三福高速公路南平段位于福建闽北山岭重丘区，地势险峻，地形地貌变化大且地质、水文条件复杂，常有不良地质现象发生。三福高速公路K182+260~620处于南平延平区塔前镇牛头山，该地段地形陡峭，坡度35～42o，坡脚有县乡公路通过，自然山坡高90m，原设计为整体式路基，路堑边坡防护高度为10级；由于该工段坡积层较厚，坡面经常有石块滚落，稳定性极差，为了降低路线右侧边坡高度，经有关专家现场勘探论证对该段路线进行纵坡调整，变更为上下分离式路基，路堑防护高度降低至4级，同时在分离式路基K182+206～680段设锚杆、锚索挡墙。当上边坡开挖刚完成一级时，就发现K182+320～500段坡顶距坡口30～50m处有一条长100余m、宽约70～80cm近乎与路线平行的张开裂缝，动态监测组进行24h连续观测，发现每天有15cm左右的水平位移和10cm 左右的沉降，仅4天水平最大位移达1.4m，沉降达2m，若遇雨水冲刷随时有发生大面积滑坡的可能。
本文以该地段不良地质高边坡治理的施工实例，谈谈预应力锚索、地梁或框架技术在高速公路不良地质边坡中的应用。
1 工程地质概况及稳定性评价
1.1 工程地质概况
三福高速公路K182+260~620段坡体岩性以碎块状、强风化为主，呈碎裂结构或层状碎裂结构，此外还有层间软弱夹层及层间错动带，裂隙发育、含水量大、岩体的整体性和强度差。
1.2 稳定性分析
由于已出现的开裂、下沉滑塌表明该地段地质条件差，节理裂隙发育，有倾向路线的不利结构面，坡体中有破碎带通过，属于不稳定坡体。加之设计边坡高且陡，只采用卸载、放缓边坡度等处理，不足以边坡稳定，因此必须根据该段坡面的实际情况进行治理，以确保边坡稳定。
1.3 防护治理方案
采用坡顶卸载、坡脚处堆土袋反压，保证浅层滑体不从路堑坡面处剪出，坡顶已形成的裂缝上用塑料布复盖以防雨水侵入而加速下滑，设置截水沟拦截和排除地面水，同时对缝宽和沉降设观测点进行24h连续监测，发现异常及时处理。根据形成的坡面所反映的地质水文情况，动态设计边坡的防护加固措施，初步拟定防护方案：
第一级边坡：坡率1:0.25,坡高8m,采用砌石挡土墙,离坡脚1.2m高处按间距3m打φ120mm排水孔,坡顶设2m平台和排水沟；
第二级边坡：坡率1:0.75,坡高8m,拱形骨架植草、半孔窗式护面墙加φ130mm预应力锚索框架，坡顶设2m平台和排水沟；
第三级边坡：坡率1:0.75,坡高10m，拱形骨架植草加φ130mm预应力锚索地梁、三维植物网，坡顶设2m平台和排水沟；
第四级边坡：坡率1:1拱形骨架植草、三维植物网；
分离式路基中间挡墙采用C30钢筋砼肋板式挡墙，每根肋间距4m，按上、中、下分布三道预应力锚索，路堤高度在2m以下的地段采用重力式浆砌块片石挡土墙。
为保证深层滑体的稳定，第二、三级边坡拟用的加固方案：
采用压力分散型预应力锚索地梁或框架加固，锚索间距为5.565m，上下排锚索长度分别为L=28m和L=26m，锚固段长度均为10m，锚孔孔径为130mm，向下俯斜20o，由6根φ15.24无粘结钢绞线四单元组成，且配三组承载体、挤压套、限位片及间隔1m设置一道架线环。单孔设计拉力为600kN，地梁间距为3.4m，地梁截面为60cm×80cm，采用C30砼浇注，地梁嵌入坡面25cm，局部架空采用M7.5浆砌片石嵌补。
浆砌块片石挡墙、拱形骨架植草属常规施工，主要介绍预应力锚索地梁的施工过程。
2 预应力锚索地梁施工
高边坡预应力锚索主要施工工序有：测量放样→锚孔成孔→锚索制安→锚孔注浆→地梁、框架砼浇注→锚索张拉→封锚。
2 锚孔成孔
根据锚孔下倾与水平夹角20°的要求测量放样孔位，用钢管脚手架搭设钻机平台，按照孔位和锚索方向固定平台上的钻机，由于坡体多为残积土层和碎块状强风化为主，呈碎裂结构或层状碎裂结构且夹软弱层十分破碎，此外还有层间软弱夹层及层间错动带，钻孔机具选用4台20m3/min的空压机带动6台YG-60型和2台MD-50型带套管的潜孔钻，钻进时严格控制速度，防止在地质软硬不一的坡面上钻孔偏斜、扭曲或变位。成孔采用无水干钻,钻孔孔径和孔深不得小于设计值并应超钻20~50cm，钻进到设计设计深度后不能立即停而要稳钻3~5min，成孔后要及时用高压风进行锚孔清理，风压控制在0.2~0.4MPa。
因在地质不良的高边坡上钻进，钻孔过程中常有塌孔和卡钻现象发生，尤其是遇到层间软弱夹层及层间错动带时，软硬不匀很容易发生卡钻和塌孔，一般套管也难以跟进，同时套管随着钻孔深度的增加，磨擦阻力也在增加，或会遇上一块大夹石等情况，往往在10~20m左右就无法再跟进管。处理这种情况只能退出套管先进行注水泥砂浆以后再钻，有的孔位要反复注浆2~3次才能钻到30m孔深，个别孔也出现过套管退不出来的现象。卡钻时一般用高压风吹净孔内碎石渣，反复启动钻机等办法来解决。遇到有破碎带通过时，应扩大2m范围布钻孔、进行地表注浆使之凝结。
