預(yù)應(yīng)力錨索及鋼管樁在小型滑坡應(yīng)急搶險(xiǎn)治理中的應(yīng)用實(shí)例

李明玉

（廣西壯族自治區(qū)桂林水文工程地質(zhì)勘察院，廣西桂林541002）

1 工程概況

1.1 整治概況

廣西興安至桂林高速公路是衡昆國道主干線和國家高速公路網(wǎng)南昌至南寧線和廈門至成都線的共線部分，是中原地區(qū)通往廣西壯族自治區(qū)沿海港口及東盟的便捷通道之一。其中，桂林至興安高速公路K1061梁木塘高架橋橋底邊坡坡體主要地層巖性由殘坡積土及微風(fēng)化炭質(zhì)灰?guī)r組成，受地質(zhì)構(gòu)造和風(fēng)化程度影響，上層巖體結(jié)構(gòu)面發(fā)育，節(jié)理裂隙發(fā)育，完整程度較差。公路高架橋建成后，在橋底邊坡上部堆積棄土，加大了坡體荷載，加之下部水渠的沖刷侵蝕作用，邊坡發(fā)生滑動。該滑坡若不及時(shí)治理，將繼續(xù)失穩(wěn)滑動，危及桂興高速K1061梁木塘高架橋安全，給高速公路的安全帶來重大隱患，且滑坡下滑后可能造成小溶江河道堵塞，甚至形成堰塞湖，威脅到下游村莊安全。因此，盡快對地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急治理措施，十分緊迫而必要。

1.2 地質(zhì)災(zāi)害分布位置、規(guī)模、范圍

滑坡位于桂林至興安高速公路K1061梁木塘高架橋橋底，滑坡平面形態(tài)呈弧形，主滑方向145°，滑坡體縱向斜長20～35m，橫向?qū)?6m，滑體厚5～8.5m，屬淺層滑坡，平面分布面積1960m2，總體積約1.3×104m3，屬小型淺層推移式土質(zhì)滑坡。

1.3 工程地質(zhì)特征

滑坡區(qū)位于地貌單元的分界線上，屬溶蝕剝蝕類型丘陵壟崗區(qū)，受第四系堆積區(qū)所分割成很多小片，山頭海拔標(biāo)高一般為200～300m，個(gè)別可達(dá)400余米，形態(tài)多為渾圓狀，坡面一般為10°～30°，相對切割深度50～100m，坡面被大量含角礫巖塊的蝕余粘性土所覆蓋?；聟^(qū)總體地形起伏變化較大，相對高差約30m，山勢較陡峻。

滑坡區(qū)覆蓋土層主要為第四系坡殘積粉質(zhì)粘土（Qdl+el），厚度5.00～7.80m不等。下伏基巖地層巖性為泥盆系中統(tǒng)東崗嶺組炭質(zhì)灰?guī)r(D2d)，中—厚層狀，結(jié)構(gòu)基本未變，僅節(jié)理面有渲染，有少量風(fēng)化裂隙，局部充填方解石脈，巖芯多呈柱狀，巖石堅(jiān)硬程度屬較軟巖，巖體完整程度為較完整。

1.4 水文地質(zhì)條件

滑坡區(qū)的地下水類型為碳酸鹽巖溶洞裂隙水，區(qū)域內(nèi)巖溶不發(fā)育，但走向斷裂較多。總的來看水量貧乏，局部可達(dá)中等。地下水化學(xué)類型以HCO3-Ca型水為主，HCO3-Ca·Mg型水次之，礦化度0.07～0.32g/L，pH值8.36～8.5，微腐蝕性。

本滑坡應(yīng)急勘察期間，地下水穩(wěn)定水位埋深4.30～7.30m，其主要來源于大氣降水，大部分沿山坡產(chǎn)生短距離徑流，部分運(yùn)移在第四系殘積土中。由于基巖與坡殘積層具有較大的透水性差異，降雨較容易透過覆蓋土層，在坡殘積層與基巖接觸面形成飽水帶，土層飽水后重量增加、軟化、抗剪強(qiáng)度降低，在坡殘積土層與巖層接觸界面易形成軟弱結(jié)構(gòu)面（滑動面），是造成邊坡滑移的主要原因。

