摘 要：滑坡在我国是一种较为常见的自然灾害，对滑坡区人们的生命与财产形成了巨大的威胁，每年由于滑坡所造成的经济损失难以估量，对于预应力锚索在滑坡治理过程的应用进行了研究，包括预应力锚索的组成与力学原理、滑坡治理过程中预应力锚索的设计包括各种预应力锚索参数的计算，并对预应力锚索设计过程中应该注意的问题进行了探讨，为预应力锚索在治理滑坡中的应用推广提供了有力的技术支撑。
关键词：滑坡；预应力锚索；治理；设计
预应力锚索是近年来在防治滑坡的技术，该技术在治理滑坡具有较好的效果，一般将该环节作为预防滑坡工程的主体。预应力锚索是从预应力锚杆的技术基础上发展而来，但是相比预应力锚杆来讲，预应力锚索能够承受的预应力要比预应力锚杆更大。且预应力锚索由多个自由段组合而成，结构合理，性能更好。预应力锚索技术是从国外引入，在该技术引入后在预防滑坡的过程中发挥了巨大的作用，且得到了较为广泛的应用，特别是在治理滑坡、边坡以及危险岩体以及加固等方面，相对于传统的技术具有较大的技术优势。目前国内治理滑坡过程中已经有多个项目应用该技术，具备了一定的理论与技术基础。
1 预应力锚索组成与原理
预应力锚索组成部分包括锚固部分、自由段部分以及紧固头三个主要的部分组成，锚墩、钢板垫以及锚具是紧固头的主要组成部分。锚固部分指的是固定于岩土中的锚索的部分，在对滑坡加固的过程中要保证滑面下部的锚索能够滑动。采取灌浆的方式使锚孔与岩壁紧密的结合在一起，最终使得具有锚孔的岩体成为预应力的主要承载者。自由段则是指穿过加固之后岩土孔洞的锚索部分，也就是所说的锚索段，通过这种组合的方式锚索能够在保护套中自由的伸缩，能够有效的传递预应力，在具有一定预应力的情况下，会导致自由段部分的岩土与滑坡体的受力，而起到稳定滑坡的作用。
钢筋混凝土是紧固头低层主要结构，为厚板形状，锚固段的应力的主要承担者。毕竟锚墩的强度是有限的，因而需要在锚墩上增加钢板，使得锚墩的承载面积增加进而减少单位面积上的压力值。钢板上具有锁定锚索的装置。根据锚索的结构，可以将作用于锚墩的预应力分解为水平方向上的滑动力，与滑动方向相反的抗滑动力，以及垂直于滑动平面的压力。因而可以将锚索所提供的力看做是三个分量的矢量和。
2 滑坡预防中预应力锚索设计
在滑坡锚索设计的过程中首先要确定滑坡的抗剪强度。一般通过对滑坡的勘察，确定滑坡的范围，滑动面，以及滑坡的体积容量等重要参数，但是在计算滑坡下滑力的过程中，考虑到成本、设备与其他因素等往往无法通过大面的野外试验来获取。但是室内的岩体的抗剪强度往往不能够与滑坡的滑动面的抗剪强度联系起来，因而很难找到理论或者经验模型来获取滑坡面的抗剪强度。因而在实际的计算过程中，参数粘聚力和内摩擦角都是通过反推法来进行估计的。对于滑坡下滑力的计算，一般要选取滑坡具有代表性的断面，结合实验所得到的参数，来计算滑坡的下滑力。
然后需要确定锚固力以及预应力的张力。主要是结合滑坡宽度以及滑坡的锚固力参数计算最下一排锚索的下滑力。考虑到预应力筋、地层以及锚索压缩效应，所得到的锚固力一般与预应力的数值是不等的，锚固力要能弥补预应力损失的数值。由于施工条件与滑坡性质的不同预应力损失的数值也会有所不同，一般该数值不会超过总的应力的25%。
下倾角的计算。下倾角为锚索和水平面之间的夹角，锚固力的计算需要确定锚索与水平面之间的夹角，在满足安全性的前提下考虑到经济性，可以对单位长度能够提供最大应力时的下倾角进行计算。
对锚固段的位置进行确定，计算其长度。锚索部分的锚固段要伸入到滑坡面下部的岩土中。由于扩散角的存在，锚固段应该与滑坡面的下端离开一定的距离，进而使得锚索之间的滑坡面都能够收到挤压力。而与应力大小、锚索与砂浆以及与孔壁之间的粘合力是确定锚索长度的考虑因素，一般情况下锚索与砂浆之间的粘合力较大，因而可以根据预应力的数值，以及砂浆与孔壁之间的粘合力来确定锚索的长度。
