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岩土锚固技术是运用锚杆附近岩土层抗剪强度传送土体拉力或使土层开挖层安全稳定的一种技术。岩土锚固工程技术是一种把受拉杆件埋进岩土层，进行边坡加固的技术。站在力学角度分析，锚杆是能够抵御岩层被破坏剪切、可以抵抗倾倒、防止山体水平位移或竖向位移、消除各种差异变形沉降、控制岩体塌落与变形的加固边坡技术。岩土锚固技术可以使锚固层形成压应力区，形成岩土层加筋作用，提高岩土层总强度。锚杆将岩土层和防护层有效连接到一起形成复合结构，其承担土压力，最终增强岩土剪力能力与承受拉力。
2水利工程的具体施工技术
要全面开展水利工程建设工作，一定要重视建设过程中的质量管控工作。先确保工程施工队伍具有良好施工技术水平，根据工程标准要求施工，进而保证工程建设顺利完成。
2.1岩土锚固技术的作用条件
建设水利工程运用岩土锚固技术前，一定要充分做好各项准备工作，具体要按照工程设计要求，勘查工程施工现场，特别注意检测工程环境条件及土层情况，再合理的选取施工工具。施工前，把所有施工工具、施工器械送至施工现场，确保施工工具齐全，全面检查施工材料，当发现材料存有问题时，及时采取有效措施给予解决，进而从本质上解决施工过程中可能出现的各种质量问题。工程施工时，加大技术监督管理工作力度，时刻监督现场施工情况，促使岩土锚固技术的顺利应用。
2.2锚固操作工艺
锚固工艺和锚杆种类具有紧密联系，岩土锚固技术中的锚杆有很多种类别，根据锚杆是否需要提前施加应力分为非预应力锚杆与预应力锚杆；根据锚杆运用对象分为土层锚杆与岩石锚杆；根据承载机理，分为复合型锚杆、拉力型锚杆及压力型锚杆。锚杆主要有锚头、自由段和锚固段组成。锚杆施工主要有制造孔洞、制作和安放锚杆、灌注浆液、张拉与锁定锚杆。实际水利工程中，常用的锚杆有管缝式锚杆、机械式锚杆、灌浆式锚杆及楔缝式锚杆。自钻式锚杆也叫自进式锚杆，它是把锚杆安装、钻孔和注浆组合为一体的锚杆。灌浆式锚杆运用树脂或是水泥砂浆把拉杆粘结在钻孔内，运用锚杆粘结力、固结浆液和岩层与浆液的粘结力锚固岩层。关于锚杆钻进技术的运用，如果岩体较完整，可以选择浅孔冲击式的钻机，这样不仅有效而且十分经济，如果岩体已有破碎现象，则适合运用回转式钻机，钻进过程中配合使用一些套管工艺。如果要对卵石层岩体进行钻孔，考虑其塌孔现象较严重，可以先把钻杆打进岩层后再注入浆液。
2.3布置锚杆和安装锚杆
布置锚杆和安装锚杆前，必须先确定所有部件对应位置，进而才能保证安装过程中，各部分良好的衔接在一起。安装时必须严格监督安装质量，避免由于安装不良导致工程质量存有缺陷。锚杆布置工作有一些具体要求：锚杆上下层排距控制在3米以内；边坡最上排锚杆固段岩土厚度大于3米；倾斜锚杆倾角在15-45度之间，同层锚杆距离在2米左右。安装锚杆过程中为保证锚杆在钻孔中心位置，锚杆外表面要装设隔离架、限位器。定位器间距在自由段2.5米，在锚固段2米处，锚杆的钢筋要始终保持顺直、平直、没有油污。
2.4锚孔灌注浆液
进行锚孔灌浆时，注浆材料一定要根据规定经过必要的检验，确保材料符合工程设计要求，在开始注浆作业与中途停止很长时间再施工时，要用水泥稀浆或水注浆管路及注浆泵。进行一次低压灌注浆液时不能封闭孔段，灌注浆液管采用塑料材质管，塑料管伴随锚杆体共同进入到孔内，再注入浆液，控制注浆压力在0.8MPa以内。一次高压灌注浆液时，要运用隔离塞将孔段封闭，将小排气管隔离塞里，先利用管孔底部做低压注浆，利用排气管及时排除封闭段空气，排气直至没有气泡浆液排出为止，最后封闭排气管，进行高压灌注浆液，确保浆液充分深入挤密孔壁或底层，和低压灌浆相比，高压灌浆更能够提高锚固力。进行二次高压注浆就是把锚杆的非锚固段和锚固段分成两次来分别进行灌注。
2.5锚索
运用岩土加固技术时一定会利用锚索，锚索是岩土加固技术的重要组成部分。锚索是承受拉力的关键结构，具有一定稳定作用，能够避免建筑物发生严重变形。运用岩土锚固技术是加固体外表面张拉形成预应力，进而实现稳固的目的并避免其发生变形。锚固技术中的锚索技术有两种，即：无粘连的预应力锚索和有粘连的预应力锚索，它们在水利工程的岩土锚固技术中都能得到运用，具体是要结合工程实际建设需要来进行选择，进而才能确保工程建设质量。预应力锚索按照锚固体受力状态，可以分成承压型锚索与摩擦型锚索两类，根据钢筋传力特征和结构，分为压力型锚索、拉力型锚索及荷载分散性锚索。
3岩土锚固技术的一些问题
目前我国运用的岩土锚固技术存有三方面问题，第一，锚固有关机理认识较低。要尽快发展岩土锚固技术，必须不断完善锚固机理，但我国目前锚固机理方面薄弱。锚固机理关系到锚固对单根锚杆受力问题及对岩土体加固作用影响，虽然有很多关于锚固作用的阐述，但绝大多数都是牵强的。第二，锚固理论和实践严重脱节。根据目前实践应用情况看，岩土锚固工程实际运用过程中很少时候能够真正将理论和实际有效结合起来，这严重制约着岩土锚固技术发展。因此，要发展锚固理论和实践有效结合，进而才能促使锚固技术更好的发展。第三，保证工程施工质量的意识不高。由于锚固工程具有很强隐蔽性，当其质量方面出现问题时，难以迅速找出问题原因，这就使岩土锚固技术存有许多问题，因此，要保证锚杆充分发挥其作用，必须保证施工质量，实际施工时，注重机械化施工方法的运用，严格控制人为操作方面出现错误，进而保证施工质量。我国的岩土锚固技术还处在初级阶段，有关理论方法还不够成熟，一定要不断探索锚固技术发展措施，例如：发展配套锚固施工工具，锚固工艺和锚杆结构的多样化、强化工程施工质量控制工作、降低预应力锚索应力损失等。
4运用岩土锚固施工技术时的注意事项
预应力锚索施工属于隐蔽性极强的岩土工程，它的技术难度非常高，工艺也十分复杂，所以，很多非专业的施工队伍很难确保工程施工质量，运用该技术进行水利工程施工时，必须安排施工资质较高、施工经验丰富的专业队伍进行施工。锚固工程施工过程中，施工变形预报工作和监测工作非常重要，通常情况下，要运用专业仪器与地表简易观测法进行监测，必要时定期进行动态预报，施工变形预报和监测，进而对动态设计发挥指导性作用，保证工程安全施工。
5结束语
关键词：岩土锚固；锚杆；抗拔
中图分类号：TU74 文献标识码：A
一、引言
岩土锚固技术是将受拉杆件的一部分固定在岩土体中，必要时可对杆件施加预应力，另一部分与工程结构物连接，用来承受结构物产生的拉力或者对于岩土体进行加固，以保持结构物和岩土体的稳定同时改善岩土体的受力状态。
灌浆锚杆是目前在工程中应用最为广泛的锚杆之一，1958 年是由德国 Bauer特种地下工程公司发明并首先将这项技术应用到了加固挡墙的工程中[1]，起到了非常好的效果。
高铝水泥是近年来出现的一种新型灌浆材料[2]，在-10℃的低温下，这种灌浆材料也可以充分的固结，因此为锚杆在永冻土层基础的施工提供了条件，此外各种添加剂也逐渐在灌浆锚杆中应用增强了锚杆的适用性。
在灌浆技术出现后的两个多世纪中，灌浆技术以及灌浆材料有了长足的进展，从最开始的单一化发展到现在灌浆材料种类繁多适用范围广，施工技术多种多样，基本可以满足各种地基工程，使得现在城市里地铁基坑的开挖、软土上修建超高层成为可能[3]。经过多年的发展锚固技术也得到很大提高，多种先进锚固技术的发明使得锚杆的应用范围更加广泛，性能也更加优越。
