铁路边坡防护中预应力锚杆的作用分析.pdf

鉴于预应力锚杆在铁路边坡防护中起着越来越重要的作用，并且得到了广泛的应用，文章在对预应力锚杆进行了概述后，分别对锚杆的结构、应用以及实例中施工技术进行了论述，并且还提出了锚杆施工中影响施工质量的问题及改善措施。

防止边坡发生滑移的方法一般有两种：一种是传统的削坡法，即通过改变边坡角来稳定边坡；另一种是比较实用，且具有重大的经济意义的增设支护结构法，即常用的锚杆加固法。由于后者较之前有着更为普遍的使用环境，同时经济、可靠，因此在近年的边坡防护中得到了广泛的应用，显示了明显的防护作用。在不同的地质条件下边坡的滑面多不相同，例如在粘性土质的边坡中，滑面一般为圆弧状；在砂性土质的边坡的滑面呈斜面；而在土质较硬的岩体中，滑面则与岩体的裂缝、节理以及断层相联系。

锚杆加固边坡是岩土锚固技术的拓展应用，通过锚杆来传递结构物的拉力或者保持开挖面的稳定，其作用可以简要的概述为：（1）在锚索以及锚杆的作用下，不仅为加固的地层起到了进一步的加筋目的，而且使之产生了压应力区；（2）增强地层的强度，有效的改善其力学性能：（3）由于地层与支护结构紧密的连接在了一起，形成了一个更为有利的复合体，承受更大的剪力以及拉力；（4）有效的提升抗剪强度，从而防止潜在滑移面发生滑移、坡体位移。鉴于这项技术在减轻结构物自重、安全可靠、节约建材以及社会、经济效益方面的优势，我国早在50 年代就使用岩石锚杆，特别是在60 年代开始将此技术应用于铁路、公路、隧道等。如今此技术的应用已经几乎涵盖了土木工程的各个领域，例如桥梁、码头、船闸、隧道、坝体以及边坡。

图1 锚杆结构示意图

根据锚杆是否预先施加应力可以将其细分为预应力锚杆以及非预应力锚杆，后者在锚固完成后不再施加其它的外力，锚杆自由的受力。具体施工中非预应力的锚杆采用Ⅱ、Ⅲ级别的螺纹钢，相应的其锚头也较为的简单。但在实际中为了达到更好的边坡防护效果，预应力锚杆在铁路的滑坡治理中更为广泛的应用，其设计、施工较之前更为的复杂。

锚杆与其它支护结构的配合使用

（1）钢筋混凝土面板与锚杆混合使用。这种结合方式适合于岩石类边坡，使用到的锚板可以根据具体的施工特点选择挂网喷射混凝土层或线浇筑板。而在由填方形成的直立土质边坡结构中可以将锚定板、混凝土板肋以及锚杆联合使用。

（2）在经过锚钉加固的边坡上，还可以通过增设抗拉构件而增强边坡的稳定性，这种方法尤其的适用于土质较为松散的边坡。

（3）混凝土框架与锚杆联合使用。这种结合方式主要的应用于直立的岩石切坡或较为陡峭的岩石边坡，可以灵活的选用预应力锚杆以及非预应力锚杆。

（4）锚杆配合钢筋混凝土桩联合使用。施工中可以选择排桩的埋设方式、锚杆的类型。

某工程所处地段地势起伏较大，岩性为强～弱风化的粉砂岩，紫红色，粉粒结构，巨厚～厚层状构造，泥质胶结，岩质较软，遇水崩解，且有顺层。存在着多处的高路堑边坡防护以及开挖工程，路段坡高最大值为25 米，适宜使用预应力锚杆。制定的方案为：采用混凝土框架与锚杆联合使用，锚杆体与水平面的夹角为20°第一级坡面的坡率为1：1.25，垂直高度10 米；以上2、3 级每一级高度8 米，坡率为1：1.50。

为了确保在钻孔的过程中发生边坡地质条件恶化的现象，选择使用无水干钻法，并且防止严重的塌孔事件，一旦发生要立即停止，并进行注浆。钻孔遵循回转钻进方式，并用泥浆保护钻孔。同时钻孔的方位要达到要求，及垂直误差不超过100mm，水平方向的误差不超过5mm。锚杆的使用前要进行螺纹的加工、防腐处理、断料等准备。放入锚杆之前检查钻孔是否堵塞，然后将锚体与注浆管一同放入钻孔进行注浆。注浆使用的浆材质量、注浆的工艺以及浆液的性能严重影响着注浆的效果。然后进行锚杆的张拉，控制力一般在520KN，以达到所需的预应力值，具体参数可根据拉拔试验所得，同时要在张拉的过程中选择适宜的张拉设备，以及在安装、标定、锁定荷载、测量精度方面进行质量把关。

5.注意事项尽管锚杆施工较为的简单，但是要保质保量的完成铁路边坡防护还是要从以下几个问题狠抓落实的：

（1）防腐蚀。由于锚杆在使用中一致的埋在岩土中，并且受到边坡的拉力，如果在施工中没有考虑到化学与电化学腐蚀以及氢脆等情况，就会在日后的短时间内发生锚杆断裂问题。因此要注意以下几点：首先要避免使用镀锌的绑扎材料，其次要使用经久耐用的隔离架，如钢制或者塑料制品；最后还要使用注意水泥的选用，使用抗硫酸盐水泥或者普通的硅酸盐水泥。

（2）为了避免在二次灌浆时出现地表面膨胀隆起的情况，要注意靠近地面的灌浆压力，一般注浆压力控制在0.2MPa。在灌浆结束后要等到砂浆的强度足够大再进行张拉。

经过锚杆加固的铁路边坡在日后的使用中很少发生变形或者滑移，充分的说明了预应力锚杆的边坡防护能力，达到了预期的目的。最后给出个人的一些体会：首先采用预应力锚杆可以将作用力均匀的分布在待加固的边坡，有着很好的地质、地形适应性；其次预应力锚杆施工过程不会对岩体产生破坏，施工干扰小，简单、安全；最后是锚杆的受力很可靠。相信随着锚杆技术的逐渐成熟和发展，它在铁路、公路等方面的应用会更为广泛，施工的难度会更低，防护效果会更佳。