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【摘 要】依托笔者多年来在边坡失稳防治方面的现场施工经验，系统分析了目前预应力锚固技术的优点、使用条件及存在的主要问题，阐述了预应力锚索框架梁支护体系的作用机理和优点。最后系统分析总结出目前预应力锚索框架梁存在11类病害，详细说明了各种病害的破坏类型以及产生原因，旨在为从事边坡失稳防治工作的同行提供参考价值。
【关键词】边坡；预应力锚索；病害
对于山区高速公路，路基工程挖方数量大，路堑边坡高，地质比较差的地段一般采用预应力锚索地梁，以确保路基高边坡稳定[1]。锚索锚固技术的先进性、可靠性、经济性已得到公认[2]。
1 预应力锚索技术
1.1 预应力锚固技术的优点
①能充分发挥高强钢材、钢丝、钢绞线等材料的良好性能；
②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；
③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；
④确保工程施工的安全及岩土体的长期持续稳定，约束其变形。
1.2 预应力锚索的适用条件及主要问题
（1）预应力锚索的适用条件
技术上，预应力锚索可用于加固一般岩土质的边坡、滑坡和危岩，包括土质滑坡。
但在以下条件时，其应用和功效受到限制：
①当滑动面较陡时，尤其对陡倾的危岩。
②当滑体很厚、锚索自由段过长时。
③当下滑力过大、滑体十分松软时。
④当滑床为松软土体时。
（2）预应力锚索的主要问题
①预应力衰减问题。加固松散体的锚索的预应力衰减是有限的、可控的和可弥补的，在规范施工的条件下，对预应力锚索的长期有效性的耽心是不必的。
②钢绞线腐蚀问题。对化学腐蚀，由于采用了钢绞线防腐除锈、塑料套裹护、水泥砂浆裹护三道措施，问题基本解决。现最关注的是应力腐蚀，即钢绞线长期处于高拉应力状态下产生缺损进而组成钢绞线的钢丝产生破断的问题。由于预应力锚索面世仅数十年，作为百年大计的抗滑工程，尚未全程经受检验，因此目前应以加大锚索钢绞线的安全储备、规范张拉工艺来应对。
③锚固段设计问题。锚索设计中以剪应力沿锚固段全长均匀分布，采用平均粘结强度来计算锚固段的长度。但事实上，剪应力在锚固段并非均匀分布，而是呈单峰曲线状分布，按剪应力均布计算锚固段长度趋于不安全。
④锚索施工问题。包括松散体中跟管钻进问题，深长锚孔钻进的纠偏问题，扩孔与二次注浆问题，张拉与锁定工艺问题。
2 预应力锚索框架梁
2.1 预应力锚索框架梁作用机理
预应力锚索框架梁结构，人为地向锚索施加预应力，把可能滑落的岩土与内部深处稳定的岩体联接起来，增加松散岩土的滑落阻力。并且各锚索之间并不是孤立的，而是通过坡面框架梁的联接作用形成一个整体，穿透松散岩土体内部，从而阻止整个边坡的失稳。
预应力锚索框架梁结构，是将紧固头锚固到外部框架上，锚固力先作用在外部框架梁上，再经过外部框架梁传递给被包裹的松散岩土体，致使被包裹的松散岩土体内部产生附加应力，改变了松散岩土体的原始应力状态，从而起到加固边坡的作用。
2.2 预应力锚索框架梁结构的优点
（1）预应力锚索框架梁结构能有效防治边坡失稳
预应力锚索框架梁结构，把吨位级别的锚索打入深部稳固的岩体之中，并通过坡面框架梁施加预应力，防治松散岩土内部变形破坏。另外，坡面外侧的钢筋砼框架梁，牢牢托紧表层松散岩土，有效防止表层松散岩土滑落。
（2）方便绿化，有利环境
处于边坡外侧的框架梁根据外观形态，可以分为方格形形式、人字形形式、拱形形式等，
这些框架梁不但本身形态美观，而且可以在框架的空隙间种植植被，不但绿化了坡面、掩盖了施工痕迹，而且十分有效地阻止了坡面的水土流失，从而阻止了坡体内预应力的大幅下降。