(一) 单孔复合锚固技术。传统的全粘结式锚固技术虽然施工简单，但存在一定的缺点，当锚杆受到上拔荷载时会在顶端产生严重的应力集中，只有距载部位较近的锚杆有很大的侧摩阻力，随着距离荷载位置的增加侧摩阻力会急剧下降，而且锚杆的应力也会随之急剧的下降，当荷载传至固定端长度最远之前，上部的锚杆体与灌浆体或灌浆体与土体之间产生了相对位移，从而导致了粘结破坏，因此无法充分发挥整个锚杆体的强度。为了改善锚杆的受力性能，冶金部建筑研究总院等单位成功研制单孔复合锚固技术，在一个锚孔中设置多个锚杆单元，这些单元之间是相互独立的，每个锚杆有独立杆体、锚固体和自由长度，而作用荷载时也是通过对于每个锚杆进行分别张拉，并且通过补偿张拉(补偿各个锚杆单元由于自身的差别导致在相同荷载下产生位移差)以达到每个锚杆受到几乎相同的荷载[4, 5]。
单孔锚固复合技术根据受力类型不同主要可以分为拉力分散型和压力分散型两类。与传统的拉力型锚固技术相比有其显著的优越性：
1.克服了锚杆随着长度的增加荷载无法得到有效传递的缺点，使得每个锚杆都能比较均匀的承受荷载，大幅度提高了锚杆的抗拔力，同时也减小了锚杆在荷载作用下的位移。
2.可以使得锚杆在各种土层中都能充分的发挥自身的强度并且充分利用土体的强度。
3. 密实性很好，不易发生开裂，对于锚杆形成了多层的保护，大幅堵增强了锚杆的耐久性。
(二) 旋喷灌浆扩底技术。通过高压喷射原理在锚固段范围内对土体进行切割扩孔并且用水泥浆置换填充，形成一个圆柱状的扩大头，充分的发挥扩大头的端承作用，极大的提高了锚杆的抗拔力[6]。
(三) 预应力锚固技术。这项技术最早产生于英国，充分利用了钢材的抗拉强度高，增强了岩土体的强度及自身稳定性，有效的利用了土体的潜力，同时可以节约工程成本保证了工程的安全性，从而成为提高岩土稳定性的最为经济和有效的一种途径[7]。
二、研究现状
锚杆在现在的岩土工程加固方面应用十分广泛，但不同的工程情况对于锚杆的要求也有区别，因此随着锚杆技术的发展，根据实际工程中的需要逐渐产生了适用于不同环境的新型锚杆。
（一） 快硬水泥锚杆
快硬水泥锚杆类似与普通的灌浆水泥锚杆类似，它也是粘结式锚杆的一种，施工之前先将水泥加水搅拌三分钟左右，然后将水泥灌注到锚杆的底部很快凝结[8]。对于这项技术的使用美国、法国等国家已经非常成熟并且进入批量发展的阶段。我国近几年来对于这种新型锚杆的研究也有了很大的进展，煤炭科研院建井所已经研制成功并进行了少量的试生产。
（二） 二次高压灌浆锚杆
这种方法是在第一次注浆体形成 5MPa 左右的强度时，采用特殊设备进行压力达 3～3.5MPa 的二次注浆，使得原来的注浆体产生贯通的裂缝，二次注浆液深入土层中，这样不但提高了注浆体的抗剪能力，同时也增大了注浆体与土体的接触面积，有效的提高了锚杆的抗拔力[9]。
（三） 让压锚杆(屈服锚杆)
在传统的粘结式锚杆中，当作用在锚杆上的荷载达到了锚杆的极限承载力时，锚固体和土体之间的接触面就会产生相对滑移导致侧摩阻力急剧减小或者锚杆体本身屈服甚至断裂，锚杆的锚固力的达到峰值以后会急剧下降甚至完全消失，导致锚杆失效；而让压锚杆能够克服这一点，在锚杆达到极限荷载时，能够保证抗拔力不变的情况下不发生断裂破坏，甚至在发生较大位移的情况下可以保持锚固力[8]。这种锚杆主要通过两种方法对传统锚杆进行改进，一种方法是对锚杆体的结构进行改变：①比较简单的方法是在锚杆体的垫板和螺母间加入弹簧垫片，这种方法施工简单，但其所能承受的抗拔力也较小并且让压效果较差。②将一些钢珠放入一个内部为锥形的套筒中，当锚杆在荷载作用下发生位移时会将钢珠不断的拉入套筒从而增加了锚杆和套筒的摩擦力，平衡不断增加的荷载，这种方法的让压性能较好，锚固力可以达到 200kN～250 kN。但这两种方法的缺点在于钻孔直径较大、成本高。另外一种方法是改变锚头的结构。①摩擦滑移锚杆，这种锚杆是在锚头处设置楔形体装置，锚杆随着荷载增加产生的滑移使得楔形体越拉越紧直到阻止锚杆的移动。②可伸长的滑动锚杆，特殊钢制成起剪切作用的凸块，锚杆体套有一根钢管，并将灌浆材料注入钻孔和套管以及锚杆体与套管之间，使得所有构件凝固在一起。当锚杆受到较大荷载时，剪切凸块通过旋转剪碎树脂砂使锚杆伸长，可以产生比较大的滑动距离并保持恒定的阻力。
（四） 螺旋锚杆
螺旋锚杆最早在桩基触探实验中作为反力装置而使用，这种锚杆通过作用旋转力矩而钻入土体中。它的优点在于成本低、施工速度快，并且施工时未对土体施加震动，所以土体受到扰动性较小强度不会减弱，而且施工结束后能立刻承受荷载。而且对于一些临时性的工程，可以进行重复利用[8]。
（五）可回收锚杆
可回收锚杆主要应用在一些临时性建筑中，锚杆使用完毕以后可以进行回收重复使用[10]。这种锚杆与传统锚杆的形式和施工方式并无太大差别，只是采用了特殊的锚杆、灌浆体以及承载体，但这种方法还处于研究阶段。这种锚杆主要可以分为以下三类：
1.机械可回收锚杆。在锚杆施工时，将在锚杆体上设置一个连接装置，当锚杆使用完毕时，在锚杆上作用反向荷载使得锚杆和连接装置脱离从而被拉出回收。
2.力学式可回收锚杆。在锚杆体和灌浆体之间采用特殊材料设置隔层，回收时直接拉出便可。
3.化学式可回收锚杆。在锚固段设置爆破装置，使用完毕后引爆爆炸装置将其回收。
（六）自钻式注浆锚杆
自钻式注浆锚杆将带有钻头的杆体直接作为锚杆，当锚杆钻到所需深度时直接灌注水泥浆进行锚固[8]。在一些比较松散的土体或者岩层中应用较广，因为这类地层成孔较为困难，钻孔过程中易发生坍塌。
（七）塑料锚杆
塑料锚杆主要有塑料锚杆和玻璃钢锚杆两种。玻璃钢锚杆采用玻璃纤维对作为增强材料，运用拉挤成型的方法制成，它的优点是成本低、可弯性和抗腐蚀性较好，可以在一定程度上取代金属锚杆，比较适用于煤矿巷道的施工中[11]。塑料锚杆并非完全由塑料制成，而是塑料和金属杆体的复合体。这种锚杆的优点是成本低、重量轻、节约钢材、抗腐蚀性好，并且抗拔力可以达到200～300kN。
（八） 分散压缩型锚杆
分散压缩型锚杆的主要特征是：通过采用多个承载体以及对锚固体施加压缩应力，把传递到地层周围的粘结摩阻力峰值控制到了最低的限度[11]。
三、结语与展望
随着沿海地区经济的发展，在软土甚至淤泥质土中应用抗拔锚杆也是现在工程发展的一个重要方向。本文参考国内外文献，对岩土锚固技术进行了系统总结, 并对今后的研究提出展望。总结如下:
近几年来少数工程在软土中采用了旋喷灌浆型锚杆，使得锚杆的锚固力大幅
度提高，但采用这种方法的工程很少，并且在确定抗拔力方面完全都是根据实验而得到，需采用有限元分析作深入具体的研究。
实际工程中的土层由于地质条件的不同会产生分层，且每层土之间会有较大差别，因此需要进一步的研究不同土质对于各种锚杆的影响。
目前的研究成果大多针对单根锚杆，而实际工程中很少采用单根锚杆，往往是作为锚杆群来使用，锚杆之间又会产生互相影响，所以锚杆群的应用有待深入分析研究。
参考文献：
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关键词：锚固工程 预应力状态 检测 补偿 原理 方法
1.概述
自上世纪50年代我国在工程领域首次应用锚固工程以来，大量锚固工程应用在铁路、交通、市政、水利、港口码头、冶金矿山及地下工程等领域，发挥着重要的作用。随着工程应用规模的不断扩大，有关锚固工程的研究工作也取得了大量成果，锚固机理研究逐步深入完善，各种锚固新结构也不断研制成功并付诸实践。
然而，目前国内外主要集中研究锚固工程的锚固机理和锚固结构，对于锚固工程的运营效果却很少关注。工程实践证明部分锚固工程运营一段时间后，在各种不利因素的综合作用下，时有发生锚固效果失效或突然破坏事故。为此，开展对锚固工程预应力状态进行检测及补偿方面的研究工作，对于探明锚固工程运营状况、延长锚固工程使用期限、提高锚固效果等方面具有重要的意义。
2.检测原理
2.1 锚固工程的作用机理及影响因素
锚固工程结构主要可分为锚固段、自由段和外锚体三部分，目前应用较广的锚固工程，按锚固段结构形式对锚固工程结构分类为普通拉力型锚固工程、普通压力型锚固工程、拉力分散型锚固工程、压力分散型锚固工程以及拉压分散型锚固工程。概括起来，其作用机理的核心可简化为：
