邊坡加固治理的設(shè)計及施工措施

盧愛花

(杭州鐵路設(shè)計院有限責(zé)任公司，浙江 杭州 310006)

概述：

杭州龍井餐館位于龍井村，在龍井山腳下，為2層仿古式建筑，檐口高6.3m，其北側(cè)距山體邊坡最近處1.65m.。由于人為挖鑿該邊坡局部曾發(fā)生多次巖塊崩落，巖體存在局部危巖崩塌的可能性，且有進一步加劇的趨勢。直接危及邊坡下方建筑物的安全。在餐館建筑施工前必須先做山體邊坡加固處理。

1.病害情況及原因分析

1.1 病害情況

該山體邊坡主要存在的地質(zhì)災(zāi)害為危巖崩塌，現(xiàn)將其特征及成因分析如下：

通過現(xiàn)場調(diào)查該邊坡坡度較陡，頂部為含粘性土碎石（殘坡積層），大部分地段中風(fēng)化基巖裸露于地表，巖石呈大塊狀砌體結(jié)構(gòu)，層面與邊坡斜交，基本穩(wěn)定，但邊坡坡度較陡，節(jié)理較發(fā)育，坡面不平整，局部呈倒坡狀、存在臨空面，易發(fā)生危巖崩塌。(見照片)

照片1邊坡實情

該處邊坡在雨水沖刷下，易發(fā)生崩塌，崩塌易發(fā)生在強風(fēng)化基巖與中風(fēng)化基巖的交界部位。

1.2 原因分析

經(jīng)分析，邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)本屬于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，但由于坡高較大，巖體自重應(yīng)力高，邊坡又很陡，巖體產(chǎn)生明顯的側(cè)向位移，后緣出現(xiàn)拉裂縫，坡腳是應(yīng)力集中部位，巖體出現(xiàn)壓裂破碎跡象。說明巖體出現(xiàn)了垂直方向位移，有的已明顯出現(xiàn)幾乎近于貫通的張拉性滑面,巖體在向側(cè)向，垂直向復(fù)合的斜下方蠕變，蠕變的進程中，向下崩滑的巖體沿原來已有的節(jié)理拉開，甚至出現(xiàn)垂直方向新的拉裂面和緩傾角滑面。

該邊坡產(chǎn)生病害的原因有以下幾個方面：

（1）周圍人類活動的不利影響。龍井村屬旅游風(fēng)景區(qū)，游人活動比較多，近幾年龍井村開發(fā)建造建筑物也不在少數(shù)。建筑施工期間，運輸車輛的震動，特別是基礎(chǔ)開挖的振動，山腳下基礎(chǔ)挖掘均對邊坡產(chǎn)生不利影響。此外人活動產(chǎn)生的生活廢水也增加了坡體的地下水量，從而對邊坡產(chǎn)生附加的靜水壓力。

（2）自然因素的影響。由于在人工開挖過程中未及時平整坡面，導(dǎo)致坡面存在臨空面，加上節(jié)理裂隙、風(fēng)化裂隙發(fā)育，使巖體呈碎裂結(jié)構(gòu)，在雨水的作用下易失穩(wěn)，發(fā)生邊坡危巖崩塌，進而引起上部土質(zhì)邊坡滑坡，加之該處山上生長多棵直徑較大的樹，在其根劈作用下，巖塊與邊坡之間形成裂縫，日積月累巖塊很容易發(fā)生崩塌，對建筑物及其人員構(gòu)成威脅。

2.邊坡加固設(shè)計

由于場區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜,因此,必須根據(jù)穩(wěn)定性條件、地層條件、地下水條件等因素綜合考慮,進行綜合整治。為消除存在的危巖崩塌地質(zhì)災(zāi)害。根據(jù)土體巖性特征、厚度以及巖土體結(jié)構(gòu)類型和風(fēng)化程度，結(jié)合《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330-2002)和當(dāng)?shù)亟?jīng)驗，采取以下治理措施，堅硬的巖石本身具有較大的抗剪強度和抗風(fēng)化能力，形成高峻的斜坡，但由于開挖路塹，其穩(wěn)定性遭到破壞，同時由于軟硬互層，風(fēng)化差異，斜坡外形凸凹不平，產(chǎn)生崩塌。根據(jù)實際情況采取如下治理措施：修整坡形（削坡）、錨桿加固、素噴混凝土。

2.1 削坡設(shè)計

在次穩(wěn)定區(qū),通過坡頂?shù)南髌聹p載即可滿足邊坡整體穩(wěn)定性的要求。削坡完畢,應(yīng)對坡面、坡頂內(nèi)的直徑或邊長大于2厘米的碎塊清除干凈。

