預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)處理嚴(yán)重滑坡山體破碎裂隙地質(zhì)

鄭俊平

(山西建筑工程(集團(tuán))總公司，山西 太原 030000)

1 工程概況

1)潞安蒲縣伊田煤業(yè)有限公司2號(hào)單身公寓后滑坡寬度約123 m，滑向縱深正面居中約45 m，左右分別約41 m，滑向最大高差約32 m，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查得知，滑坡于2012年4月滑動(dòng)，開始有土塊掉落，后來演變成巖塊夾雜土團(tuán)整體塌落?；瑒?dòng)后為了不影響下部2號(hào)單身公寓施工，施工方曾對(duì)上部滑落土體進(jìn)行了減荷卸載，并清理了一部分土體?，F(xiàn)狀如圖1所示。

2)伊田煤礦2號(hào)單身公寓后滑坡原始地貌為褶皺斷塊侵蝕中山，地形東高西低。據(jù)勘察資料揭示，滑坡上部為坡洪積土，厚0 m～1.5 m，植被茂盛，坡洪積土下為二疊系基巖，從上向下依次為:砂巖，該層厚2 m～6 m，裂隙發(fā)育，切割破碎，廣泛發(fā)育四組節(jié)理面或?qū)永砻妫鄮r或泥質(zhì)粉砂巖互層，裂隙發(fā)育，切割破碎。因下部被滑體覆蓋，無法準(zhǔn)確量測該層厚度，根據(jù)地質(zhì)調(diào)查情況，估算厚度15 m左右。滑坡坡底至坡頂41 m，傾向238°，傾角35°左右，滑坡前緣為2號(hào)單身公寓，2011年基礎(chǔ)施工時(shí)曾對(duì)坡體基巖進(jìn)行過開挖，造成臨空面。砂巖下泥巖或泥質(zhì)粉砂巖極易風(fēng)化，在水流侵潤、凍融、光照風(fēng)蝕等自然現(xiàn)象下，下部泥巖或泥質(zhì)粉砂巖逐漸向內(nèi)剝蝕，造成上部砂巖懸空，懸空部分砂巖因自重對(duì)巖體產(chǎn)生張拉作用，隨著下部泥巖或泥質(zhì)粉砂巖的不斷侵蝕，懸空部分砂巖也不斷增大，進(jìn)而造成張拉應(yīng)力的增大，最終使外側(cè)砂巖沿裂隙、節(jié)理等軟弱結(jié)構(gòu)面開裂，并帶動(dòng)上層覆土和下部泥巖或泥質(zhì)砂巖一同滑落(見圖2)。

圖1 2號(hào)樓后山體滑坡現(xiàn)狀圖

圖2 2號(hào)單身公寓后滑坡場地巖體裂隙圖

3)根據(jù)建設(shè)方的要求，確定了采用壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索加錨桿、二次高壓后壓漿注漿工藝，用B25槽鋼做腰梁，再用混凝土封閉槽鋼腰梁形成混凝土腰梁，對(duì)邊坡進(jìn)行加固的實(shí)施方案。并通過了由建設(shè)單位潞安集團(tuán)設(shè)計(jì)單位組織的專家論證。

2 壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索加固原理

預(yù)應(yīng)力無粘結(jié)錨索(后張法)施工技術(shù)是一項(xiàng)邊坡支護(hù)工程中的新工藝，即通過錨桿鉆機(jī)鉆孔到坡體巖層深部穩(wěn)固巖體上放置的鋼絞線制作的錨索通過高壓注漿固結(jié)后，施加了預(yù)應(yīng)力張拉鎖定在坡體表面的腰梁上，同時(shí)把張拉鎖定后的預(yù)應(yīng)力通過腰梁分散到坡體上(見圖3)，預(yù)應(yīng)力的施加起到了對(duì)坡體內(nèi)部破碎松散巖體的擠壓緊密作用，提高了巖體內(nèi)部的正壓力，阻止了坡體內(nèi)部松散巖體的繼續(xù)滑移，從而達(dá)到加固坡體的作用;同時(shí)通過錨孔深部地漸進(jìn)式多次間歇性的高壓注漿對(duì)巖體內(nèi)部的松散巖體進(jìn)行加固，使原來破碎松散的巖體固結(jié)成為整體，使坡體的整體性得到強(qiáng)化。

圖3 錨索安裝示意圖

3 邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)方案

根據(jù)勘察報(bào)告以及所要實(shí)施的動(dòng)態(tài)施工設(shè)計(jì)及施工組織方案以及工程機(jī)械的施工技術(shù)要求，并根據(jù)現(xiàn)場的滑坡態(tài)勢將整個(gè)滑坡體科學(xué)地分為三個(gè)臺(tái)階。分別布置三排錨索，錨索長度為29 m與21 m間隔施工。三排錨桿長度均為9 m(一排錨索、一排錨桿間隔施工，孔距、排距1.5 m三角布孔)。