（1）
式中：――锚固荷载，KN；
――外锚荷载，KN。
其中作用为锚固段内孔周岩土层与锚固体之间粘结剪应力 为锚固结构作用在反力结构上的荷载（即锁定荷载F），锚固工程结构及作用原理见图1。
图1 锚固工程结构及作用原理示意图
关于锚固段内孔周岩土层与锚固体之间粘结剪应力的分布形式，通常分为工程简化公式和数值理论公式两类。工程简化公式为：
(2)
式中：D――锚孔直径，m；
――锚固段长度，m。
数值理论公式则按拉力型和压力型分别为：
拉力型：（3）
式中：P――张拉端所施加的轴向拉拔荷载，kN；
――锚孔半径，m；
t――与锚固体、孔周地层的剪切模量、泊松比有关的刚度系数，且
（4）
――孔周地层的泊松比；
――分别为锚筋体、胶结体和孔周地层的弹性模量，MPa；
――分别为锚筋体、胶结体和孔周地层的截面积，m2；
压力型：(5)
(6)
(7)
式中：F――张拉端所施加的轴向拉拔荷载，kN；
――岩土体的内摩擦角，°；
――岩土体泊松比。
――锚筋体的弹性模量，MPa；
E――岩土体弹性模量，MPa；
Z ――锚固段内沿孔轴方向任一点与孔底的距离，m。
2.2 预应力检测原理
锚固工程作用时，其自由段仍能自由伸长，张拉荷载通过锚具和夹片锁定传递至反力结构上。因此，当在外锚体夹片外端施加荷载 F时，其施加过程理论上可分为三个阶段：
⑴ 当时，锚固结构无变化，夹片外露锚筋体无变形；
⑵ 当时，锚固结构处于临界应力平衡状态；
⑶ 当时，锚固荷载增加，自由段发生伸长变形，夹片外露锚筋体伸出。
显然，锚筋体自由段发生变形或夹片外露锚筋体伸出变形的起点对应的荷载即为该锚固结构对应的预应力状态。
3 检测技术
3.1 预应力检测方法
根据上述预应力检测原理，可实现对锚固工程的预应力状态进行检测。检测方法如下：
⑴凿除外锚体封锚砼，清理锚筋体，打磨外锚体周围反力结构表面。要求锚筋体清洁干净，锚筋束之间无杂物；打磨的反力结构表面平整且其面积应能满足安装张拉加载设备的需要。
⑵采用专用连接器接长锚筋体并安装张拉加载设备和数据记录仪器，然后启动设备和仪器，检验设备及仪器满足正常工作性能。
⑶分别按锚固荷载的20%、40%、60%、80%、100%分级缓慢匀速加载，分级加载之间稳压2～5min，加载过程中自动记录荷载F～锚筋体伸长量曲线。
⑷当荷载F～锚筋体伸长量曲线出现明显拐点时，加载至该级荷载即可停止张拉加载操作，完成预应力检测操作。
3.2 预应力状态分析方法
根据上述预应力检测记录曲线，可反映出四个阶段：
⑴张拉设备密贴阶段：表现为荷载增加很小而位置有明显增加，这是由于张拉设备仪器安装时存在间隙，施加少量荷载后即克服该间隙而密贴。
⑵张拉设备施加荷载阶段：表现为荷载增加很大而位移基本不变或微量增加，因为张拉设备施加与外露锚筋体上的荷载小于原锁定荷载，所以锚固结构主体未变形。
⑶克服摩阻阶段：表现为荷载呈振动曲线而位移增加，因为存在锚圈摩阻及锚筋体与注浆体之间的摩阻，在张拉荷载克服锁定荷载之前，摩阻力与锁定荷载同向而与锚固荷载反向；当张拉荷载克服锁定荷载之后，摩阻力变为与锚固荷载同向而与张拉荷载反向，受摩阻力反向改变的影响，张拉荷载表现为振动曲线。
⑷锚筋体弹性变形阶段：表现为张拉荷载增量与位移增量近似呈直线关系，此时张拉荷载克服摩阻力，荷载增量直接作用在锚筋体上，引起锚筋体发生弹性变形。
显然，锚固工程的实际预应力应为⑶、⑷两阶段的交点所对应的荷载，典型锚固工程预应力状态检测曲线见图1（图中状态直线对应的荷载即为锚固结构的锁定荷载）。
图1 典型锚固工程预应力状态检测曲线
4.补偿技术
4.1 预应力补偿方法
⑴确定荷载补偿标准。锚固工程运营一段时间后，其孔周岩土层物理力学性质可能发生变化，另外受地层及锚筋体材料蠕变影响以及锚筋体的腐蚀作用等，都将改变原设计荷载水平。因此，在对锚固工程进行预应力补偿之前，需先按普遍代表性的原则选取一定数量的锚固工程（一般不少于3根）进行破坏试验，若试验荷载达到极限荷载状态则可按原设计荷载确定补偿荷载，否则应将破坏荷载代替极限荷载再按有关规范确定补偿荷载标准。
⑵施加张拉荷载进行补偿。根据前面确定的补偿荷载按规范张拉规程进行分级补偿张拉，同时记录张拉资料。
⑶锚固工程结构的防腐及保护。补偿荷载张拉完成后，张拉设备卸荷并拆除张拉设备，然后采用黄油或其它防腐剂涂抹于锚筋体外露段，最后再用与反力结构同标号的混凝土封锚保护。
4.2 辅助补偿措施
锚固工程主要是通过主动加载维持被加固岩土体的稳定性，当补偿后的锚固工程无法达到原设计状态或经计算补偿后的锚固工程仍无法满足被加固岩土体稳定性的要求时，需要采取其它辅助补偿措施，一般辅助补偿措施有以下几个方面：
⑴反力结构补强。在反力结构内植钢筋并采用同标号或高标号混凝土增加截面尺寸，或者通过注浆等措施提高反力结构底面地基的强度。
⑵提高岩土体物理力学指标。通过设置地下水排除措施（例如仰斜排水孔、集水井以及排水隧洞等）疏干锚固段地层地下水或对锚固段地层进行注浆，以提高锚固段岩土体的强度，增强该部分岩土体与锚固体之间的粘结强度，从而提高锚固荷载。
⑶增设必要工程措施。根据被加固岩土体稳定性计算结果适当增设支挡或锚固工程，包括抗滑挡墙、抗滑桩以及预应力锚索（杆）等。
利用锚固工程预应力补偿技术，可大量节省新增工程量，而且实施加固荷载速度快，对周围环境几乎没什么影响，具有明显的经济性、时效性和环保性。
5.结论
⑴锚固工程预应力状态的检测原理实质就是通过在外锚体施加荷载，当施加的荷载克服其预应力时锚筋体将发生伸长变形，该变形起点对应的施加荷载即为锚固工程的预应力。
⑵锚固工程预应力状态实际检测过程中，其荷载 ～锚筋体伸长量 曲线呈四阶段规律分布，即密贴阶段、施加荷载阶段、克服摩阻阶段和锚筋体弹性变形阶段，取克服摩阻阶段和锚筋体弹性变形阶段的交点所对应的荷载为锚固工程的预应力状态。
⑶锚固工程补偿技术能充分发挥既有锚固工程的作用，具有明显的经济性、时效性和环保性。
⑷对于重点或复杂工程，锚固工程预应力补偿技术一般与其它辅助补偿技术同时实施。
参考文献：
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[3] 饶枭宇，张永兴，唐树名，预应力岩锚内锚固段锚固性能及荷载传递机理研究，重庆大学博士学位论文。
关键词：预应力锚索抗滑桩；锚索拉力；桩身内力；改善。
1.概述
预应力锚索抗滑桩是一种主动受力和被动受力相结合的新型岩土工程锚固技术，其中锚索为主动受力，抗滑桩为被动受力[1]。锚索的使用改善了预应力锚索抗滑桩的受力模式，传统的抗滑桩相当于悬臂梁结构，而预应力锚索抗滑桩可视为一端铰接的梁式结构，因此预应力锚索抗滑桩的受力情况更加合理。可见锚索拉力对结构体影响非常之大。
根据弹性地基梁理论及位移变形协调原理，可以确定锚索拉力及桩身内力[2]。锚索拉力通过锚索张拉来获得，因此锚索拉力值的大小可以在一定范围内变化。锚索拉力值的选取范围从几百到数千千牛，但过大的锚索拉力会使得桩前岩土体产生较大的土压力，而过小的锚索拉力又不能起到很好地降低桩身内力的作用。现行的预应力锚索抗滑桩的优化设计可通过选取合适的锚索拉力，降低桩截面尺寸、桩长及减少钢筋用量来实现。因此，如何选取一个合适的锚索拉力值，使预应力锚索抗滑桩桩身内力分布比较合理，其意义较为深远。
本文使用有限单元法软件PLAXIS对工程案例建模。该方法不必对一部分内力和滑动面形状作出假设，可以使结果的理论基础更为严密[3]。通过对计算结果的分析，得出锚索拉力值对降低桩身内力、改善桩身弯矩分布及降低桩顶位移的作用，希望对后期的研究起到抛砖引玉的作用。
2.模型的建立及分析