2.2 底部擋墻設(shè)計

加強人工邊坡支護工作。對邊坡下部原有擋土墻進行拆除新建。擋土墻在墻后填土土壓力下，必須具有足夠的整體穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)強度。設(shè)計時應(yīng)驗算擋土墻在荷載作用下，沿基底的滑動穩(wěn)定性；繞墻趾轉(zhuǎn)動的傾覆穩(wěn)定性和地基的承載力。擋墻基礎(chǔ)采用C20混凝土澆搗，基底進入下部堅硬巖體不少于1米，碰到基巖埋藏較深處，開挖后采用C20毛石混凝土澆搗。擋土墻墻身厚度400mm～1000mm，采用M10水泥砂漿砌MU30塊石。墻頂采用C20混凝土壓頂，厚200mm。擋墻定位以邊坡線為準，按墻面坡度放樣施工，擋墻高度為2.5m，具體根據(jù)坡面實際情況作適當(dāng)調(diào)整。

2.3.邊坡巖體的錨固設(shè)計

2.3.1 錨桿長度設(shè)計。錨桿軸向拉力標準值：Nak=Rmax/cosα；錨桿軸向拉力設(shè)計值：Na=γQNak；錨桿鋼筋的截面面積：As≥γ0Na/ξ2fy；錨桿錨固體的錨固長度：La≥Nak/ξ1πDfrb；其中：錨桿傾角α=150，rQ,ro為重要性系數(shù)，ξ1，ξ2為工作條件系數(shù)；fy,frb為相應(yīng)強度值，均可通過規(guī)范規(guī)定取值。本工程設(shè)計考慮到錨桿鋼筋的防銹問題錨桿采用28Ⅱ級鋼筋,按地基規(guī)范巖石錨桿孔直徑宜取3倍錨桿直徑，故取錨桿孔直徑為90mm。錨桿有效長度根據(jù)錨桿承載力公式計算：

在巖層

ha≥kNa/∏Dqi

ha—錨桿有效錨固端長度；

D—錨孔直徑；

qi—錨固段砂漿與巖層間的抗剪強度設(shè)計值；

K—安全系數(shù)，一般取2.5；

經(jīng)計算ha=5.6m。

錨桿的固定長度受錨桿直徑、錨桿設(shè)計錨固力、錨桿間距、水泥砂漿與錨桿粘結(jié)強度的設(shè)計值等因素影響，確定錨固長度時應(yīng)綜合考慮上述因素。

2.3.2 錨桿布設(shè)?？紤]到結(jié)構(gòu)面與臨空面組合特征以及風(fēng)化程度，錨桿長度為6.0m～9.0m，由上至下遞減，錨固段長度不小于5.6m，入射角15o。地面標高4.5m以下錨桿為Ф28@1800 L=6.0m；地面標高4.5m以上錨桿為Ф28@1800 L=9.0m；具體布設(shè)見圖3。

2.3.3 錨桿防銹設(shè)計。防銹的有效時間要長于錨桿的有效使用期。防銹應(yīng)有足夠的韌性，錨桿本身不應(yīng)受到損害。對本設(shè)計錨桿錨固段以灌漿予以保護。錨桿頭封閉在混凝土中。

2.4 臨時支撐設(shè)計

臨時支撐是為了保證在整個施工過程中避免邊坡發(fā)生失穩(wěn)破壞，在安全的前提下與施工腳手架相結(jié)合，盡量降低工程費用。采用竹、木、鋼混合支撐體系。三角形支撐點設(shè)置于混凝土地面。反力點由打入地下的L50X5角鋼（深1.5m，間距1m，）和平放的50鋼管組成。支撐系統(tǒng)的主力架采用50鋼管，主力架之間采用毛竹捆綁聯(lián)結(jié)。清理現(xiàn)有邊坡危巖及臨空面，平整坡面，對不能清理的危巖用錨桿進行支護，對較破碎的巖體可采用漿砌擋墻支護。

圖一：邊坡剖面圖

圖二：錨桿錨頭詳圖

圖三：護坡面層正面圖

2.5 網(wǎng)噴混凝土設(shè)計

整個邊坡治理區(qū)域采用錨噴網(wǎng)加固措施。鋼筋網(wǎng)片采用○8@200mm單層雙向。配筋掛網(wǎng)應(yīng)在錨桿可受力后進行，網(wǎng)必須張拉緊。節(jié)點與錨桿焊接。搭接處用20號鐵絲綁扎。護坡面層采用C20混凝土厚100mm，分兩次噴射。

2.6 排水設(shè)計

排水設(shè)計主要是地表水排水設(shè)計，地表水滲入滑坡體內(nèi),既增加了滑動力,又降低了土層的內(nèi)摩擦力,對滑坡體的穩(wěn)定不利,因此做好坡面地表水排水設(shè)計是治理滑坡的重要內(nèi)容。坡角沿墻身外側(cè)設(shè)置排水溝，匯入場內(nèi)原有排水系統(tǒng)，排水溝采用磚砌，采用M5.0砂漿抹面；邊坡覆蓋層與巖體分體分界處設(shè)一排○30PVC泄水管，水平間距2m，排距3m，現(xiàn)場可根據(jù)巖體裂隙分布情況做適當(dāng)調(diào)整，泄水管與水平面夾角10度以下，外包二層U-30無紡?fù)凉げ迹顾苌喜吭O(shè)置過濾層。