在上述参数计算完毕之后，可以计算出锚索中所需要钢绞线的数量，以及锚索的间距和锚墩尺寸参数等。锚索应该按照排列的方式进行布置，由于锚固段以及锚墩存在着应力扩散现象，因而滑坡的全体会受到两个方向的压力，因而其形变受到相应的约束。在这个过程中岩土的力学性质也得到改善，岩土的抗剪强度会得到增强，与传统的预防滑坡的方式相比，预应力锚索结构在预防滑坡方面具有较为明显的优势。
在锚索设计的过程中，抗剪强度、滑坡面下滑力、钢绞线以及锚固段长度等参数都会在一定程度上影响整个预应力锚索系统的安全性，其中系统的安全性对滑坡下滑力参数最为敏感。抗剪强度计算的过程中没有考虑到应力施加后的状况，在预应力施加以后，滑坡会受到两个方向上的压力，在这个过程中岩土的力学性质会得到一定程度上的改善，如果将抗剪强度参数改为改善之后的参数，那么系统的安全性就会得到加强。预应力损失是由钢绞线松弛以及地层的压缩和锚索的位移造成的，因而在施工的过程中需要选择刚度较强的钢绞线以及尺寸较大的锚墩，通过这种方式来提高预应力锚索系统的安全系数。
3 预应力锚索应用实例
3.1 滑坡区域概况
滑坡位于宜良县北羊街谷地边缘，总体地形西高东低，地形坡度25°～50°，属剥蚀中山滑坡地貌，由于村庄建房、修路的开挖，在村庄内及后缘形成不同标高的台阶，总体呈阶梯状，台阶高3～5m，个别陡坎高约6m，陡坎角度多近于直立，陡坎方向与坡向基本一至。横山村滑坡厚约8.50m，长135m，宽90m，体积约103275m3。滑坡属“浅层中型推移式土体”滑坡。
3.2 滑坡特征
滑体物质为第四系残坡积层粘土、粉质粘土及含角砾碎石粘土、粉质粘土组成，揭露厚度8.20m，呈褐红色、褐黄色为主，稍湿-湿、可-硬塑状，结构松散，上部土质较均匀，含少量角砾、碎石；下部土质不均匀，含角砾20～30%。
滑带为土岩结合面，即粉质粘土与强-全风化泥质粉砂岩的结合面，呈浅黄、褐黄色夹杂褐红色，稍湿～湿、可塑状，局部夹杂角砾碎石，土质稍均匀。滑床主要为强-全风化泥质粉砂岩、强风化细砂岩和中风化砂泥质灰岩组成。岩心以碎块状居多，节理裂隙发育，岩石总体较破碎，全～强风化。
滑坡区地层连续性较好，岩体裂隙发育，滑坡区内未发现断裂、褶皱等构造。水文地质条件简单，滑坡区内及周边无泉水出露。抗震设防烈度为Ⅷ度，设计基本地震加速度值为0.30g。
3.3 滑坡区预应力锚索设计
根据稳定性计算，该滑坡天然状态下处于基本稳定状态，但在降雨、地震等不利条件下，该滑坡处于欠稳定～不稳定状态，综合现状及发展趋势，该滑坡极易于发生在此失稳破坏，失稳后对横山村造成危害，其后果较严重。
结合现场地形及滑坡推力的计算，选择在滑坡区的前缘及中部设置4排预应力锚索，锚索长度14.0m～18.0m，锚索倾角均为25°，孔径为150mm，具体详见图1，预应力设计图。
锚索采用高强度，低松驰φ15.20钢绞线制作，钢绞线强度1860Mpa；锚具采用QM15-5型预应力锚固体系，锚索的设计抗拔力为600KN。压浆材料使用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，注浆用0.45～0.50的纯水泥浆。
3.4 施工后治理效果
在选择工程手段时，要充分考虑滑坡的特征、地形条件、施工条件等，因地制宜，防治措施以锚索框格梁位主，截排水措施为辅。结合实际地形、地层岩性、滑坡地质灾害分布情况合理布设防治工程，以便发挥防治工程的最大作用，治理后的效果保持原地形地貌，可以在坡面上种植植物，恢复植被滑坡。已经经历了两个水文年，从后期监测的结果看，滑坡未见变形，治理效果较好。
4 结语
相对于传统的滑坡治理技术预应力锚索装置在经济性、安全性上都有较强的优势，通过几十年的滑坡治理技术来看，滑坡技术经历了多个技术发展阶段直到目前的预应力锚索滑坡系统。虽然目前预应力锚索滑坡治理技术还没有得到大面积的应用，但是可以预见在该技术具有经济性、安全性基础上必将得到大范围的推广与应用。并且随着我国科学技术的进一步发展与进步，多种方式协同性地滑坡治理与监测技术必将为我国滑坡的治理与监测提供更多的技术途径，保障滑坡区人们的生命与财产的安全。
参考文献
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