某一滑坡体，总体坡度约13°，滑坡纵长400～1140m，宽239～1000m，面积约1.5km2，属推动式滑坡。在滑坡体上需要布置一条输油管道。该场地岩土由碎石土和页岩组成。上层为碎石土：容重20kN/m3,弹性模量1.0×104kN/m2,粘聚力为30kN/m2，内摩擦角为25°，泊松比为0.35。下层为页岩：容重24.5kN/m3，弹性模量1.0×108kN/m2,粘聚力为350kN/m2，内摩擦角为34.3°，泊松比为0.24。
通过传递系数法计算得：拟建输油管道处滑坡体剩余下滑力为1946kN/m。研究表明：当滑坡推力介于1000～3000kN/m时，采用预应力锚索抗滑桩比较合适[4]。该工点拟采用抗滑桩桩长16m，锚固段5m，桩间距为6m，桩截面尺寸为1.5m×2.0m。根据相关规范及工程经验，锚索设置在桩顶下1m处，与水平线夹角为20°,锚索锚固段5m。
本工点情况较简单，可采用二维平面应变模型。对各参数进行修正后，用板单元模拟梁；用土工格栅和杆单元模拟锚索，其中土工格栅可以模拟锚索的锚固段；锚索预应力可直接在杆单元施加；屈服准则采用莫尔-库仑准则；排水情况。支挡结构体参数：钢筋混凝土桩的弹性模量值取3.0×104Mpa，泊松比0.1；模拟锚索锚固段的土工格栅抗拉刚度值取1.0×105kN/m；模拟锚索自由段的杆单元弹性模量值取1.95×105Mpa，抗拉刚度取4296kN，间距6m。另外，桩与碎石土的边界采用0.5的强度折减系数，桩与页岩的边界采用1.0的强度折减系数。
建立的模型如下图：
图2.1 模型总位移云图
根据地基系数法，结合本工点情况，可认为预应力锚索抗滑桩背后推力分布为梯形[5]。徐良德等进行的滑坡相关模型试验研究表明抗滑桩所受岩土压力的合力大约在桩悬臂段中间[6]，因此此时土压力的合力大约位于桩顶下5.5m，。为了降低桩身的弯矩值，可以假设在锚索拉力作用下，滑面处桩身弯矩值为零。通过计算，得锚索拉力初设值为1070kN。
通过上述分析，本模型分别采用锚索拉力值为900kN、1050kN、1200kN、1350kN、1500kN。通过有限单元法计算得桩身相应的最大弯矩值分别为：804.28kNm/m、629.49kNm/m、423.04kNm/m、-363.74kNm/m、-438.34kNm/m，相对应的最大剪力值分别为：441.53kN/m、365.82kN/m、343.21kN/m、162.5kN/m、205.81kN/m，桩身最大位移值分别为：3.16mm、1.97mm、1.24mm、-0.3mm、-1.58mm。
由以上数据可知，随着锚索拉力值的增大，桩身的最大弯矩值和最大剪力值明显降低；且随着锚索拉力值达到1350kN,此时的桩身最大弯矩值和最大位移值已经为负值，意味着抗滑桩将向桩后弯曲。同时，抗滑桩将受到比较大的土压力，此时的锚索拉力值不是经济合理的方案。简而言之，当锚索拉力达到1350kN及以上的时候，此时的锚索拉力是不合理的。同时，锚索拉力为1200kN时，较锚索拉力为900kN或1050kN，能明显降低桩身最大弯矩值、最大剪力值及最大位移。下图为锚索拉力为1200kN时的桩身弯矩图：
图 2.2 桩身弯矩图
从上图可以看出，此时的锚索拉力作用下，桩身弯矩图出现两个极值，且相差不大，能合理利用钢筋混凝土材料的双向抗弯性能，有利于抗滑桩的配筋。
综上所述，预应力锚索抗滑桩的锚索拉力值选取1200kN。
结论
通过对有限单元法软件计算结果的分析，得出预应力锚索抗滑桩锚索拉力的选取可遵循以下几点：
预应力锚索抗滑桩的锚索拉力优化以不产生负位移，且位移值偏小为标准，此时桩身的最大弯矩值也为正值，且桩身弯矩分布图比较合理。
预应力锚索抗滑桩的锚索拉力值不能过大，否则将产生较大的土压力；同时也不能过小，锚索拉力过小时的作用效果趋同于普通式抗滑桩受力情况，不能体现预应力锚索抗滑桩改善桩身受力的优越性。
一些对位移要求严格的工程，可以通过增大锚索拉力值来降低桩顶位移。
参考文献：
[1] 王德兵.对预应力锚索抗滑桩受力机理的初步探讨.重庆大学硕士学位论文.重庆：重庆大学.2006
[2] 陈占.预应力锚索桩设计与计算.地球科学-中国地质大学学报，2001
[3] 陈祖煜著.土质边坡稳定分析-原理、方法、程序.北京:中国水利水电出版社.2003.
[4] 丁建军.锚索抗滑桩与土体相互作用的数值分析.福州大学硕士学位论文.福州：福州大学.2003
【关键词】抗浮锚杆；水浮力；抗拔力；布置方式;注意事项
【工程概况】
笔者在深圳做的某工程为大底盘带多塔的结构。塔楼下的地下室由于塔楼自身的重量能够满足抗浮的要求，现着重讨论上部没塔楼的地下室的抗浮问题。本项目地下室的概貌及抗浮水位如图所示。现取中柱(8mX8.15m)进行讨论。
水浮力： 6x10＝60KN/m2
负二层底板、地下一层及地下室顶板自重： 25x0.5+6+6.3=24.8KN/m2(由广厦软件中计算结果求得)
地下室顶板覆土自重：16x0.8＝12.8KN/m2
地下室底板建筑做法自重：22x0.1＝2.2N/m2
抗浮总重：24.8+12.8+2.2=39.8KN/m2
参考广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ 15-31-2003第5.2.1条规定，地下室抗浮稳定性验算应满足式6.1.6的要求：
W/F≥1.05 （6.1.6）
所需抗浮力：1.05x60-39.8=23.2KN/m2
柱下独立基础(地下室侧壁位置的柱下基础除外)位置设锚杆抗浮:
当抗浮面积为： 8X8.15=65.2m2 此时基础下设锚杆抗浮所需抗拔力： 23.2X65.2=1512.64KN
取单根锚杆的抗拉承载力特征值为310KN，需锚杆根数：n=1512.6/310=4.9，取n=5
根据《岩土锚杆(索)技术规程》第7.4.1条：
单根锚杆需要钢筋面积：1.6X1.3X310X1000/400=1612mm2
(式中1.6为锚杆杆体安全系数，1.3为荷载分项系数)，故选用3}28(As=1847mm2)
根据《广东省建筑地基基础设计规范》第11.2.2条，故采用3}32钢筋(As=2413mm2)
取锚杆孔径为D=150mm
根据《岩土锚杆(索)技术规程》第7.5.1条计算锚杆锚固长度：
根据《广东省建筑地基基础设计规范》第11.2.1条式11.2.1-3，
锚杆的有效锚固长度为：
式中f i为砂浆与第i层岩石间的粘结强度特征值，l为第i层岩体中的锚固长度，d为锚杆孔直径，Rt为单根锚杆的抗拔承载力特征值。
根据《建筑边坡工程技术规范》式7.2.3，锚杆锚固体与地层的锚固长度为：
根据《建筑边坡工程技术规范》式7.2.4，锚杆钢筋与锚固砂浆间所需的锚固长度为：
式中γo为边坡工程重要性系数，γQ为荷载分项系数，N为锚杆轴向拉力标准值，ξ3为钢筋与砂浆粘结工作条件系数，d为锚杆钢筋直径，f为钢筋与锚固砂浆间的粘结强度设计值，n为钢筋根数。
故取锚杆的有效锚固长度为：2.5m
抗浮锚杆承载力特征值估算：Fa=∑qsiuili=400x3.14x0.15x2.5=471KN>1.3x310=403KN (qsi为岩土体与锚固体粘结强度特征值)
锚杆的布置方式一般有集中点状布置、集中线状布置、面状均匀布置等方法。它们都有各自的有缺点：
1． 集中点状布置，此方法推荐用于坚硬岩。一般布置在柱下，此次的案例就是采用的这种方法。优点：可以充分利用上部结构传来的竖向力来平衡掉一部分水浮力；由于锚杆布置集中，对于地下室底板下的外防水施工也比较方便；对于个别锚杆承载力不足的情况，由于有较多的锚杆分担，有很强的抵抗力。缺点：要求锚固于坚硬岩体中，不适用于软岩与土体，破坏往往是锚固岩体的破坏；由于局部锚杆较密，锚杆施工不方便；地下室底板梁板配筋较大。