3.施工技術(shù)措施

3.1 片石混凝土擋土墻的施工。片石混凝土擋土墻混凝土設(shè)計強度為15Mpa，片石含量不大于20%，片石厚度不得小于15cm且強度必須大于30MPa。擋土墻表面采用15Mpa素混凝土預(yù)制塊鑲面，混凝土預(yù)制塊嚴格按坡比分層砌筑，增加了擋土墻的整體美觀。擋土墻混凝土分層澆筑，澆筑前應(yīng)先清洗底層的混凝土表面，片石應(yīng)均勻放置于剛澆筑的混凝土上，其凈距不得小于10cm。在擋土墻高0.5m和1.5m的地方設(shè)兩排泄水孔，間距為2.5m。

3.2 錨桿的施工

錨桿施工流程：確定孔位→鉆孔就位→調(diào)整角度→鉆孔→清孔→安裝錨索→一次注漿→二次補漿→錨頭鎖定→對錨頭進行保護。

（1）確定孔位。鉆孔位置直接影響錨桿的安裝質(zhì)量和力學(xué)效果，為使錨孔位置在空間上分布合理，對錨孔位置應(yīng)用皮尺定點，定點測量時應(yīng)作好測量記錄，測點應(yīng)滿足誤差小于1厘米精度要求，并將錨孔孔口位置點上標記。（2）調(diào)整鉆桿角度。鉆孔就位后，及時調(diào)整鉆桿鉆進角度，并經(jīng)現(xiàn)場技術(shù) 人員用量角儀檢查合格后，才可正式開鉆。另外，要特別注意檢查鉆桿左右傾斜度。鉆孔過大的左右傾斜度會導(dǎo)致相鄰兩根錨桿錨固體的間距變小，出現(xiàn)應(yīng)力集中，影響錨固效果，入射角允許偏差±2°。（3）鉆孔。采用等同錨桿直徑的套管跟進，壓水鉆進的方法鉆孔，鉆進時壓力水從鉆管流向孔底，在一定水頭壓力下，水流攜帶鉆削下來的石屑排出孔外，鉆進時要不斷供水沖洗，包括接長鉆管和暫時停機，而且要始終保持孔口水位，若發(fā)現(xiàn)不能壓水進去，說明已堵管，應(yīng)拔出鉆管，清理鉆管以后，再繼續(xù)鉆進。待鉆進至規(guī)定深度（鉆孔深度大于錨桿長度0.5m），鉆機繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，并壓水沖洗殘留在孔中的石屑，直到流出的水不渾濁為止。此時立即注漿。開孔孔徑￠80毫米深5厘米以下，錨孔孔徑為￠60毫米；對于穿過較寬張裂隙的錨孔，須對裂隙進行封堵；錨孔水平方向孔距誤差不應(yīng)大于50毫米，鉆孔底部的偏斜尺寸不應(yīng)大于80厘米；錨孔的封孔要求錨盤底部的水泥砂漿需平整,在擰緊壓緊螺栓前用小錘敲打，以使錨盤與砂漿緊密接觸，不留氣泡。對封孔水泥砂漿采用先封多半后封上部小半的二次封堵法。（4）注漿。本工程采用邊注漿采用425R普通硅酸鹽水泥配制水泥漿，水灰比控制在0.4～0.45，注漿壓力控制在 0.4～0.6Mpa，直到孔口溢出漿。此時就把鉆管全部撥出，注漿管不拔。接著用水泥袋濕粘土加鋼板封口，并嚴密堵實，以0.4～0.6Mpa穩(wěn)壓注漿5分鐘，才拔出注漿管。

結(jié)束語。邊坡經(jīng)上述技術(shù)處理后加固效果明顯，體現(xiàn)在：通過錨桿的作用及混凝土的包裹，鎖住了邊坡不穩(wěn)定巖體，解決了圍巖掉塊，坍塌的隱患，噴射的混凝土層及截水溝解決了地表水沿裂隙下滲的問題。經(jīng)過后期對邊坡的變形觀測，未發(fā)現(xiàn)圍巖有明顯異常變形。需要指出的是在噴錨加固中對錨桿的時效、防水性及錨桿的應(yīng)力應(yīng)加以觀察研究，確保邊坡的穩(wěn)定。該山體邊坡治理后保證了山腳下的新建餐館的安全性。本工程通過了竣工驗收，及地質(zhì)危害治理專項驗收。

[1]GB50010-2002.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

[2]GB50330-2002.建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

[3]趙志剛，曾智.預(yù)應(yīng)力錨桿網(wǎng)格梁聯(lián)合加固既有擋墻的設(shè)計與施工.施工技術(shù)，2007，（8）.