高邊坡滑坡治理方案及施工方法

羅仁棉

(福建省第一公路工程公司)

本滑坡工程位于霞浦溪鹽疏港公路A3標(biāo)段K18+160～K28+270段右側(cè)邊坡，該邊坡為一處五級臺階式邊坡，坡高為8～50m不等，邊坡總長約為120m，為巖土質(zhì)混合型邊坡。第一級、第二級邊坡開挖面以中風(fēng)化巖層為主，第三、四、五級邊坡以碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化巖層為主。受降雨影響，第三、四、五級邊坡產(chǎn)生不同程度的裂縫，第五級邊坡裂縫 約為10cm，錯臺約為15cm，已造成局部坍塌位移，滑坡體最大寬度約為50m，最大長度約30m，下緣邊界局部順巖層不利結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生小型坍塌，邊坡穩(wěn)定性差，由于邊坡陡且受滑坡下滑的牽引，對行車和行人造成嚴(yán)重的潛在威脅，因此必須對該段邊坡滑坡進(jìn)行整治。

1 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)狀況

1.1 工程地質(zhì)

區(qū)域上，原始地貌屬丘陵斜坡地貌，地形切割中等，風(fēng)化剝蝕強(qiáng)烈，總體走勢由北東往南西向傾斜，原始地形坡變25°～30°，邊坡北東面與后山相連，相連部的勢稍低，后山地勢陡峭，山體植被發(fā)育。場地巖層分別為:含碎石粉質(zhì)粘土、砂土狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖、碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖、中風(fēng)化凝灰熔巖，各風(fēng)化巖土層風(fēng)極不均勻。

1.2 水文地質(zhì)

區(qū)域內(nèi)地表水體不發(fā)育，地下水主要受大氣降水補(bǔ)給順坡向排泄，地下水水量受降雨影響大，受季節(jié)性影響顯著，對邊坡的穩(wěn)定性及沖刷作用顯著。地下水位深度為15.6～40.2m，水位標(biāo)高為111.6 ～157.67m，埋藏較深。在崩塌體開裂隙處流量8L/min，場地層為為Ⅱ類弱透水性環(huán)境，地下水對水泥混凝土不具腐蝕性。

1.3 地層巖性

根據(jù)勘察資料，場地巖土層可劃分為4個主層位:含碎石粉質(zhì)粘土、砂土狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖、碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖、中風(fēng)化凝灰熔巖，場地內(nèi)各風(fēng)化巖土層風(fēng)化極不均勻，勘察風(fēng)化土層主要采取較為客觀的實測標(biāo)貫試驗手段進(jìn)行分層，分層標(biāo)準(zhǔn)為:N＜30擊為殘積粘性土，30≤N＜50擊為全風(fēng)化凝灰熔巖，N＞50擊為強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖。

2 滑坡治理方案

2.1 巖土參數(shù)指標(biāo)的選定

各巖土層主要物理力學(xué)依據(jù)巖土層的特征及試驗等方法，參考《巖土工程勘察規(guī)范》(DBJ13－84－2006)，結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗確定，其主要物理力學(xué)性質(zhì)列于表1。

表1

軟弱滑動帶C、φ根據(jù)反算法進(jìn)行校核后選取合理參數(shù)。

2.2 邊坡加固方案

(1)第一級、第二級邊坡由于未遭嚴(yán)重風(fēng)化、以中風(fēng)化巖層為主，穩(wěn)定性相對較好，且坡面不平整、破碎、坡面較干燥，故采用掛網(wǎng)錨噴防護(hù)，工程數(shù)量約為1700m2。

(2)第三、四、五、六級邊坡采用預(yù)應(yīng)力錨桿框架，其中第三級預(yù)應(yīng)力錨桿框架每片框架寬9m，設(shè)6孔預(yù)應(yīng)力錨桿，第四、五級邊坡預(yù)應(yīng)力錨桿框架，每片框架寬9m，設(shè)9孔預(yù)應(yīng)力錨桿，框架內(nèi)培土噴播植草，第六階邊坡預(yù)應(yīng)力錨桿框架，每片框架寬9m，設(shè)9孔預(yù)應(yīng)力錨桿，框架內(nèi)培土噴播植草。

