錨桿和混凝土面墻聯(lián)合支護(hù)在邊坡工程的應(yīng)用

李志強(qiáng) 陳昌文

(1.輝固勘探(深圳)有限公司，廣東 深圳 518040;2.西藏大學(xué)工學(xué)院，西藏 拉薩 850000)

隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的加快和山區(qū)高等級(jí)公路的大量興建，邊坡的穩(wěn)定性問(wèn)題日漸突出。錨桿支護(hù)是一種快捷有效的邊坡支護(hù)措施，用錨桿對(duì)邊坡進(jìn)行支護(hù)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，據(jù)知錨頭大都采用格構(gòu)梁形式。格構(gòu)梁形式錨頭，優(yōu)點(diǎn)是使錨桿具有整體性，并可以起到錨桿群效應(yīng);缺點(diǎn)是施工工期長(zhǎng)，工程造價(jià)高，施工難度大，特別是運(yùn)輸不便的山區(qū)邊坡。本文通過(guò)工程實(shí)例，介紹了錨桿與混凝土面墻聯(lián)合支護(hù)在邊坡支護(hù)工程中的設(shè)計(jì)方案和施工工藝，并運(yùn)用獨(dú)立錨頭和混凝土面墻的聯(lián)合形式，實(shí)踐論證了該方案的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

1 工程概況

本邊坡位于深圳市三洲田公園駱馬嶺水庫(kù)西側(cè)，坡高20 m，邊坡傾角約40°，坡面植被較好，坡頂有一個(gè)400 kV的超級(jí)臺(tái)風(fēng)高壓電塔，該輸電線是大亞灣核電站輸送至香港特區(qū)重要線路，因此其邊坡穩(wěn)定性對(duì)香港特區(qū)具有特殊的重要性。然而2013年年底由于區(qū)政府新建水庫(kù)的防汛道，防汛道經(jīng)過(guò)本邊坡頂下12 m左右即在坡面上開(kāi)挖一條4.5 m寬的路面，路面內(nèi)側(cè)開(kāi)挖面垂直高約2 m。工程地質(zhì)條件:1)坡積土:主要為含礫粘性土，厚度1.10 m～1.50 m，普遍分布于邊坡表層。2)殘積土:主要為含礫質(zhì)粘性土，厚度0.40 m～6.00 m。3)全風(fēng)化花崗巖:巖芯呈砂土狀，組織結(jié)構(gòu)基本破壞，原生巖結(jié)構(gòu)隱約可見(jiàn)，該層層厚1.20 m～5.60 m。4)強(qiáng)風(fēng)化花崗巖:巖體呈砂土狀，原巖結(jié)構(gòu)清晰可辨，節(jié)理和風(fēng)化裂隙發(fā)育，層厚0.90 m～4.70 m。5)中風(fēng)化花崗巖:較軟巖，為粗粒組成均勻的花崗巖，取芯率25%～68%，RQD為17%～45%。地下水埋深較深，邊坡地下水在一般條件下對(duì)邊坡的穩(wěn)定性、工程施工無(wú)明顯的影響，但雨季時(shí)地表水及地下水的混合作用，將導(dǎo)致土體含水量增大，抗剪強(qiáng)度降低，會(huì)削弱邊坡土強(qiáng)度并沖刷坡面。因此，考慮到最不利因素，本設(shè)計(jì)以邊坡周邊水庫(kù)的北側(cè)及東側(cè)兩個(gè)堤壩壩頂標(biāo)高較低者(高程+337.0 m)為設(shè)計(jì)最高地下水位，以及在坡積層里0.5 m深的上層滯水位進(jìn)行穩(wěn)定分析。

2 支護(hù)設(shè)計(jì)方案

根據(jù)邊坡周?chē)h(huán)境和地質(zhì)條件，運(yùn)用軟件Geo-slope對(duì)邊坡穩(wěn)定分析計(jì)算，并按照香港行業(yè)要求，滑移面的最小安全系數(shù)不小于1.40，確定支護(hù)設(shè)計(jì)方案如下。

