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预应力锚杆锚索是边坡防护工程中一种重要的加固技术，广泛应用于岩土边坡、隧道围岩及高陡边坡的稳定性控制。其基本原理是通过在边坡内部施加预应力，增强岩土体的整体性与抗滑能力，从而有效防止边坡失稳和滑坡灾害的发生。

在实际应用中，预应力锚杆锚索主要由锚固段、自由段和张拉锁定装置组成。施工时，将锚杆或锚索钻入边坡岩土体内，通过张拉设备施加预应力并锁定，形成一个稳定的受力体系。该技术具有以下优势：一是能主动传递荷载，提高边坡的抗剪强度；二是适应性强，适用于多种地质条件；三是施工灵活，可与其他支护措施（如喷射混凝土、格构梁等）结合使用，形成综合防护体系。

此外，预应力锚杆锚索还具备环保、经济的特点，能够减少开挖量，保护原有地形地貌。在大型交通基础设施建设、矿山开采及地质灾害治理等领域，该技术已成为保障边坡稳定的重要手段。然而，在设计和施工过程中，需充分考虑地质条件、锚固深度及防腐措施等因素，以确保长期效果和安全性。

某市金西经济开发区金西大道二标施工组织设计预应力锚杆、锚索在高速公路高边坡防护中的应用

(中港四航局第一工程公司河龙项目部，广东 广州，510500)

摘 要: 预应力锚杆(索)已经是高边坡防护工程中越来越重要的手段，结合河龙高速公路第4标段预应力锚杆(索)在高边坡防护工程中的施工实践，介绍其施工工艺和施工注意事项，可供类似工程参考。

关键词：预应力锚杆；高边坡防护；高速公路

在高速公路的高边坡工程中,当潜在的滑体沿剪切滑动面的下滑力超过抗滑力时，将会出现沿剪切面的滑移和破坏。在坚硬的岩体中，剪切面多发生在断层、节理、裂隙等软弱结构面上。在土层中，砂性土的滑面多为平面，粘性土的滑面一般为圆弧状。有时也会出现沿上覆土层和下卧基岩间的界面滑动。为了保持边坡的稳定，一种办法是采用大量削坡直至达到稳定的边坡角；另一种办法是设置支挡结构。在许多情况下单纯采用削坡或挡墙往往是不经济的或难以实现的。这时可采用锚杆(索)进行加固。

采用锚杆(索)加固高边坡，是岩土锚固技术在高边坡工程中的应用，它是利用锚杆(索)周围地层岩土的抗剪强度来传递结构物的拉力或保持地层开挖面的自身稳定，由于锚杆、锚索的使用，使锚固地层产生压应力区并对加固地层起到加筋作用；可以增强地层的强度，改善地层的力学性能；可以使结构与地层连锁在一起，形成一种共同工作的复合体，使其能有效地承受拉力和剪力，并能提高潜在滑移面上的抗剪强度，有效地阻止坡体位移。这是一般支挡结构所不具备的力学作用。在岩土锚固中通常将锚杆和锚索统称为锚杆。

由于这种技术大大减轻结构物的自重、节约工程材料并确保工程的安全和稳定，具有显著的经济效益和社会效益，因而目前在工程中得到极其广泛的应用。最早使用锚杆的是1911年美国矿山巷道支护中利用的岩石锚杆，1918年西利西安矿山开始使用锚索支护，1934年舍尔法坝采用了预应力锚杆（索）。目前各类岩石锚杆已达数百种之多，并且许多国家和地区先后都制定了锚杆规范或推荐性标准。我国在50年代开始应用岩石锚杆，60年代开始大量采用锚固技术，特别是在我国矿山巷道、铁路隧道、公路隧道、排水遂洞等地下工程中大量采用普通粘结型锚杆与喷射混凝土支护。近年来随着高速公路的迅猛发展，在公路边坡、大型滑坡治理中更多采用预应力锚索加固技术。岩土锚固技术几乎遍及土木工程的各个领域，如边坡、基坑、隧道、坝体、码头、船闸、桥梁等。

锚杆是一种将拉力传至稳定岩层或土层的结构体系，主要由锚头、自由段和锚固段组成，如图1、图2所示。

(1)锚头：锚杆外端用于锚固或锁定锚杆拉力的部件，由垫墩、垫板、锚具、保护帽和外端锚筋组成。

(2)锚固段：锚杆远端将拉力传递给稳定地层的部分锚固深度和长度应按照实际情况计算获取，要求能够承受最大设计拉力。

(3)自由段：将锚头拉力传至锚固段的中间区段，由锚拉筋、防腐构造和注浆体组成。

(4)锚杆配件：为了保证锚杆受力合理、施工方便而设置的部件，如定位支架、导向帽、架线环、束线环、注浆塞等。

图2 锚索结构示意图

按是否预先施加应力分为预应力锚杆(索)和非预应力锚杆(索)：非预应力锚杆是指锚杆锚固后不施加外力，锚杆处于被动受载状态；非预应力锚杆通常采用Ⅱ、Ⅲ级螺纹钢筋，锚头较简单，如板肋式锚杆挡墙、锚板护坡等结构中通常采用非预应力锚杆。预应力锚杆是指锚杆锚固后施加一定的外力，使锚杆处于主动受载状态；预应力锚杆在锚固工程中占有重要地位。预应力锚杆的设计与施工比非预应力锚杆复杂，其锚筋一般采用精轧螺纹钢筋（φ25～32）或钢绞线,目前在公路滑坡处治中广泛采用预应力锚索加固技术。