成孔的检查内容有孔径、孔深、钻孔倾角、套管直径和长度，此外还应记录锚孔编号、钻孔时间、地层类别、地下水情况等，若遇地质情况与设计不符，应及时与设计单位联系，以便调整。牛头山地质不良高边坡治理加固过程中设计单位根据边坡开挖后显示的地质水文情况进行动态设计，将原设计的26~28m锚索长度调整为统一的30m，锚固段长度不变。
2.2 锚索制安
锚索编束前要确保每根钢绞线顺直、排列均匀，对有死弯、机械损伤和保护套破损的要剔除，编束在一个工作平台上进行，平台的高度以方便工人操作为宜。下料严禁采用电弧而要用砂轮机切割，长度为设计长度+张拉工作长度 。做好承载体、导向帽的除锈防腐，将四个单元锚固段长度分准确，安装承载体间距要均匀，在挤压套前加限位片并用螺杆连接，钢绞线通过特制的挤压簧和挤压套对称地锚固在钢质承载体上，通过现场抽检保证单根连接强度不小于200kN。将预先加工好的架线环分别在锚索的自由段及锚固段范围内每隔1m安装1个，以保证钢绞线的顺直；将符合设计要求的注浆管绑缚于承载体上，最后在锚体底端接装导向帽。
下锚前对应压力分散型锚索四单元，在孔外用不同颜色油漆作好标记，以防张拉顺序发生混乱；下锚时要求平顺推送，保证锚索入孔的倾角、方位与锚孔的一致，严禁抖动、扭转和串动。若遇锚索进孔困难，应拔出来重新编束，用高压风吹孔后再安装；若仍然不能到孔底，应用钻机冲孔，直至锚索入孔安装就位为止。
2.3 锚孔注浆
锚孔注浆材料为水泥砂浆，水灰比1:0.35，采用42.5R水泥并在浆液中掺入JG-2高效减水剂，浆体强度≥40Mpa。锚孔造孔完成后原则上在24h内要及时下锚注浆，注浆时采用孔底返浆方式进行，直至孔口溢出浓浆。注浆压力一般控制在2MPa，按要求做好注浆施工记录，待砂浆强度达到设计强度后方可进行锚索张拉。为保证注浆密实、饱满，应进行二次注浆并严禁抽拔注浆管或孔口注浆。
2.4 锚索地梁或框架浇筑
地梁截面为60 cm×80cm，采用C30砼浇注，地梁嵌入坡面25cm，施工时先对坡面上地梁位置进行刻槽，局部架空处采用M7.5浆砌片石嵌补，砂浆调平后进行钢筋模板安装。安装时应特别注意锚斜托的准确定位，将锚下螺旋钢筋、锚垫板固定在地梁钢筋上锚垫板方向保持与锚索方向垂直。锚索框架分片施工，两相邻框架接触处留2cm伸缩缝，用浸沥青木板填充。
2.5 锚索张拉
根据规范要求，在进行锚索张拉之前首先要完成不小于3根的基本试验孔，该坡面上取3个不同地质代表点进行锚索抗拔破坏试验，试验各项技术指标及试验规程按照中国工程建设标准协会《土层锚杆设计与施工规范》（CECRS22：90）标准执行，试验报告经监理审查认为合格，说明该坡体锚索设计合理，可以进行锚索的张拉锁定工作。
框架砼达到设计强度的80%后，用标定过的YCM150B型千斤顶、OVMI-500型油泵对锚孔进行差异分步张拉。张拉时应将所有的锚索先一起预拉至10%设计荷载，使其各部位紧密接触、钢绞线完全平直，并根据设计荷载和锚索长度计算确定差异荷载，按次序分单元补足差异荷载，之后分五级即按设计荷载的25%、50%、75%、100%和110%进行同时张拉，每级荷载达到后要持荷2min以上，测量锚索实际伸长值，做好张拉原始记录。锚索预应力张拉采用“双控法”，将实际伸长值和理论伸长值进行比较，相差数值应在允许的规定范围内，锚索锁定后48h内如发现明显的应力损失现象，应及时进行补偿张拉。
2.6 封锚
整个坡面的锚索张拉全部完成后，按锚索总数的5%作为锚索的验收数量进行随机抽检，验收最大荷载为设计拉力值的150%，合格后方可用机械切割余露锚索，留长5~10cm按设计要求立即封锚。
3 结束语
山岭重丘区的高速公路修建受地形限制，除了众多的桥隧相连，还常会遇到深挖高填的路基，深挖路堑的边坡稳定和地质不良地段的高边坡防护，尤其象三福高速南平段塔前镇牛头山已出现滑坡迹象的高边坡治理加固是设计和施工的一大难题。随着边坡开挖所揭示的地质水文实际情况，动态设计治理加固措施，应用预应力锚索、地梁或框架技术对边坡滑体施加锚固力，结合坡体排水和坡面临时排水以及常规的坡面防护措施，最终使牛头山高边坡稳定。经过3年多营运期间的连续监控情况跟踪，表明牛头山不良地质高边坡治理加固设计是合理有效的，总结预应力锚索、地梁或框架在碎裂结构或层状碎裂结构且有层间软弱夹层及层间错动带、裂隙发育、含水量大的不良地质边坡上的施工经验也是有意义。