2.1 錨桿布置

防汛道上的邊坡錨桿布置7排(A～G)，錨桿入射角20°，錨桿水平間距為1.5 m，垂直間距為1.5 m，錨桿長(zhǎng)度14 m，孔徑為125 mm;防汛道路邊內(nèi)側(cè)垂直面布置1排(H)12 m的錨桿及200 mm厚混凝土面墻，混凝土面墻內(nèi)置雙向鋼筋網(wǎng)，采用HPB235級(jí)鋼筋(φ8@200×200)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C25，邊坡支護(hù)斷面見(jiàn)圖1。

2.2 錨桿構(gòu)造

土釘鋼筋采用熱軋Ⅱ級(jí)鋼筋HRB335，并在一端設(shè)置至少150 mm的螺紋，鋼筋直徑32，所有鋼筋必須遵守有關(guān)規(guī)范，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值不低于335 MPa，設(shè)計(jì)值為300 MPa。錨固灌漿采用M30純水泥漿。

圖1 邊坡支護(hù)斷面

2.3 錨頭設(shè)置

上面7排錨桿采用獨(dú)立錨頭形式，錨頭大小800 mm×800 mm×250 mm，錨桿頂端部車(chē)絲150 mm，用螺帽固定150 mm×150 mm×20 mm的承載鋼板在錨桿頂端部，并焊接φ16@200×200的鋼筋，混凝土強(qiáng)度采用C30。最后底下錨頭嵌入在混凝土面墻。

3 錨桿施工方案

錨桿施工順序如下:

1)錨桿釘定位，在清理好的坡面上進(jìn)行錨桿釘定位測(cè)量;2)造孔;3)安裝錨桿;4)灌注漿;5)錨頭施工。

3.1 錨桿鉆孔

1)錨桿釘鉆孔必須按錨桿平面圖、剖面圖及有關(guān)說(shuō)明，穿過(guò)土層達(dá)到設(shè)計(jì)深度，鉆孔直徑為125 mm;2)鉆孔結(jié)束后，應(yīng)堵塞鉆孔或用其他方法防止外部泥土進(jìn)入;3)在安裝錨桿之前，應(yīng)將每個(gè)鉆孔中的泥土、巖石、碎片等清理干凈。

3.2 錨桿安裝

1)應(yīng)向監(jiān)理提交錨桿整套材料檢驗(yàn)報(bào)告，試驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)有材料出廠合格證檢查、材料現(xiàn)場(chǎng)抽檢，在經(jīng)監(jiān)理代表同意后方可進(jìn)行錨桿安裝;2)安裝每根錨桿須同時(shí)安裝實(shí)心導(dǎo)線，以便抽檢錨桿的長(zhǎng)度。抽檢率為錨桿總數(shù)的5%～10%，采用非破損檢驗(yàn)的方法，包括時(shí)域電磁反射法;3)錨桿桿體材料采用1根直徑為32 mm(HRB335)鋼筋，錨桿為全粘結(jié)錨桿，錨桿安放時(shí)應(yīng)防止扭壓、彎曲，桿體放入角度應(yīng)與鉆孔角度一致，每隔2.0 m設(shè)對(duì)中支架;4)安裝的錨桿應(yīng)保證每個(gè)錨桿都能在承受抗拔試驗(yàn)荷載時(shí)不超過(guò)設(shè)計(jì)允許位移值，鋼筋不能產(chǎn)生彎曲，錨桿伸出一端的螺紋不能有損傷。

3.3 錨桿灌漿

為保證加固邊坡的穩(wěn)定性與加固質(zhì)量，在錨桿安裝好后，應(yīng)盡快灌漿;如不能立即灌漿，也必須在72 h之內(nèi)，灌漿所需的所有準(zhǔn)備工作應(yīng)該在錨桿安裝過(guò)程中做好。