1)第一坡面依照現(xiàn)有坡勢設(shè)計(jì)高度為9 m，坡面放坡角度依照現(xiàn)場坍塌坡面就勢削坡(削坡后的坡度約為80°)，坡面平臺(tái)寬度為3 m。

2)第二平臺(tái)坡面依照現(xiàn)場坍塌坡面就勢削坡(削坡后的坡度約為65°)，坡面設(shè)計(jì)高度為10 m，坡面平臺(tái)寬度為4 m。

3)第三平臺(tái)坡面依照現(xiàn)場坍塌坡面就勢削坡(削坡后的坡度約為60°)，坡面設(shè)計(jì)高度為11 m(7 m坡面+4 m漿砌石擋墻=11 m)，坡面平臺(tái)寬度為2 m左右。

4)預(yù)應(yīng)力錨索采用4 束7φ5，15.24，1 860 MPa強(qiáng)度等級(jí)無粘結(jié)鋼絞線，成孔直徑150 mm，注漿方式采用二次注漿，注漿采用P.O42.5礦渣水泥，每延米注漿暫定一次注漿25 kg/m，塑料管隨注隨往外抽，直至注滿孔體為止。二次劈裂注漿60 kg/m(水泥的注漿最終用量根據(jù)現(xiàn)場施工動(dòng)態(tài)確定)，水與水泥配合比為0.5∶1(根據(jù)現(xiàn)場注漿情況加入粉煤灰或粉細(xì)砂介質(zhì))，一次注漿壓力0.4 MPa～0.6 MPa;二次注漿壓力應(yīng)大于1 MPa不大于5 MPa根據(jù)坡面體破碎狀態(tài)注漿應(yīng)根據(jù)情況多次補(bǔ)漿，直至注滿為止。

5)錨桿采用HRB400級(jí)Ф25螺紋鋼筋，成孔直徑120 mm，注漿方式采用一次注漿壓力0.4 MPa～0.6 MPa;二次注漿壓力應(yīng)大于1 MPa不大于5 MPa根據(jù)坡面體破碎狀態(tài)注漿應(yīng)根據(jù)情況多次補(bǔ)漿，直至注滿為止。

6)噴錨面層厚度200 mm，采用HRB300級(jí)Ф8鋼筋@200雙層雙向編網(wǎng)(見圖4～圖7)，噴錨強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到 C20標(biāo)準(zhǔn)，采用P.S32.5水泥，噴錨面層時(shí)要注意在預(yù)應(yīng)力錨索位置反復(fù)復(fù)噴形成一條250 mm厚的橫向水平內(nèi)腰梁，在施加上預(yù)應(yīng)力鎖定值后剪斷多余的錨索，再噴錨腰梁位置覆蓋?。?5b槽鋼大于50 mm厚度形成外腰梁，達(dá)到支護(hù)體系設(shè)計(jì)要求(見圖8～圖10)。

圖4 土釘墻結(jié)構(gòu)圖

圖5 錨桿斷面大樣圖

圖6 錨桿對(duì)中支架大樣圖

圖7 錨桿端頭結(jié)構(gòu)大樣圖

圖8 預(yù)應(yīng)力錨索錨頭大樣圖

圖9 A—A剖面圖

圖10 錨索鋼墊板大樣圖

7)制作好后的腰梁應(yīng)是底寬500 mm，頂寬400 mm，高度300 mm，其作用是將各錨索間張拉鎖定后施加的預(yù)應(yīng)力分散到坡壁。

8)坡面設(shè)φ70 mm PVC管，長度500 mm，外露100 mm，內(nèi)設(shè)反濾包，直徑應(yīng)大于200 mm，間距和排距分別為4 m。

4 預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝流程

1)壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝流程。

滑坡體浮土、浮石開挖及削坡→腳手架搭設(shè)→預(yù)應(yīng)力錨索、錨桿鉆孔洞→安裝預(yù)應(yīng)力錨索、錨桿、泄水孔管→一次重力式注漿、二次后壓漿劈裂注漿→掛網(wǎng)噴錨施工→安裝槽鋼→預(yù)應(yīng)力張拉鎖定→平臺(tái)漿砌石高標(biāo)號(hào)砂漿抹平→預(yù)應(yīng)力抗拔試驗(yàn)。