（3）山区民居周围的边坡众多，但受各种现实条件的限制，难于把各个边坡的地质情况勘察清楚，地质情况的不完整会导致边坡防治的相关设计不准确或失误，在施工过程中，必须采用动态地设计，及时调整不合理的设计。在预应力锚索施工过程中，可以根据钻孔情况，及时了解到边坡内稳定岩体发育深度和规律。利用这些实时可靠的地质资料，随时来修改先前不恰当的设计。另外，处于边坡外侧的锚索框架，可以改变锚索数量以及锚固深度，改变锚固力大小，使设计变得简单而又易于实施。
3 预应力锚索框架梁的病害
3.1 病害类型
根据预应力锚索框架缺损病害发生部位的不同，可以分为预应力锚索缺损、框架缺损、边坡地基缺损及坡面防护措施缺损四种。详细分类如图1所示。
②预应力锚索注浆体与岩土界面破坏可能是施工时注浆质量等缺损导致，也可能是设计不当造成，如实际的锚固力小于设计锚固力。对于锚固段岩土体剪切破坏，大多是设计不当造成。
（3）预应力锚索长度不够
破坏方式：预应力锚索框架整体“坐船”下滑。
病害原因：
预应力锚索的锚固段没有深入到稳定岩体中或者深入到稳定岩体的长度不足，起不到加固边坡的作用，或者加固效果不好。这种病害除了施工时预应力锚索的长度达不到设计长度外，大多数情况是由于设计人员对边坡病害体的范围估计不足或不当。
（4）锚头缺损
病害原因：
①锚头承压板破坏
锚头下的钢垫板受局部承压变形，主要原因是垫板厚度不足、刚度不够、套管孔径大、垫板下砼表面凹凸不平等，大都是施工质量不合格造成。
②锚墩破坏
a、砼垫板受力面积过小、受力过于集中。
b、砼垫板没有配置钢筋或配置钢筋数量不足。
c、垫墩砼养护期较短，砼强度不足，过早张拉预应力锚索而使垫墩砼被压坏。
（5）框架梁抗弯能力不足
病害原因：截面最大弯矩处梁的弯矩超过了抗弯能力发生弯曲破坏。
（6）框架梁抗剪能力不足
框架梁的剪切破坏主要是由于截面砼的强度和箍筋数量不够。
（7）框架梁裂缝超限
框架梁弯曲裂缝超过允许范围。
（8）框架悬空
病害原因：框架梁底部土体发生变形破坏、框架梁悬空、框架发生下挫变形、下部锚头失去预应力。
（9）框架凹陷
病害原因：土体强度较低或框架截面尺寸偏小，在锚索拉力作用下，框架下地基承载力不足导致土体变形较大，造成框架陷入土体。
（10）框架坡面防护措施被雨水冲刷
没有采取封闭的坡面防护措施，如植草防护等。
（11）框架内发生局部坍塌
由于地下水、地表水的作用，或坡率较
【关键词】边坡；预应力锚索；病害
对于山区高速公路，路基工程挖方数量大，路堑边坡高，地质比较差的地段一般采用预应力锚索地梁，以确保路基高边坡稳定[1]。锚索锚固技术的先进性、可靠性、经济性已得到公认[2]。
1 预应力锚索技术
1.1 预应力锚固技术的优点
①能充分发挥高强钢材、钢丝、钢绞线等材料的良好性能；
②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；
③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；
④确保工程施工的安全及岩土体的长期持续稳定，约束其变形。
1.2 预应力锚索的适用条件及主要问题
（1）预应力锚索的适用条件
技术上，预应力锚索可用于加固一般岩土质的边坡、滑坡和危岩，包括土质滑坡。
但在以下条件时，其应用和功效受到限制：
①当滑动面较陡时，尤其对陡倾的危岩。
②当滑体很厚、锚索自由段过长时。
③当下滑力过大、滑体十分松软时。
④当滑床为松软土体时。
（2）预应力锚索的主要问题
①预应力衰减问题。加固松散体的锚索的预应力衰减是有限的、可控的和可弥补的，在规范施工的条件下，对预应力锚索的长期有效性的耽心是不必的。
②钢绞线腐蚀问题。对化学腐蚀，由于采用了钢绞线防腐除锈、塑料套裹护、水泥砂浆裹护三道措施，问题基本解决。现最关注的是应力腐蚀，即钢绞线长期处于高拉应力状态下产生缺损进而组成钢绞线的钢丝产生破断的问题。由于预应力锚索面世仅数十年，作为百年大计的抗滑工程，尚未全程经受检验，因此目前应以加大锚索钢绞线的安全储备、规范张拉工艺来应对。