錨桿灌漿要求:1)所有灌漿的水泥應(yīng)使用普通硅酸鹽水泥，且強(qiáng)度不應(yīng)低于42.5 MPa;2)水中不應(yīng)含有影響水泥正常凝結(jié)和硬化的有害物質(zhì)，不得使用污水;3)純水泥漿的水灰比不應(yīng)超過(guò)0.45，純水泥漿的28 d的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度最小應(yīng)達(dá)到30 MPa，注漿壓力不小于0.8 MPa;4)漿體的混合，添加劑的使用，混合方法，灌漿壓力，灌漿過(guò)程和灌漿設(shè)備等都要按有關(guān)施工規(guī)范的要求而且得到監(jiān)理代表的批準(zhǔn);5)純水泥漿應(yīng)從土釘?shù)撞恐饾u向上注入，當(dāng)從鉆孔中流出的純水泥漿和注入的純水泥漿的粘度相同時(shí)，確保灌漿飽滿，才能停止灌漿;6)灌漿和錨桿鋼筋插入應(yīng)在同一天進(jìn)行。如果灌漿在鋼筋插入鉆孔后不能立即進(jìn)行，經(jīng)過(guò)一個(gè)晚上之后，鋼筋應(yīng)從鉆孔抽回，并由監(jiān)理工程師檢查鉆孔的清潔符合要求后再插入鋼筋;7)在灌漿完成后的12 h內(nèi)，在10 m半徑范圍內(nèi)不得進(jìn)行鉆孔，灌漿或抗拔試驗(yàn)等。

3.4 錨桿的試驗(yàn)和監(jiān)測(cè)

1)錨桿的基本試驗(yàn)，錨桿試驗(yàn)數(shù)量不得少于3根，基本試驗(yàn)為破壞性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)及時(shí)將試驗(yàn)數(shù)據(jù)送設(shè)計(jì)單位以校核設(shè)計(jì);2)錨桿的驗(yàn)收試驗(yàn)，錨桿試驗(yàn)數(shù)量不得少于錨桿總數(shù)的5%，且不得少于5根［1］。驗(yàn)收試驗(yàn)最大試驗(yàn)荷載不能大于設(shè)計(jì)值。

4 混凝土面墻、錨頭施工要點(diǎn)

1)由于路面下是殘積土層，所以混凝土面墻必須埋入路面下500 mm以作為持力層;2)混凝土面墻的排水孔采用100PVC管，在泄水孔0.3 m范圍內(nèi)填直徑20 mm左右的碎石，外包透水無(wú)紡?fù)凉げ迹鈬偬?.2 m厚直徑3 mm左右的礫石，排水管外傾5%，水平間距為2.0 m，一字排列;3)混凝土面墻每隔15 m～20 m設(shè)20 mm厚的伸縮縫，用瀝青木板沿內(nèi)、外、頂三邊填塞;4)混凝土面墻及錨桿混凝土強(qiáng)度C30;5)錨頭及混凝土面墻的鋼筋保護(hù)層大于50 mm;6)錨頭開(kāi)挖深度是350 mm，錨頭的厚度是250 mm，預(yù)留10 mm可以在錨頭上覆蓋土工袋，并可撒草種進(jìn)行綠化。

5 獨(dú)立錨頭的優(yōu)點(diǎn)

獨(dú)立錨頭的優(yōu)點(diǎn)是施工工藝簡(jiǎn)單，工期短，造價(jià)低，并且獨(dú)立錨頭混凝土澆筑施工完后，還可以在錨頭上面覆蓋10 mm厚裝有種植土的土工袋，土工袋布置完后進(jìn)行坡面清理，最后在整個(gè)坡面進(jìn)行撒草種。草種養(yǎng)護(hù)幾個(gè)月后，坡面恢復(fù)施工前貌，看不出有錨桿邊坡支護(hù)的痕跡。

6 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，獨(dú)立錨頭的錨桿和混凝土面墻聯(lián)合支護(hù)體系在本工程邊坡治理支護(hù)中的應(yīng)用是極其成功的。觀測(cè)結(jié)果表明，該支護(hù)結(jié)構(gòu)體系滿足了邊坡支護(hù)的要求，同時(shí)也達(dá)到香港行業(yè)要求，確保了該電塔邊坡的穩(wěn)定和安全，支護(hù)效果良好，坡面植被長(zhǎng)勢(shì)較好，觀感效果良好，受到香港電塔業(yè)主及區(qū)質(zhì)量監(jiān)督局的一致好評(píng)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境和安全效益。

［1］GB 50330-2002，建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］GB 50007-2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］CECS 22∶2005，巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程［S］.

［4］GB 50010-2002，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［5］GJB 5055-2006，土釘支護(hù)技術(shù)規(guī)范［S］.