2)施工要點(diǎn)。

a.邊坡支護(hù)應(yīng)按施工方案規(guī)定的分層開挖高度按作業(yè)順序施工，在完成上層作業(yè)面的錨桿與面層噴射混凝土及注漿以前，不得進(jìn)行下一層深度的開挖。

b.為防止邊坡的裸露土體發(fā)生塌陷，對(duì)于易塌的土體采取針對(duì)性的措施，加以防護(hù)。

c.清理邊坡邊壁采用機(jī)械結(jié)合人工鏟鍬進(jìn)行切削清坡，以達(dá)到符合設(shè)計(jì)規(guī)定的坡度。

3)孔位布點(diǎn)。

錨桿成孔前應(yīng)按設(shè)計(jì)要求放線定出孔位，具體操作方法是，用全站儀在坡壁相對(duì)兩端做一水平點(diǎn)，并測出坐標(biāo)，依次測放出各孔位點(diǎn)，并作出標(biāo)記編號(hào)，孔位的允許偏差不大于150 mm。

4)孔位成孔。

根據(jù)2號(hào)樓邊坡滑坡體的現(xiàn)場情況，坡體錨索、錨桿均采用錨桿機(jī)成孔，孔徑120，嚴(yán)格控制偏差范圍±1°，成孔過程中如遇障礙物需調(diào)整孔位時(shí)，不得影響支護(hù)安全，成孔后要進(jìn)行清孔檢查，對(duì)塌孔處應(yīng)及時(shí)處理。

a.成孔。成孔過程中注意控制傾角及孔徑，成孔后對(duì)孔深、孔徑、傾角進(jìn)行檢查驗(yàn)收，做好施工記錄及隱檢記錄。

按設(shè)計(jì)圖紙要求制作錨桿桿體，鋼筋焊接滿足雙面焊5d，單面焊10d，并按設(shè)計(jì)要求加焊定位支架，鋼筋保護(hù)層厚度應(yīng)大于25 mm。

b.錨桿桿體的保護(hù)層制作以及桿體打彎角度要符合規(guī)范要求以保證工程質(zhì)量，加強(qiáng)筋在各錨索、錨桿連接處應(yīng)設(shè)井字形壓筋以保證錨索、錨桿的受力均勻傳遞到腰梁并分布到坡壁。

5)水泥注漿。

a.水泥采用P.O42.5硅酸鹽水泥，注漿采用重力式注漿，視情況多次補(bǔ)注水泥漿，注漿壓力大于1.0 MPa、小于2.0 MPa。

b.注漿液必須按設(shè)計(jì)要求配制，攪拌均勻，經(jīng)過過濾入泵送漿池，并立即進(jìn)行壓漿。

c.水泥和漿液應(yīng)進(jìn)行多次過濾，防止壓漿過程中堵塞壓漿管。

d.壓漿泵及高壓管路使用完畢或停用3 h以上，應(yīng)進(jìn)行清洗，壓漿泵應(yīng)專人操作。

e.注漿完成后并將孔口封堵。

6)需要著重說明的是，運(yùn)用預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行邊坡支護(hù)的成功取決于注漿的成功實(shí)施，如果注漿失敗則預(yù)應(yīng)力錨索達(dá)不到張拉鎖定的設(shè)計(jì)值，起不到對(duì)邊坡支護(hù)的作用，所以注漿時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵照設(shè)計(jì)要求并根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況動(dòng)態(tài)調(diào)整注漿施工，具體注漿時(shí)需要注意的是:

a.嚴(yán)格注漿水泥漿的配合比，水與水泥比設(shè)計(jì)值為0.4∶1，嚴(yán)格控制不能超過 0.5∶1。

b.注漿工作臺(tái)與注漿工作場地不能超過以注漿機(jī)為中心50 m遠(yuǎn)距離，以保證注漿過程中有足夠的注漿壓力，并保證水泥漿在注漿管中的較短停留時(shí)間。

c.一次重力式注漿過程中如發(fā)現(xiàn)在成孔過程中還有未處理好的裂隙致漿液流失現(xiàn)象(如超過設(shè)計(jì)注漿量且注漿時(shí)間相對(duì)較長而孔口不見溢漿即可確定)，即要實(shí)施間歇式多次注漿(一般間隔補(bǔ)漿在上次注漿后的3 h～4 h后進(jìn)行)。

d.二次壓力劈裂后注漿主要是消除和填補(bǔ)一次注漿和多次補(bǔ)注漿后的遺漏裂隙。經(jīng)過錨索隨機(jī)抽查試驗(yàn)檢測，合格率100%，且錨索施工的實(shí)際抗拔拉力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值，證實(shí)了該措施的重要性與必要性。