2． 面状均匀布置，此方法可用于所有情况。在地下室底板下均匀布置；优点：适用于所有土体和岩体；地下室底板梁板配筋较小。缺点：不能充分利用上部结构传来的竖向力来平衡掉一部分水浮力（个人认为考虑的话偏于不安全）；对于个别锚杆承载力不足的情况，由于能分担的锚杆较少，此情况抵抗力差；由于锚杆布置相对分散，对于地下室底板下的外防水施工比较麻烦。
3． 集中线状布置，此方法推荐用于坚硬岩与较硬岩。一般布置于地下室底板梁下；优点：由于锚杆布置相对集中，对于地下室底板下的外防水施工也比较方便；对于个别锚杆承载力不足的情况，由于有较多的锚杆分担，有较强的抵抗力。缺点：不能充分利用上部结构传来的竖向力来平衡掉一部分水浮力（个人认为考虑的话偏于不安全，对于跨高比小于6的底板梁，可以适当考虑上部结构传来的竖向力来平衡掉一部分水浮力），要求锚固于较硬岩体中，不适用于软岩与土体；地下室底板板配筋较大。
注意事项：
1）集中点状布置，抗浮锚杆与岩石锚杆基础结合为优，需注意柱底弯矩对锚杆拉力的影响，特别是柱底弯矩较大的时候；
2）参考《建筑边坡工程技术规范 GB 50330-2002》，应选用永久性锚杆部分内容；
3）岩石情况（坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩、极软岩）应准确区分，可参考《建筑边坡工程技术规范 GB 50330-2002》表7.2.3-1注4；
4）锚杆抗拔承载力特征值应通过现场试验确定，可参考《建筑边坡工程技术规范 GB 50330-2002》附录C；
5）抗浮设计水位的确定应合理可靠，一般应由地质勘测单位提供，比较可靠和有说服力，应设置水位观测井，对于超出抗浮设计水位的情况应有应对措施；
6）锚杆抗拔承载力特征值现场试验时由于一般为单根锚杆加载，未考虑锚杆间距影响（附图一填充部分），特别是锚杆间距较为密集时的情况；当单根锚杆影响范围内的土体自重（附图二填充部分）大于锚杆拉力时，可以不考虑锚杆间距影响；
7）由于锚杆钢筋会穿过底板外防水，锚杆钢筋应有防水措施；
8）锚杆锚固体与（岩）土层的锚固长度应取有效锚固长度，由于基坑开挖会对底板下土体有一定扰动，特别是采用爆破开挖的基坑，一般要加300-500MM；
总结：
关键词：锚索破坏断裂 注浆体 锚索体锚固长度
中图分类号：B025.4 文献标识码：A
锚索作为一种原位岩土体的加固方法，在我国山区高速公路建设中得到了广泛应用，然而其理论研究在很大程度上滞后于工程实践，锚固设计理论也远远满足不了工程实践的需要[1]。滞后的理论研究导致已建和在建的山区高速公路在施工过程中或完成后出现了不同程度的锚固路堑边坡失稳事故。路堑边坡一旦出现破坏，既影响工期，又阻塞交通，造成巨大的经济损失，另外还会破坏环境景观和生态平衡，所以有必要加强对这方面的研究。
针对这一现状，本文主要讨论和分析了锚索可能发生的破坏形式及造成各种破坏的原因，针对锚索自由段嵌固深度[2]的确定方法展开了较为深入的研究，对锚索破坏的成因进行了较为系统分析，重点讨论了注浆体与围岩界面剪应力[3]的分布模式。
1 锚索可能发生的破坏形式[4]
（1） （2）
（3） （4）
图1 锚索破坏的典型形式
(1)―锚索体断裂破坏；(2)―地层剪坏；
(3)―注浆体与地层界面破坏；（4）―锚索体与注浆体界面破坏
锚索在发生破坏时，常常表现为以上几种破坏形式（如图1所示）。
1.1 锚索体断裂破坏
锚索体发生断裂的主要原因如下：
（1）由于制造质量的缺陷致使锚索在受力不均匀时发生破坏；
对于这种原因，最好的解决办法是在考虑锚索材料特点、锚固力大小、锚索长度和施工场地等因素的基础上，按设计要求选取符合相关标准的合格产品，并对锚索材料的使用性能进行抽样检验，当检验合格后方可投入使用。
（2）由于防腐措施不到位而造成破断；
应力腐蚀是锚索体在拉应力和腐蚀性介质共同作用下产生的强度下降或脆性断裂现象。由于二者的共同作用，使这种破坏在较低的拉应力和较弱的腐蚀性介质中变得更容易发生。对于加固公路边坡的锚索，由于其受汽车尾气、自然降雨、气候变化等多方面因素的影响，腐蚀程度也尤为严重。因此，应针对不同的地下水环境、相异的气候条件以及应力水平采取相应的防腐措施。
（3）由于钢绞线的松弛使锚索在滑坡推力作用下被剪断。
产生这种破坏的原因是由于锚索的设计锚固力偏小或者锚索的布置方式不当而造成的。因此，在进行锚索设计时应充分考虑各方面因素的影响，根据锚固荷载和边坡实际情况，确定锚索的布置方式以及不同位置处锚索的设计锚固力，尽可能地改善边坡的稳定状态。
1.2 注浆体与地层界面破坏
这种破坏形式主要由以下原因造成：
（1）注浆压力难以达到要求，浆液扩散范围过小；
采用较高的注浆压力可以提高浆液的扩散能力，还能使一些细微的孔隙张开，有助于提高可灌性。当孔隙被某种软弱材料充填时，高注浆压力能在充填物中造成劈裂灌注，使软弱材料的密度、强度和不透性得到改善。此外，高注浆压力还有助于挤出浆液中多余水分，使浆液结合的强度提高，进而提高锚索的承载力，但较高的注浆压力也可能造成被加固围岩的劈裂破坏，这样反而不利于支护。
（2）下锚后注浆不及时造成塌孔，影响注浆的质量，进而造成注浆体与地层界面的黏结力降低。
注浆体与地层界面的黏结力受诸多因素的制约，如岩石的强度、锚索类型、锚固段形式及施工工艺等。这些因素因涉及到注浆体与地层界面结合的力学问题和锚索与地层的相互作用问题而难以把握，几乎所有的设计规范都将锚固段传递给岩体的应力视为均匀分布。事实上，经过大量的研究表明，这种假设并不客观，岩体与注浆体结合应力的分布取决于锚索弹性模量（）与地层弹性模量（）的比值，除短锚索外，/ 愈小（硬岩），锚索锚固段近端应力愈集中，反之，/ 愈大（软岩），应力分布愈均匀。
一般来说，外加荷载最终要通过灌浆材料传递给周围岩体，它主要通过径向应力和剪应力的形式进行传递。灌浆材料与周围岩体剪切强度的大小直接决定这种极限抗拔力的大小，这部分剪切强度由三部分组成:（1）粘结力:灌浆材料与周围岩体界面之间的粘结力；（2）嵌固力:由于钻孔孔壁表面起伏不平，使得灌浆材料与孔壁间产生了嵌固力；（3）摩擦力:当灌浆材料与周围岩体之间产生相对位移时，在接触面产生摩擦力。在各种假设的前提下，注浆体与地层界面的锚固力可按下式计：
式（1.1）
式中：s为注浆体和围岩体之间的粘结力，为钻孔直径，为锚固段长度。
一般情况下，岩体与注浆体的粘结强度应在现场试验的基础上确定。在无试验条件时，极限粘结强度可按表（1）选取，也可根据岩石强度确定。
表1 岩体与注浆体界面的粘结强度
Table 1 Caking intensity between rock and grout interface
岩体类型 结合强度（Mpa） 岩体类型 结合强度（Mpa）
花岗岩、玄武岩 1.70～3.10 板岩 0.80～1.40
白云岩 1.40～2.10 页岩 0.20～0.80
灰岩 1.10～1.50 砂岩 0.80～1.70
1.3 锚索体与注浆体界面破坏
发生锚索体与注浆体界面破坏的原因有：（1）无粘结钢绞线外包塑料套管发生破坏；（2）注浆浆液发生分层现象；（3）设计承载力难以锁定锚索，锚头位移过大。目前国内外对锚索体与注浆体之间剪应力的分布和传递机理的研究尚不成熟，很多资料所提供的数据都是在对预应力钢筋混凝土的研究中得到的，所以对此问题仍需要开展大量的试验和研究工作。
