壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索在滑坡治理中的應(yīng)用

李國(guó)勝

（山西鐵龍水利水電工程有限公司，山西 太原 030045）

1 工程概況

擬建的唐河水電站位于唐河中上游，總庫(kù)容950萬(wàn)m3，需要對(duì)經(jīng)過庫(kù)區(qū)的大同—靈丘公路（省道S203線）的K106—K111段進(jìn)行改線，將該段公路移到唐河南岸的山坡上，施工過程中對(duì)山坡進(jìn)行開挖放坡。但由于K109+600—K109+800段公路南側(cè)的山坡上鋪設(shè)有陜京一線天然氣輸氣管道，致使本段邊坡總體坡率只能控制在1∶0.3~1∶0.5左右。

路基開挖完成后，本段坡體上出現(xiàn)了裂縫，坡體中部出現(xiàn)了小規(guī)模的滑塌，并呈加劇趨勢(shì)。為確保大壩的順利建設(shè)及S203線、天然氣輸氣管道和坡腳國(guó)防光纜的安全運(yùn)營(yíng)，采用六索750kN壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)合縱向地梁對(duì)該邊坡進(jìn)行徹底根治。

天然氣管道上方卸載后采用預(yù)應(yīng)力錨索加固，錨索間用縱向地梁連接。一級(jí)坡面地梁之間采用鋼筋混凝土封閉處理。在滑坡周界外緣3~5m處設(shè)置一圈截水溝，攔截并旁引地表徑流，使滑坡范圍外的地表水不致流入滑體內(nèi)。

2 工程地質(zhì)條件

滑坡區(qū)地處中低山地區(qū)，公路北側(cè)的唐河河谷寬0.4～1.0km，縱向坡度約為8‰，河床高程 1050m，南側(cè)岸坡坡角 30°～35°，山體高程 1100～1165m，地形最大相對(duì)高差達(dá)115m。大部分邊坡基巖裸露，岸坡較陡。

測(cè)區(qū)發(fā)育的地層巖性主要是太古界五臺(tái)群老潭溝組變質(zhì)巖、燕山期侵入巖和新生界第四系松散堆積層。測(cè)區(qū)地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35s，地震動(dòng)峰值加速度為0.15g，對(duì)應(yīng)的地震基本烈度為Ⅶ度。區(qū)內(nèi)地表水主要來(lái)自唐河，地下水以潛水為主，以基巖裂隙水和松散巖類孔隙水的形式賦存。

坡體主要由五臺(tái)群老潭溝組黑云斜長(zhǎng)片麻狀、燕山期侵入變輝綠巖脈及殘坡積層組成。由于受多期構(gòu)造活動(dòng)形成的斷層、節(jié)理的影響及多次侵入巖體的制約，巖體破碎、完整性差，風(fēng)化深度較大，局部囊狀風(fēng)化深槽處厚度達(dá)10余m；地表出露的巖石風(fēng)化程度較高，為全風(fēng)化和強(qiáng)風(fēng)化層。巖體強(qiáng)風(fēng)化層厚度為15～30m。

3 錨索施工方法

3.1 錨索施工

鉆孔：錨索鉆孔孔徑130mm，鉆孔軸線與水平夾角下傾15°；鉆孔要干鉆，禁止水鉆；開鉆前對(duì)鉆機(jī)安裝進(jìn)行復(fù)測(cè)，鉆機(jī)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)孔位、傾角和方位準(zhǔn)確就位；錨索孔深應(yīng)大于錨索長(zhǎng)度30～50cm，且錨索鉆孔深度確保進(jìn)入中風(fēng)化巖層不少于8m；鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，穩(wěn)鉆3～5min，用高壓空氣將孔中巖粉全部清除出孔外；鉆孔驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行錨索安裝；完成鉆孔后及時(shí)進(jìn)行錨索安裝和注漿，鉆孔擱置時(shí)間不得超過24h；鉆進(jìn)時(shí)，如實(shí)對(duì)地層情況做好記錄，如果地層情況有大的變化，及時(shí)上報(bào)變化情況，以便進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。

錨索制作：錨索材料選用無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線，公稱直徑為15.20mm，極限強(qiáng)度1860MPa，為了方便張拉，將各單元錨索按照三色外皮不同長(zhǎng)度下料，下料整齊準(zhǔn)確，誤差不大于50mm；下料時(shí)，鋼絞線采用砂輪切割機(jī)，嚴(yán)禁使用電焊或氣割，以免鋼絞線受熱而降低其抗拉強(qiáng)度；編束時(shí)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙安裝，保證錨索的“平、直、順”。制作好的錨索在運(yùn)輸和安裝過程中不能出現(xiàn)死彎，不得損壞隔離架和注漿管；錨固段架線環(huán)間隔1m設(shè)置，自由段每2m設(shè)置1道架線環(huán)，以保證鋼絞線順直。

錨索安裝：清孔完后，核對(duì)錨索編號(hào)與孔號(hào)一致，安裝時(shí)利用錨索的重力，人工與機(jī)械結(jié)合，平順緩緩?fù)七M(jìn)，使之下滑到位，注漿管與錨索同時(shí)放入鉆孔。