3 锚杆(索)加固边坡的应用

在土层中，边坡安设锚杆（索）后所提高的安全系数可用下式条分法公式计算：

式中，是作用在第条滑面上的法向力；是作用在第条滑面上的切向力；是第条滑面上的粘聚力；是第条滑面长度；是锚杆锚固力沿滑面法向的分力；是锚杆锚固力沿滑面切向的分力；是滑面上的摩擦系数。

在岩体中，由于岩石产状及软硬程度存在严重差异，岩石边坡可能出现不同的失稳和破坏模式，如滑移、倾倒、转动破坏等。锚杆的安设部位、倾角为抵抗边坡失稳与破坏最有利的方向，一般锚杆轴线应当与岩石主结构面或潜在的滑移面呈大角度相交，如图4所示。 图3 锚固边坡的稳定性分析

(a)锚杆平衡滑动力 (b)锚杆抵抗转动破坏 (c)锚杆抵抗倾倒

图4 锚杆增强岩石边坡的稳定性

锚杆在边坡加固中通常与其它支挡结构联合使用，例如：

(1)锚杆与钢筋混凝土桩联合使用，构成钢筋砼排桩式锚杆挡墙。排桩可以是钻孔桩、挖孔桩或劲性砼桩，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刚绞线（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。在边坡支护中排桩式锚杆挡墙主要用于下列情况:

① 位于滑坡区域的边坡支护、路堑开挖造成的牵引式滑坡或路堤引发的推力式滑坡、工程滑坡可能性较大的潜在滑坡区域的边坡支护，在抗滑桩难以支挡边坡推力荷载时，宜采用预应力锚索抗滑桩结构，如图5所示。

② 边坡切坡后，由于外倾软弱结构面形成临空状楔体塌滑可能性较大，造成危害性较大的边坡。

③ 高度大于12米、稳定性较差的土层边坡，此时由于抗滑桩悬臂较长，承受的弯矩过大，为了防止抗滑桩破坏，可采用单锚点或多锚点作法。

④ 坡顶0.5米内有重要建筑物或较大荷载的Ⅲ、Ⅳ类岩石边坡和土层边坡宜采用排桩式锚杆挡墙支护。 图5 滑坡处治的预应力锚索抗滑桩结构

(2)锚杆与钢筋混凝土格架联合使用形成钢筋砼格架式锚杆挡墙，锚杆锚点设在格架结点上，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。如图6所示。

(3)锚杆与钢筋混凝土板肋联合使用形成钢筋砼板肋式锚杆挡墙，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。如图7所示。

(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。 图6 钢筋砼格架式锚杆支护

这种结构主要用于填方形成的直立土质边坡，如图8所示。

图7钢筋砼板肋式锚杆挡墙 图8 锚定板挡墙

(5)锚杆与钢筋砼面板联合使用形成锚板支护结构，适用于岩石边坡。锚杆在边坡支护中主要承担岩石压力，限制边坡侧向位移，而面板则用于限制岩石单块塌落并保护岩体表面防止风化。锚板可根据岩石类别采用现浇板或挂网喷射混凝土层。

(6)锚钉加固边坡，在边坡中埋入段长而密的抗拉构件与坡体形成复合体系，增强边坡的稳定性。这种方法主要用于土质边坡和松散的岩石边坡，加固高度较小，多用于临时边坡加固。

河龙4标段里程桩号为K29+200~K36+492.19，线路总长7.27761Km，本标段地势起伏较大，有多处高边坡开挖及防护工程。锚杆(索)工程在本标段有较多的运用。

K29+424～K29+769线路左侧为6级边破，路面至坡顶最高距离为61.08m，岩石破碎，多裂隙，有土石夹层。防护形式：第1级坡面垂直8m，坡率1：0.5，锚杆框架梁防护；第2、3、4、5级单级垂直10m，坡率1：0.75，预应力锚索防护，底梁支护。第6级坡面垂直10m，坡率1：0.75，底梁锚杆防护。该坡面非预应力锚杆4488m，预应力锚索10604m。

K30+120～K30+440左侧7级高边坡，第1级、第7级为非预应力锚杆框架梁防护，第2、3、4、5、6级为预应力锚索防护，该边坡地势陡峭，岩石破碎，属土石边坡，上覆土层与下卧基岩有明显的界面，属高危边坡，因此锚索锚固段必须穿过土层，深入岩基。该段非预应力锚杆7875m,预应力锚索12213m。

K31+120～K31+300高边坡设计为4级边坡防护，第1～3级为非应力锚杆防护，第4级为拱形骨架防护边坡，岩层走向及边坡开挖面反倾，但较破碎，属较稳定边坡，属锚杆抗倾防护。

4.2 锚杆(索)施工

以K30+120～K30+440左侧高边坡为例谈锚杆（索）施工锚杆施工质量的好坏将直接影响锚杆的承载能力和边坡稳定安全，一般在施工前应根据工程施工条件和地质条件选择适宜的施工方法，认真组织施工。在施工过程中如遇与设计不符的地层，应及时报告设计人员，以作变更处理。锚杆施工包括施工准备、造孔、锚杆制作与安装、注浆、锚杆锁定与张拉等五个环节。

污水回用工程施工组织设计4.2.1 施工前的准备工作

施工前的准备工作包括施工前的调查和施工组织设计两部分。施工前的调查是为施工组织设计提供必要资料，其内容有：

①锚固工程计划、设计图、边坡岩土性状等资料是否齐全；

②施工场地调查，施工对交通的影响情况；

③施工用水、用电条件调查；

水库除险加固工程施工组织设计(标准版)④边坡工程周边可能对施工造成影响的各种状态调查；