锚束与灌浆材料之间的剪切强度也由三部分组成:（1）粘结力:当锚束体受到外拔荷载作用时，锚束体与灌浆材料界面之间的物理粘结力成为最基本的抗力，一旦锚束体与灌浆材料产生相对滑移，这种力就消失；（2）机械嵌固力:由于锚束体钢材表面不平整，使得锚束体与灌浆材料之间形成机械式连锁，从而产生机械嵌固力；（3）表面摩擦力:枣核型内锚固段受力时，部分灌浆材料被锚束体夹紧，当锚束与灌浆材料之间产生相对位移时，在接触面上产生摩擦力。当前，许多资料中给出的锚索体与注浆体界面的剪应力值，通常是指以上三个力的合力。
一般来说，随着外荷载的增加，锚束体与灌浆材料间的剪应力最大值逐步向内端移动，以渐进的方式改变其在内锚固段内的分布模式。在设计中，锚束体与注浆界面的锚固力同样是根据剪应力沿锚固段呈均匀分布的假设而得到的，其极限锚固力可按下式计算:
式（1.2）
式中：n为灌浆材料和锚束体之间的极限剪应力，为钢绞线直径，为锚
固段长度，为钢绞线根数。
值得一提的是，在确定锚索的锚固段长度时，现行的方法是通过具体分析锚固段所处的地层状况来确定的。对于硬岩，锚索的锚固力一般由注浆体和锚索体界面控制，此时锚固段长度应按式（1.2）计算；在软弱地层中，锚固力一般受注浆体和地层界面控制，锚固段长度可按式（1.1）确定；但对于软岩或坚硬的土层最妥善的办法是按上述两种方法分别计算，锚固段长度最后取其中的较大值。
1.4 地层剪坏
当锚索埋入岩土体中较浅或岩土体较松散时，锚索受到一定的拉力后，松散的岩土体难以为锚索提供足够的抗拔力，锚索周围的岩土体将产生塑性变形而致使锚索发生锥体破坏。
锚索在极限抗拔荷载作用下，发生锥体破坏时破裂面的形式不外乎有三种形式：圆柱面、圆锥面和曲线型的破裂面。
Balla[5]通过大量的试验资料的研究，认为破裂面为圆弧型，其端部与锚索相切，而在地表处与水平面成45-/2的夹角。
Macdonald[5]将锚杆分为浅埋和深埋两种，并分别假设了不同的破裂面形状，其中，浅埋锚杆破裂面假设为抛物线型，而深埋锚杆破裂面设为圆柱型。
Serrano & Olalla[6]根据锚索的长细比，将锚杆划分成长锚杆和短锚杆，并制成图表供查阅，采用欧拉变分原理研究了各自对应的破裂面，结果表明:“短”锚杆的破裂面为一对称的曲线型破裂面，而“长”锚杆为复合破裂面，其端部为圆柱面而上部为对称的曲线型破裂面。
何思明[7]构造了指数形式的双参数方程用来描述锚索的破裂面，将过去常用的几种破裂面形状包含于其中，并采用基于Hoek-Brown准则的极限平衡原理研究了锚索的极限抗拔力问题。
图2 锚索破裂面的典型形式
Fig 2 typical rupture surface of anchor rope
在工程实践中为了使问题得到简化，一般都采用了圆锥形的破裂面形式，这样就可以在一定程度上避免因求解复杂的破裂面方程而使问题难度增加，如Hobst提出的用于求解锚嵌固深度的公式都是建立在圆锥形破裂面的基础上的。
2结论
综合以上内容，本文得到了以下结论：
（1）锚索的破坏形式多样，原因也比较复杂，但可以针对各种情况通过采取各种措施加以防范。
（2）用抛物线拟合锚索剪应力的现场实测数据的精度和用蒋忠信提出的高斯曲线拟合的精度相当，故锚索锚固段的剪应力分布模式可以用开口向下的二次抛物线来描述。
（3）在重要的锚固工程中，锚固段长度的设计可按本文提出的公式来计算或者在按均匀强度法设计的锚固段长度的基础上增大1.5倍以保证锚固工程的安全。
参考文献
[1] 朱宏伟.锚索自由段嵌固深度确定方法研究.重庆交通大学硕士论文.2008
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关键词：预应力锚索；高边坡；道路施工；技术分析
1概述
随着我国公路建设的推进，路网系统愈加完善，相关道路的建设等级和要求也越来越高，且相当一部分的公路建设面临复杂的地形和地质环境，这给设计和施工带来很大挑战。其中，高边坡就是道路建设中面临的普遍难题[1]。高边坡一般指公路建设中，路基两边的土质边坡高度大于20m或者岩质边坡高度大于30m的边坡，由于过大的坡度和高度，给高速公路的施工和运营带来普遍性的安全隐患，特别是在突发荷载（如地震、泥石流等）作用下，高边坡的稳定性备受关注。我国运营的部分道路工程出现高边坡的病害问题，例如边坡失稳导致的道路淹埋、流石流泥、滑坡、局部坍塌、落石和坍塌等[2]，这些病害问题很多是施工建造过程不重视引起的，没有设定有效的边坡稳定施工解决方案，导致对既有道路的交通安全和道路使用造成隐患，需要进行治理和加固以恢复道路的使用性能，增大道路管养的经济压力。高边坡稳定的施工解决措施包含表层防护和边坡加固两种，表层防护包括放缓坡度、植草灌浆固定等，主要适用稳定性较好的边坡；稳定性较差的需要采用预应力锚索、土钉、管桩等加固措施，才能彻底解决边坡失稳问题[3，4]。本文将研究预应力锚索在高边坡稳定加固中的技术措施，首先分析高边坡失稳的影响因素，然后分析预应力锚索加固的力学机理和计算方法，并给出采用预应力锚索加固的施工措施和注意事项，最后结合一工程案例，给出基于设计条件的预应力锚索加固设计方案和施工方案。
2高边坡稳定问题的影响因素分析
诸多因素可以影响到道路高边坡的稳定性，总结而言，岩土本身特性、地质构造和地下水特征是主要影响因素。2.1高边坡岩土自身特性岩土特性是高边坡稳定的重要内在因素。对于土质边坡，土质条件是边坡稳定的基本，砂土容易流沙滑坡而黏性土的黏聚力较大不易破坏。对于岩质边坡，情况则更为复杂，岩石自身的强度和岩质边坡特性是关键参数，如若岩石自身强度不高，岩石的形成不连续，存在破裂等软弱层，则受到环境作用时，其破坏往往是岩石最弱连接界面展开，当外界荷载大于岩层的强度时，便可能形成连续破坏从而导致边坡的坍塌。一般而言，块状和反坡向层状的岩层特性是稳定的，而顺坡向层状岩层容易产生剪切型破坏，碎裂散状岩层则易形成滑动型破坏。
2.2场地地质构造特性
高边坡可以是路基开挖形成，也可能是自然形成。如果是路基开挖形成，则会由于开挖的影响稳定性更差，受场地地质构造影响更显著。例如是否存在地震和震动、岩土风化状况及出露位置等。其中，地震和震动是高边坡最大的安全隐患，受地震作用的惯性力作用，边坡的失稳和破坏往往是瞬时的，因而需要根据场地地质状况基于地震破坏的可接受水准进行设计和施工加固。
2.3地下水分布特性
由于地下水影响岩土的基本物理特性和力学特性，因而对边坡稳定具有显著影响。随着地下水位的变化，岩土的剪切力和法向力在变化，相应的最弱破坏面也在不断变化，如果边坡中某些微裂缝存在，则地下水的存在严重削弱结构抗力，并形成静水压力增加裂缝的开展。如天气变冷，裂缝中的水尚未排出，则水分的冻结会导致裂缝膨胀，造成边坡失稳。
3预应力锚索的边坡加固原理
3.1预应力锚索加固机理
根据高边坡稳定的影响因素，预应力锚索加固就是让软弱的边坡通过预应力锚索固定到稳定的岩层中，从而使得其变形受到约束，整体保持稳定平衡。具体而言，如图1所示，预应力锚索通过高边坡中软弱的土层或岩层，穿过滑动面连接到稳定且坚硬的岩层中，在该侧进行预应力索张拉，张拉完成后注浆锚固，强大的预应力使得岩层整体性更好。同时，注浆一方面使得锚索稳定，另一方面浆体注入周边岩土缝隙，有效提高其摩擦阻力，加强边坡软弱层的黏结性和整体性。这样，整体边坡形成整体，并与受锚固的岩层共同受力变形，穿透滑动面的锚索极大降低边坡的整体失稳问题，提高了边坡的稳定性。
3.2预应力锚索设计计算方法