3 施工技術(shù)方案及施工要點

3.1 掛網(wǎng)噴射混凝土邊坡

(1)先刷坡清理，使坡面盡量平整、無浮石，噴漿或噴混凝土前應(yīng)將坡面浮土碎石清除并用水沖洗。采用手持風(fēng)鉆鉆孔，在巖面上確定錨孔孔位，進(jìn)行鉆孔，鉆孔直徑5cm，孔內(nèi)巖粉必須清理。當(dāng)邊坡巖石為鐵、鈣質(zhì)膠結(jié)時采用水或氣沖清理，當(dāng)邊坡巖石為泥質(zhì)膠結(jié)時采用氣沖清理。

(2)安裝錨桿，同時在鉆孔內(nèi)灌注水泥漿。

(3)埋設(shè)控制噴射混凝土厚度的標(biāo)志，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)和鐵絲網(wǎng)，網(wǎng)眼的大小為30×30cm，鋼筋網(wǎng)應(yīng)與錨桿聯(lián)結(jié)牢固，其與巖面的間隙宜為30mm。

(4)噴身混凝土配合比(單位體積用量)水泥∶砂∶碎石∶水∶外加劑 =445∶882∶882∶190∶8.9。

(5)混凝土料應(yīng)隨拌隨用，分段、分片由下而上進(jìn)行，作業(yè)開始時，應(yīng)先送風(fēng)，后開機(jī)，再給料;結(jié)束時，應(yīng)待料噴完后，再關(guān)機(jī)。向噴射機(jī)供料時應(yīng)連續(xù)均勻，料斗應(yīng)保持足夠的存料，噴層厚度應(yīng)均勻。

(6)噴射開始時，應(yīng)減小噴頭至受噴坡面的距離，并調(diào)節(jié)噴射角度，以保證鐵絲網(wǎng)與巖面間的混凝土的密實性，噴射時，應(yīng)保持混凝土表面平整，呈濕潤光澤，無干斑或滑移流淌現(xiàn)象。

(7)噴射混凝土初凝后即灑水養(yǎng)生，養(yǎng)生時間7～10d，噴層周邊與未防護(hù)坡面的銜接處應(yīng)做好封閉處理。

3.2 錨桿框架防護(hù)

本滑坡段對邊坡第三、四、五、六、七級采有預(yù)應(yīng)力錨桿框架進(jìn)行加固防護(hù)，對需進(jìn)行邊坡加固地段，即開挖一級，防護(hù)一極。不得一次開挖到底，待上級錨桿框架完成后再挖下級臺階。邊坡加固錨桿采用機(jī)械及人工刷坡，開挖地梁溝槽，液壓潛孔鉆機(jī)鉆孔，人工穿索(桿)，機(jī)械張拉，注漿，框架混凝土采用現(xiàn)澆施工，鋼筋、模板在加工場制成半成品運至現(xiàn)場安裝，混凝土在拌和站拌制，混凝土攪拌運輸車運送至現(xiàn)場，混凝土泵車送入模灌注。

在施工前，首先對原材料進(jìn)行試驗，并進(jìn)行張拉設(shè)備的配套標(biāo)定工作，混凝土配合比試驗設(shè)計。當(dāng)刷坡完畢，應(yīng)根據(jù)錨桿布置圖準(zhǔn)備放出錨桿點位，施工人員根據(jù)點位開始施鉆。采用手持鑿巖機(jī)配自鉆式注漿錨桿進(jìn)行施工。當(dāng)錨桿鉆到設(shè)計深度，立即從空心中注漿，注漿壓力控制在0.4MPa左右，所用水泥漿應(yīng)摻入早強(qiáng)劑和膨脹劑以提高砂漿的早期強(qiáng)度，同時，在錨桿的施工過程中，隨時注意觀察地質(zhì)的變化，錨桿框架施工步驟如下:

施工放樣→搭設(shè)平臺→鉆孔→清孔→自檢及上報監(jiān)理工程師審批→錨桿安裝并注漿→立?！惭b鋼筋→上報監(jiān)理工程師→澆筑框架混凝土、養(yǎng)護(hù)→錨桿預(yù)應(yīng)力張拉→拆模、整理→二次孔道注漿→封錨。

(1)施工平臺:坡面坡度為 1∶0.75 至 1∶1.25，坡度較陡，應(yīng)搭建滿足相應(yīng)承重能力的作業(yè)平臺，利用鋼管搭設(shè)剛性工作平臺，平臺上下兩端有選擇地進(jìn)行臨時錨固。

(2)鉆孔。放樣布孔，根據(jù)邊坡開挖面的立面圖，將錨孔位置放在坡面上，采用φ50鋼管腳手架搭設(shè)施工作業(yè)平臺，平臺用錨桿固定于坡面。鉆機(jī)在平臺上安裝就位，鉆機(jī)就位后自上而下進(jìn)行鉆孔作業(yè)，鉆孔使用液壓潛孔鉆機(jī)施鉆，采用無水鉆進(jìn)的干法作業(yè)。以確保邊坡地質(zhì)條件不被惡化，保證孔壁粘結(jié)性。

鉆孔過程應(yīng)有專人負(fù)責(zé)，對地質(zhì)情況及鉆進(jìn)情況詳細(xì)記錄，每鉆進(jìn)2m或地質(zhì)變化時應(yīng)取土樣，土樣應(yīng)存放備查。在鉆孔過程中，對每個孔的地層變化、鉆進(jìn)狀態(tài)、地下水及一些特殊情況，要及時反饋、采取措施。若遇地層松動破碎時，應(yīng)采用跟進(jìn)套管的鉆進(jìn)技術(shù)，以確?？妆谕暾惶?如遇坍孔，應(yīng)立即停鉆，進(jìn)行固壁灌漿處理，待水泥初凝后，重新清孔鉆進(jìn)。當(dāng)采用注漿護(hù)壁時，在漿液中可摻入適當(dāng)劑量的速凝劑(初凝時間控制在3～8min)，漿液初凝后即可繼續(xù)鉆進(jìn)。鉆孔過程使用測斜儀檢測鉆孔的角度及順直度，及時糾偏，保證鉆孔斜度控制在允許誤差±1°之內(nèi)，且必須嵌入弱風(fēng)風(fēng)巖層。

(3)清孔。鉆孔結(jié)束后用高壓風(fēng)進(jìn)行清孔，孔壁不得有粘土或粉砂。石屑和巖粉是通過大量高壓空氣沿孔向孔口吹出，孔口處粉塵過大，易礙操作工人的視線影響操作，必須對孔口進(jìn)行噴灑水霧的除塵方法，使巖粉與水霧同時沉積于地面，以保證動力不易損壞及影響操作工人的健康。鉆孔時應(yīng)保持清潔，孔壁無污染物，以確保水泥砂漿與巖體的粘結(jié)國。清孔完成后，應(yīng)將孔口暫時封堵，避免碎屑雜物進(jìn)入孔內(nèi)。

(4)安裝錨桿。安裝錨桿前，應(yīng)先進(jìn)行鉆孔深度、鉆孔傾角、錨桿長度的檢驗;錨桿采用φ32的75/100型高強(qiáng)精軋螺紋鋼，錨桿施工完畢后，按規(guī)范要求進(jìn)行驗收實驗和錨桿長度檢驗。

(5)錨固注漿。下錨后及時進(jìn)行注漿，漿體為1∶1水泥砂漿，水灰比為0.40～0.5，強(qiáng)度不低于 40MPa。注漿采用孔底返漿法注漿(注漿管不撥出)，注漿壓力控制在0.4MPa左右，漿液采用砂漿拌合機(jī)拌制，人工用水桶運到注漿機(jī)料斗中，漿從注漿管進(jìn)入孔底，空氣從底孔中排出，當(dāng)漿液指示器顯示已注滿時，緩慢抽出注漿管，用水沖洗干凈以備再用。注漿時，注漿管應(yīng)邊注邊拔，使注漿管始終有段埋于漿液中。