3.2 注漿

錨索注漿材料采用水灰比為0.4~0.5的純水泥漿，水泥選用P.O42.5；注漿材料要攪拌均勻，隨拌隨用，超過4h的漿液必須廢棄；錨孔注漿采用孔底返漿的方法，直至孔口溢出新鮮漿液，嚴(yán)禁孔口注漿或抽拔注漿管。如發(fā)現(xiàn)孔口漿面回落，應(yīng)在30min內(nèi)進(jìn)行孔底壓注補(bǔ)漿，確?？卓跐{體充滿。漿體強(qiáng)度檢驗(yàn)用試塊的數(shù)量每30根錨索不少于1組，每組試塊不少于6塊。

3.3 錨索張拉及封錨

當(dāng)注漿體強(qiáng)度和傳力系統(tǒng)混凝土強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%以上時(shí)，方可進(jìn)行張拉作業(yè)。張拉時(shí)，應(yīng)注意張拉承壓面應(yīng)平整，將承載板、錨具安裝好，并與錨索軸線方向垂直，安裝千斤頂時(shí)注意千斤頂要與錨索孔的中心在同一條直線上。安裝前對(duì)千斤頂、油泵、壓力表、游標(biāo)卡尺等進(jìn)行標(biāo)定，張拉時(shí)提前檢查油泵各個(gè)系統(tǒng)的工作情況，保持油路暢通，閥門有效。

張拉完成后，從錨具起量5cm鋼絞線，多余的截除，再澆注10cm厚的C30混凝土錨頭保護(hù)層。

4 工程質(zhì)量

4.1 驗(yàn)收試驗(yàn)

規(guī)范要求錨索工程必須進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)。當(dāng)注漿體水泥強(qiáng)度、地梁鋼筋混凝土強(qiáng)度和錨墩混凝土強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%以上時(shí)，方可進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)。驗(yàn)收試驗(yàn)錨索的數(shù)量不少于錨索總數(shù)的5%，且不少于3根，試驗(yàn)錨索按隨機(jī)抽樣原則確定。本工程錨索總量381根，錨索驗(yàn)收數(shù)量20根，符合規(guī)范要求。

試驗(yàn)共分6級(jí)，初始荷載為拉力設(shè)計(jì)值的0.3倍，最大荷載為拉力設(shè)計(jì)值的1.5倍，即1125kN。分級(jí)加載分別為拉力設(shè)計(jì)值的 0.50倍，0.75倍，1.00倍，1.20倍，1.40倍和1.50倍。

每級(jí)荷載均穩(wěn)定5～10min，并記錄位移增量，最后一級(jí)試驗(yàn)荷載維持10min。

根據(jù)所檢16根錨索的試驗(yàn)結(jié)果，在荷載達(dá)到試驗(yàn)值1125kN時(shí)，測(cè)得的總位移量均大于桿體自由段理論伸長(zhǎng)值的80%，小于桿體自由段長(zhǎng)度與1/2錨固段長(zhǎng)度之和的理論彈性伸長(zhǎng)值；且1～10min錨桿的蠕變量均小于1.0mm。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果及試驗(yàn)曲線，依據(jù)規(guī)范，判定本工程檢測(cè)的20根錨索滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2 中間產(chǎn)品檢驗(yàn)

水泥凈漿試塊檢測(cè)結(jié)果：試塊平均強(qiáng)度33.39MPa，試塊強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差1.14MPa。參照《水利水電工程施工質(zhì)量檢驗(yàn)與評(píng)定規(guī)程》，水泥凈漿試塊質(zhì)量合格。

4.3 山體位移觀測(cè)結(jié)果

山體位移觀測(cè)采用垂直位移觀測(cè)和錨索蠕變觀測(cè)相結(jié)合的觀測(cè)方式。經(jīng)對(duì)對(duì)比，山體已停止向外移動(dòng)，說(shuō)明采用六索750kN壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)合縱向地梁對(duì)該邊坡進(jìn)行徹底根治取得了顯著的效果。

5 結(jié)論

第一，在錨索安裝過程中，巖粉容易堵塞注漿管，為此在安裝注漿管前，在注漿管前端口上每隔5cm開5~8個(gè)制漿1cm左右的小口，防止因巖粉堵塞注漿管而注漿失??；在制作錨索過程中，在注漿管出漿口塞一團(tuán)棉花，注漿時(shí)漿液會(huì)將棉花沖出，不會(huì)影響注漿質(zhì)量；第二，在進(jìn)行復(fù)雜地層鉆進(jìn)時(shí)，采用跟管鉆進(jìn)技術(shù)，保證鉆孔順利進(jìn)行，有效提高了鉆進(jìn)效率；第三，在遇到巖層特別破碎的地層難以鉆進(jìn)時(shí)，采用先行固壁灌漿再鉆進(jìn)的方式進(jìn)行，避免了因裂隙過大而造成漏漿；第四，在確定錨索鉆孔進(jìn)入中風(fēng)化巖層8m時(shí)，采用鉆孔電視技術(shù)，可清楚地了解到孔內(nèi)的地層變化及巖石裂隙分布，對(duì)工程錨索鉆孔進(jìn)入中風(fēng)化巖層具有重要的指導(dǎo)意義。