预应力锚索的设计需要根据实际边坡的稳定失效模式确定。高边坡的失效模式众多，包含溃屈破坏、水平错位破坏、顺层滑动、崩塌破坏、圆弧滑动等，其中滑动破坏是整体型破坏，影响最为严重，在高边坡中的发生频率也最高，预应力锚索的设计计算应以保证高边坡不发生整体滑动失效为根本。滑动失效的根本原因是边坡软弱层形成的潜在剪切面上，滑体所形成的向下滑动力大于其抗滑力，出现对应的剪切面破坏。而潜在剪切面对于岩层而言一般是裂隙、断层或者节理发达的软弱区域，对于土层而言则是对应土力学机理的圆弧滑动面。预应力锚索的设计就是以增加滑动面法向约束力的方式提高其切向摩擦力，可以采用有限条分法确定其锚固效率：式中：Li是第i条滑动面的长度；Ni是第i条滑动面上的法向力；Ti是第i条滑动面上的切向力；PN是锚索锚固所产生的法向分力；PT是锚索锚固所产生的沿滑动面的切向分力；Ci是第i条滑动面上的黏聚力；f是滑动面上的岩土摩擦系数；K是预应力锚索作用下高边坡稳定系数。各成分如图1所示。根据预应力锚索的设计计算模式，可以看到：为了充分发挥锚索的锚固效率，锚索的安放位置、间距、数量、倾角等，都应该根据可能滑动面进行设置，以锚索与滑动面呈大角度相交为宜，注意不要使得锚索的施加效果导致滑动概率增加。
4预应力锚索加固的施工技术
预应力锚索施工的基本规程是边坡修整、测量定位、钻孔、孔道清理与检测、锚索安装、注浆、张拉，这其中，边坡修正、钻孔、孔道清理与检验、锚索注浆和锚索张拉是关键环节。
4.1高边坡的修整
高边坡表层影响整体的边坡稳定，因此在安装预应力锚索前需要将表层进行修整和清理，对于破碎岩层和岩渣，需要进行平整，保证边坡平缓性；对于土质边坡，由于雨水对边坡稳定影响很大，需要进行表层排水及表层植被固定处理，维持表层岩土的稳定性。
4.2钻孔施工
钻孔是预应力锚索施工的关键环节，在钻孔前需要根据岩土特性选择钻孔机械设备。一般而言，岩石需要采用潜孔冲击钻孔的方法，在岩石破碎后可以采用跟管钻进的方式，稳定岩层结构。另外，钻孔过程还需要搭设一定的脚手架，并在钻进过程中及时清除残渣，确保钻进按照预期位置进行，钻孔的孔径误差和垂直度误差保持在可接受范围。钻进可能遇到塌方问题，因此需要事前做好预控方案。钻孔孔径需要保证不低于设计预应力索的索径。
4.3孔道清理及检验
钻孔完成后需要对孔道内的粉尘和残渣进行彻底清除，注意到不清楚残渣就进行预应力锚索安装和注浆，注浆后岩土受到泥土影响黏性降低，并不能形成很好的整体受力，因此锚索的有效性将大打折扣。孔道清理可以采用高压水或者高压空气进行清理，直到钻孔检验合格后才能进行下一步的施工工作。
4.4锚索安装和注浆
预应力锚索的基本构造如图2所示，进行注浆时需要确保砂浆配合比符合标准，并事前搅拌均匀，保证在初凝前注浆完毕。注浆一般分为两个过程———锚固段的注浆和自由锚索段与孔壁中缝隙的注浆填充。
4.5预应力锚索张拉施工
预应力锚索应分级张拉，保证各个锚索的都能达到预期张拉力，张拉中采用张拉力和伸长值双控方法控制张拉吨位，同时预应力锚索在高边坡侧一般配合框架梁进行协同联合，使得所有预应力锚索发挥对整体边坡的防护加固效果，如图3所示。
5工程案例解析
5.1工程背景
广东省龙川至怀集公路工程TJ2标段K10段线路以深挖方的形式通过，开挖方量大，形成了平均10m的高路堑边坡，坡体开挖后地应力调整较大，形成了较大的松弛区,此外坡体存在基岩裂隙水，风化程度高，地下水较易在层面上积聚，因此此类边坡较易产生沿层面的滑移破坏。另外，强降雨的作用，雨水沿陡倾的节理或层面下渗，较易产生渗透压力及静水压力，往往成为触发边坡失稳的因素。根据对该区域岩土状况和地质条件的调查，采用预应力锚索进行高边坡防护加固效果较好，因此首先对沿岩层面滑动稳定性进行检算，检算结果显示，边坡稳定性以岩层面控制，在拟定的坡形坡率下，正常工况稳定系数为1.139，暴雨工况边坡稳定系数为0.979，属欠稳定边坡施工采用锚杆和锚索双重加固。
5.2预应力锚索加固施工
根据设计检算，采用锚索框架，锚索设3排，长20m；锚索采用普通拉力型预应力锚索，锚索体直径150mm，注M30水泥砂浆；锚索主筋采用15.24、强度1860MPa的6束高强、低松弛预应力钢绞线，设计吨位600kN。锚索框梁截面尺寸为0.5m×0.5m，嵌入深度为0.40m，C30混凝土灌注，配合高边坡的整体防护。施工结果显示，锚索就能按照施工方法达到预设锚固吨位，注浆效果良好，边坡稳定性良好，大雨条件下均稳定性好。
6结语
保障道路运营安全和长期性能具有重要意义，道路高边坡的稳定性能是需要关注的重点之一。论文探讨了影响高边坡稳定的主要因素，并提出采用预应力锚索的边坡加固机理和设计计算方法，从而总结预应力锚索加固的施工技术。最后结合工程案例分析了预应力锚索在高边坡防护加固中的有效性和方法，为公路高边坡防护提供参考。
参考文献：
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【关键词】水电站；锚索施工；研究
一般来讲，锚索施工的主要工序包括以下几个方面：测量放线造孔锚索制作与安装锚索一次注浆锚墩一期混凝土浇筑锚索张拉锚索二次注浆锚墩二期混凝土浇筑。我们在对锚索施工质量进行考核时，主要依据有：锚索施工的行业标准以及国家规范；设计的图纸和设计变更通知，以及相关的设计技术要求等；签订的合同文本要求、锚索施工组织设计及监理文函批复意见。
一、锚索形式选择
我们根据锚索内锚固段形式的不同，一般可以将锚索分为：拉力分散形、普通拉力形、拉压复合形和压力分散形。在对形式选取时，要充分结合工程特点，选择最优形式，下面论文就锚索各个形式的特点做简单分析：（1）拉力分散形锚索其特点
是内锚固段钢绞线分散布置开来，将锚索张拉力分散的传递到内锚固段的不同深度处，这就有效的解决了拉力过于集中的问题，对桥梁本身起到了有效的保护作用。（2）普通拉力形锚索优点有结构较为简单、造价成本低廉、施工十分便捷，但是其内锚固段的上部拉力过于集中，常见的问题是导致混凝土断裂，进而影响固的效果。（3）拉压复合形和压力分散形锚索内锚固段混凝土承受压应力，可以有效的提高锚固效果，特别是其自由长度的增加，可以更好的适应边坡岩体变形。同时我们不能忽视的是，内锚固段形式很复杂，在安装和张拉等都较为繁琐，大大增加了施工的难度，造价方面也远高于普通的拉力形锚索。一般来讲，对于地质条件较为简单的施工环境下，我们应该选择施工便捷、形式简单、造价低廉的普通拉力形锚索，既可以满足工程需要，这样有助于我们提高施工效率、加快工程进度、控制工程投资。而在那些地质条件很复杂、内锚固岩石质量较差的边坡，可以选择压力分散形、拉力分散形和拉压复合形锚索，以确保锚索张拉质量，保证工程达到设计锚固的要求。
二、水电站锚索施工中出现的问题及应对措施
（1）造孔。在造孔过程中，首先用油漆在施工部位标明锚索开孔位置，孔位偏差不得大于十厘米；钻机平台必须做到牢靠稳固，对方位角也要严格校验。其次，在钻孔施工过程中，充分发挥钻机的导向作用，尽量减少孔斜误差，并及时采用合理纠偏措施，做好相关记录。最后，应按分序加密的原则进行钻孔，成孔后及时进行锚固段固结灌浆，确保成孔质量。（2）锚索制作。我们在向孔内安装锚索时，经常会遇见锚索架线板在通过锚索孔内的裂缝时卡入裂缝。为了解决这一问题，我们通过在每一架线板上焊接四个五十毫米的圆弧状的防护挡片，并且在锚索头用铁丝固定50×300毫米的钢管作为临时的导向帽。而在吊装锚索的时侯，我们可以专门制作一套吊装锚索装置，即用两个150×150×10立方毫米的钢板，分为上下夹住锚具，并且用螺丝固定好两个钢板。这样就可以有效解决问题，同时吊装也可以做到方便快捷、安全可靠。（3）锚索注浆。锚索注浆的主要目的是为了形成锚固段和对锚索形成防腐保护。注浆则是锚索施工的关键工序之一。锚索注浆的效果好坏对锚索的锚固性能具有十分重要的影响。钻孔中有大的裂缝和通气孔时，为防止水泥浆进入裂缝和通气管道，制作了七根直径七十五毫米，长2～3米止浆管，对于特殊情况，可以增加缠绕两道海带。（4）承压混凝土锚墩制作。锚墩钢垫板要求牢固地焊接在钢筋骨架上，且其预留孔的中心位置应与锚孔轴线一致，几何尺寸满足设计要求，表面平整。模板要根据锚墩几何尺寸专门定做，混凝土浇筑时要充分振捣，钢垫板底部混凝土必须充填密实。（5）锚索张拉。其一，当注浆强度达到30MPa以后开始张拉锚索。张拉设备要配套使用，并通过有关认证机构的标定，绘制出压力表读数-张拉力关系曲线，并且要以正式文件提交给监理工程师。如果有拆卸、检修或者是经受了强烈撞击的压力表，都应该重新进行标定。其二，锚索张拉采用单根预紧后再分级整体张拉的施工方法。为确保钢绞线理顺并受力均匀，张拉前应按设计荷载的10％进行单根钢绞线预紧。其三，严禁非作业人员进入锚索张拉作业区，同时张拉时千斤顶出力方向的45°内也必须严禁站人。（6）外锚头防护。锚索施工完成后，要求钢绞线在锚具外的外露长度不大于两厘米，多余部分要予以切除，外露部分钢绞线用混凝土进行封锚保护。
