]杨玉玲.边坡中锚索框架结构加固机理浅析[J].山西建筑，2011，37（12）：53-54.

[5]蔡晗.公路双洞隧道穿越高陡边坡加固对策研究[D].成都：西南交通大学，2014.