③锚固段设计问题。锚索设计中以剪应力沿锚固段全长均匀分布，采用平均粘结强度来计算锚固段的长度。但事实上，剪应力在锚固段并非均匀分布，而是呈单峰曲线状分布，按剪应力均布计算锚固段长度趋于不安全。
④锚索施工问题。包括松散体中跟管钻进问题，深长锚孔钻进的纠偏问题，扩孔与二次注浆问题，张拉与锁定工艺问题。
2 预应力锚索框架梁
2.1 预应力锚索框架梁作用机理
预应力锚索框架梁结构，人为地向锚索施加预应力，把可能滑落的岩土与内部深处稳定的岩体联接起来，增加松散岩土的滑落阻力。并且各锚索之间并不是孤立的，而是通过坡面框架梁的联接作用形成一个整体，穿透松散岩土体内部，从而阻止整个边坡的失稳。
预应力锚索框架梁结构，是将紧固头锚固到外部框架上，锚固力先作用在外部框架梁上，再经过外部框架梁传递给被包裹的松散岩土体，致使被包裹的松散岩土体内部产生附加应力，改变了松散岩土体的原始应力状态，从而起到加固边坡的作用。
2.2 预应力锚索框架梁结构的优点
（1）预应力锚索框架梁结构能有效防治边坡失稳
预应力锚索框架梁结构，把吨位级别的锚索打入深部稳固的岩体之中，并通过坡面框架梁施加预应力，防治松散岩土内部变形破坏。另外，坡面外侧的钢筋砼框架梁，牢牢托紧表层松散岩土，有效防止表层松散岩土滑落。
（2）方便绿化，有利环境
处于边坡外侧的框架梁根据外观形态，可以分为方格形形式、人字形形式、拱形形式等，
这些框架梁不但本身形态美观，而且可以在框架的空隙间种植植被，不但绿化了坡面、掩盖了施工痕迹，而且十分有效地阻止了坡面的水土流失，从而阻止了坡体内预应力的大幅下降。
（3）山区民居周围的边坡众多，但受各种现实条件的限制，难于把各个边坡的地质情况勘察清楚，地质情况的不完整会导致边坡防治的相关设计不准确或失误，在施工过程中，必须采用动态地设计，及时调整不合理的设计。在预应力锚索施工过程中，可以根据钻孔情况，及时了解到边坡内稳定岩体发育深度和规律。利用这些实时可靠的地质资料，随时来修改先前不恰当的设计。另外，处于边坡外侧的锚索框架，可以改变锚索数量以及锚固深度，改变锚固力大小，使设计变得简单而又易于实施。
3 预应力锚索框架梁的病害
3.1 病害类型
根据预应力锚索框架缺损病害发生部位的不同，可以分为预应力锚索缺损、框架缺损、边坡地基缺损及坡面防护措施缺损四种。详细分类如图1所示。
②预应力锚索注浆体与岩土界面破坏可能是施工时注浆质量等缺损导致，也可能是设计不当造成，如实际的锚固力小于设计锚固力。对于锚固段岩土体剪切破坏，大多是设计不当造成。
（3）预应力锚索长度不够
破坏方式：预应力锚索框架整体“坐船”下滑。
病害原因：
预应力锚索的锚固段没有深入到稳定岩体中或者深入到稳定岩体的长度不足，起不到加固边坡的作用，或者加固效果不好。这种病害除了施工时预应力锚索的长度达不到设计长度外，大多数情况是由于设计人员对边坡病害体的范围估计不足或不当。
（4）锚头缺损
病害原因：
①锚头承压板破坏
锚头下的钢垫板受局部承压变形，主要原因是垫板厚度不足、刚度不够、套管孔径大、垫板下砼表面凹凸不平等，大都是施工质量不合格造成。
②锚墩破坏
a、砼垫板受力面积过小、受力过于集中。
b、砼垫板没有配置钢筋或配置钢筋数量不足。
c、垫墩砼养护期较短，砼强度不足，过早张拉预应力锚索而使垫墩砼被压坏。
（5）框架梁抗弯能力不足
病害原因：截面最大弯矩处梁的弯矩超过了抗弯能力发生弯曲破坏。
（6）框架梁抗剪能力不足
框架梁的剪切破坏主要是由于截面砼的强度和箍筋数量不够。
（7）框架梁裂缝超限
框架梁弯曲裂缝超过允许范围。
（8）框架悬空
病害原因：框架梁底部土体发生变形破坏、框架梁悬空、框架发生下挫变形、下部锚头失去预应力。
（9）框架凹陷
病害原因：土体强度较低或框架截面尺寸偏小，在锚索拉力作用下，框架下地基承载力不足导致土体变形较大，造成框架陷入土体。
（10）框架坡面防护措施被雨水冲刷
没有采取封闭的坡面防护措施，如植草防护等。
（11）框架内发生局部坍塌
由于地下水、地表水的作用，或坡率较