锚索施工对施工平台、锚索灌浆、以及造孔的精度等方面都有很高的要求。经过我国水电施工人员不谢努力，在水电站锚索施工上已经取得了显著成绩。近年来，我国出台了一系列促进水电工程建设政策，加快了我国水电建设步伐，锚索施工技术也必将在水利工程建设中发挥重要的作用。
参 考 文 献
[1]姚卓英．2000KN压力分散型锚索在高边坡加固工程中的应用[J]．铁道标准设计．2009（1）
1.1边坡稳定性的影响因素①地质构造。地质构造因素主要是指边坡地段的褶皱形态、岩层产状、断层和节理裂隙的发育程度以及新构造运动的特点等。通常在区域构造复杂、褶皱强烈、断层众多、岩体裂隙发育、新构造运动比较活跃的地区，往往岩体破碎、沟谷深切，较大规模的崩塌、滑坡极易发生。②岩体结构。不同结构的岩体，物理力学性质差别很大，边坡变形破坏的性质也不同。③风化作用。边坡岩体，长期暴露在地表，受到水文、气象变化的影响，逐渐产生物理和化学风化作用，出现各种不良现象。当边坡岩体遭受风化作用后，边坡的稳定性大大降低。④地下水。处于水下的透水边坡将承受水的浮托力的作用，使坡体的有效重力减轻；水流冲刷岩坡，可使坡脚出现临空面，上部岩体失去支撑，导致边坡失稳。⑤边坡形态。边坡形态通常指边坡的高度、坡度、平面形状及周边的临空条件等。一般来说，坡高越大，坡度越陡，对稳定性越不利。⑥其他作用。此外，人类的工程作用、气象条件、植被生长状况等因素也会影响边坡的稳定性。
1.2边坡工程稳定性分析方法
1.2.1边坡极限平衡法。极限平衡法是根据边坡上的滑体或滑体分块的力学平衡原理(即静力平衡原理)分析边坡各种破坏模式下的受力状态，以及利用边坡滑体上的抗滑力和下滑力之间的关系来评价边坡的稳定性。极限平衡法是边坡稳定分析计算的主要方法，也是工程实践中应用最多的一种方法。
1.2.2边坡可靠性分析法。边坡工程是以岩土体为工程材料，以岩土体天然结构为工程结构，或以堆置物为工程材料，以人工控制结构为工程结构的特殊构筑物。这些构筑物都程度不同地存在组成和结构上的不均匀性，天然边坡尤为突出，因为构成边坡的地质体经受长期的多循环的地质作用，而且作用强度不一，且又错综复杂，致使它们的工程地质性质差异很大。现阶段边坡可靠度分析的常用方法有蒙特卡洛模拟法，可靠指标法，统计矩法以及随机有限元法。
2边坡工程处治技术
2.1抗滑桩技术边坡处置工程中的抗滑桩是通过桩身将上部承受的坡体推力传给桩下部的侧向土体或岩体，依靠桩下部的侧向阻力来承担边坡的下推力，从而使得边坡保持平衡或稳定。抗滑桩与一般桩基类似，但主要承受的是水平荷载。钢筋混凝土桩是目前边坡处治工程广泛采用的桩材，桩断面刚度大，抗弯能力高，施工方式多样，其缺点是混凝土抗拉能力有限。抗滑桩施工最常用的方法是就地灌注桩，机械钻孔速度快，桩径可大可小，适用于各种地质条件；但对地形较陡的边坡工程，机械进入和架设困难较大。钻孔时的水对边坡的稳定也有影响。人工成孔的特点是方便、简单、经济，但速度慢，劳动强度高，遇不良地层(如流沙)时处理相当困难。另外，桩径较小时人工作业面困难。
2.2注浆加固技术注浆加固技术是用液压或气压把能凝固的浆液注入物体的裂缝或孔隙，以改变注浆对象的物理力学性质，从而满足各类土木建筑工程的需要；注浆加固技术的成败与工程问题、地质问题、注浆材料和压浆技术等直接相关，如果忽略其中的任何一个环节，都可能造成注浆工程的失败。工程问题、地质特征是灌浆取得成功的前提，注浆材料和压浆技术是注浆加固技术的关键。
2.3加筋边坡和加筋挡土墙技术加筋土是一种在土中加入加筋材料而形成的复合土。在土中加入加筋材料可以提高土的强度，增强土体的稳定性。因此，凡在土中加入加筋材料而使整个土工系统的力学性能得到改善和提高的土工加固方法均称为土工加筋技术，形成的结构亦称为加筋土结构。和传统支挡结构相比，加筋边坡和加筋挡土墙的特点有：结构新颖、造型美观、技术简单、施工方便、要求较低、节省材料、施工速度快、工期短、造价低廉、效益明显、适应性强、应用广泛等。由于加筋边坡和加筋挡土墙的这些优点，目前其已从公路路堤、路肩发展到应用于其他各种支挡结构和边坡防护。目前已用于处理公路边坡、市政建设、护岸工程、铁道工程路基边坡、工民建配套的支挡及边坡工程、防洪堤、林区工程、工业尾矿坝、渣场、料场、货场等；甚至还用于危险品或危险建筑的围堰设施等。
2.4锚固技术岩土锚固技术是把一种受拉杆件埋入地层中，以提高岩土自身的强度和自稳能力的一门工程技术。由于这种技术大大减轻结构物的自重，节约了工程材料并确保工程的安全和稳定，具有显著的社会效益和经济效益，因而目前在工程中得到极其广泛的应用。锚杆在边坡加固中通常与其他只当结构联合使用，例如以下几种情况：①锚杆与钢筋混凝土桩联合使用，构成钢筋混凝土排桩式锚杆挡墙。排桩可以是钻孔桩、挖孔桩或预置桩；锚杆可以是预应力或非预应力锚杆，预应力锚杆材料多采用钢绞线(预应力锚索)、四级精轧螺纹钢(预应力锚杆)。锚杆的数量根据边坡的高度及推力荷载可采用桩顶单锚点作法和桩身多锚点作法。②锚杆与钢筋混凝土格架联合使用形成钢筋混凝土格架式锚杆挡墙。锚杆锚点设在格架节点上，锚杆可以是预应力锚杆(索)或非预应力锚杆(索)。这种支挡结构主要用于高陡岩石边坡或直立岩石切坡，以阻止岩石边坡因卸荷而失稳。③锚杆与钢筋混凝土板肋联合使用形成钢筋混凝土板肋式锚杆挡墙，这种结构主要用于直立开挖的Ⅲ，Ⅳ类岩石边坡或土质边坡支护，一般采用自上而下的逆作法施工。④锚杆与钢筋混凝土板肋、锚定板联合使用形成锚定板挡墙。这种结构主要用于填方形成的直立土质边坡。
2.5预应力锚索加固技术用高强度、低松驰型钢绞线预应力锚索对滑坡体或崩落体施加一定的预应力，提高它们的刚度，使预应力锚索作用范围的岩石相应挤压，滑动面或岩石裂隙面上摩擦力增大，加强它们的自承能力，可有效地限制岩体的部份变形和位移。
2.6排水工程的设计地表排水工程的设计要求：①填平坑洼、夯实裂缝。坡面产生坑洼和裂缝，往往是滑坡的先兆，也是导致严重滑坡的主要原因。大气降雨、地表水就会汇集在坑洼处或沿着裂缝渗入土层，使土的抗剪强度降低，造成坡体滑动。因此，对坑洼和裂缝应仔细查找，认真夯填。②合理确定截水沟的平面位置。截水沟的平面布置，应尽量顺直，并垂直于径流方向。如遇到山坡有凹地或小沟时，应将凹地填平或与外侧挡土墙相连，内侧与水沟联结，避免水沟内的水流越出或渗入截水沟沟底，导致水沟破坏。应该结合边坡的区域地貌、地形特点，充分利用自然沟谷，在边坡体内外修筑截水沟、平台截水沟、集水沟、排水沟、边沟、急流槽等，形成树杈状、网状排水系统，以迅速引走坡面雨水。
3结语
论文对常用边坡工程的处治措施进行了初步探讨，指出了常用边坡工程处治措施的适用性，然而随着工程建设规模的不断增大，边坡高度增高，复杂性增大，对边坡处治技术的要求也越来越高。可以预见，随着科学技术的发展，边坡处治技术将得到进一步的发展，并逐步趋于完善。
参考文献：
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