(6)錨桿框架梁澆筑施工。框架施工前，需先將該部分邊坡進(jìn)行修整。如有因刷坡超挖或坍塌懸空則先用漿砌片石填塞，以保證框架和基礎(chǔ)穩(wěn)固可靠。土質(zhì)邊坡采用人開挖地梁槽，石質(zhì)邊坡采用風(fēng)鎬開鑿地梁槽。清除基坑表面松土，合格后進(jìn)行素混凝土基礎(chǔ)鋪筑，然后進(jìn)行鋼筋骨架的安裝，立模和混凝土澆筑。鋼筋采用先分制作成型，再人工搬運，現(xiàn)場安裝、搭接。安裝鋼筋骨架時應(yīng)注意錨桿鋼管的埋設(shè)和錨錠板及錨具的定位。確保與錨孔保持順直，斜托頂面與錨孔軸線應(yīng)保持垂直，錨墊板尺寸誤差控制在±0.1～±0.2cm。模板安裝時應(yīng)注意保護(hù)層的控制和模板的加固牢靠，械板采用拼裝式鋼模板，安裝采用短錨桿固定在坡面上，混凝土澆筑時應(yīng)注意混凝土的振搗和豎梁尺寸的控制，邊澆筑邊振搗，保證密實度。

圖1 錨桿框架法向圖

(7)張拉。張拉前，應(yīng)取10% ～20%的設(shè)計張拉荷載，對其張拉1～2次，使其各部位接觸緊密。應(yīng)將錨墊板表面清除干凈，錨具安裝應(yīng)與錨墊板和千斤頂密切對中，并與錨桿軸線方向垂直，千斤頂軸線與錨桿軸線應(yīng)在同一條直線上。張拉方式采用整體分5級施加。張拉穩(wěn)壓時間除最大一級應(yīng)穩(wěn)壓10min外，具體張拉方式如下。

0→0.25P→0.5P→0.75P→1.0→1.10P

(8)補(bǔ)償張拉。錨桿鎖定后48h內(nèi)，若發(fā)現(xiàn)有明顯的應(yīng)力松馳現(xiàn)象，則應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。

(9)封錨處理。錨桿張拉完成后應(yīng)及時對錨頭進(jìn)行補(bǔ)漿和封錨，外錨頭應(yīng)用與錨梁同標(biāo)號的混凝土封頭。多余外露的錨桿用手提砂輪機(jī)切除，嚴(yán)禁電弧燒割，并留5～10cm外露錨桿，以防拽滑。然后用混凝土將錨頭封閉，以防銹蝕破壞。

4 施工變形監(jiān)測與預(yù)報

本邊坡施工監(jiān)測采用地表簡易觀測法和重要工程專業(yè)儀器監(jiān)測法，在K18+190、K18+200、K18+210右側(cè)路塹平臺、路塹頂外外埋設(shè)觀測點，監(jiān)測采用全站儀、水準(zhǔn)儀每周觀測一次(雨天每天觀測一次)，掌握地表位移、變形發(fā)展情況，通過施工期間的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，測量結(jié)果基本穩(wěn)定。

5 結(jié)束語

該段路基邊坡滑坡治理后，經(jīng)過一年多的觀測，表明滑坡段已基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，充分說明此種流治理方法是切實可行的。預(yù)應(yīng)力錨桿框架防護(hù)加固效果明顯，施工工期較短，施工工藝簡單，操作靈活，具有適應(yīng)面廣、安全可靠、成本低廉、外形美觀等優(yōu)點，是邊坡整治比較理想的防護(hù)形式。錨桿與土體結(jié)合在一起，使得巖土體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，通過高強(qiáng)鋼筋的張拉施加預(yù)應(yīng)力，可提高邊坡巖土的整體性和穩(wěn)定性，完全可應(yīng)用于公路高邊坡的滑坡治理。

［1］鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(TB10025—2001)［S］.中國鐵道出版社，2001.

［2］巖土工程勘察規(guī)范(DBJ13－84－2006)［S］.

［3］閆莫明，徐禎祥，蘇自約.巖土錨固技術(shù)手冊［M］.北京:人民交通出版社，2004.