2 邊坡穩(wěn)定性分析

在該滑坡的應(yīng)急勘查時(shí)訪問當(dāng)?shù)卮迕竦弥妨耗咎粮呒軜蚪ㄔO(shè)前該邊坡未見滑動跡象，該滑坡于今年6月份首次發(fā)現(xiàn)，且發(fā)展速度較快，在近2個(gè)月時(shí)間內(nèi)便發(fā)生明顯的滑移。至滑坡進(jìn)行應(yīng)急勘查設(shè)計(jì)工作時(shí)，滑坡仍在變形發(fā)展，坡頂滑坡后緣下沉拉裂，錯臺高度1.8m，裂隙走向245°，張開約20cm，滑坡在暴雨?duì)顟B(tài)下整體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)滑坡變形特征、基巖埋深及地下水影響等邊界條件，通過優(yōu)化計(jì)算而得出最不利滑動面，再根據(jù)剩余下滑力傳遞系數(shù)法，計(jì)算出剖面最大剩余下滑力為184.32kN。

3 整治工程設(shè)計(jì)

根據(jù)該滑坡的應(yīng)急勘查成果和前面的分析，在充分掌握其影響因素、穩(wěn)定性狀況以及危害特征等的基礎(chǔ)上，確定該滑坡采用鋼管樁+預(yù)應(yīng)力錨索的應(yīng)急治理措施（見圖1），并坡面修復(fù)、灌溉渠修復(fù)、排水天溝及地表位移監(jiān)測等。

3.1 預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)

預(yù)應(yīng)力錨索共布設(shè)1排，橫向間距3.0m，設(shè)計(jì)支護(hù)位置剩余下滑力為T=184.32×3=552.96（kN）；錨固角α=25°，所需錨固力為束預(yù)應(yīng)力錨索抗拔力設(shè)計(jì)值為800kN。設(shè)計(jì)壓力梁梁身截面尺寸為0.6m×1.3m（寬×高），混凝土等級為C25。

3.1.1 錨索孔徑及傾角設(shè)計(jì)

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)及經(jīng)濟(jì)合理性，設(shè)計(jì)錨索孔為130mm，傾角為下傾25°。

3.1.2 單束錨索所需綱絞線根數(shù)

單束錨索抗拔力設(shè)計(jì)值為800kN，計(jì)算單束錨索材料的總截面積直 徑 15.2mm(As=140mm2)鋼 絞 線 根 數(shù)

3.1.3 單束錨索內(nèi)錨固段長度計(jì)算

分別按錨索筋材與砂漿粘結(jié)強(qiáng)度砂漿與周圍巖土體之間粘結(jié)強(qiáng)度算錨固段長度，取其中較大值，得出當(dāng)Nt1=800kN時(shí)，La1-1=3.1m，La2-1=4.36m，設(shè)計(jì)取La2-1=5.5m，大于計(jì)算較大值，設(shè)計(jì)合理。

3.2 壓力梁設(shè)計(jì)

按錨索間距3.0m設(shè)置矩形壓力梁。

3.2.1 地基承載力驗(yàn)算

以錨索設(shè)計(jì)抗拔力和地基允許承載力的大小計(jì)算壓力梁斷面尺寸，本設(shè)計(jì)壓力梁斷面為矩形，按天然地基上淺基礎(chǔ)受力進(jìn)行設(shè)計(jì)，豎向面積向 面 積計(jì)算壓力梁高度為4.02m2÷3m=1.33m，取為1.3m，壓力梁寬度為1.88m2÷3m=0.62m，取0.60m。

3.2.2 局部受壓承載力計(jì)算

縱向受力筋配筋面積縱向受力鋼筋選用13?28(As=8004.28 mm2)。局部受壓區(qū)截面直徑為200mm；螺旋筋采用HPB235（fy=210N/mm2）；局部受壓承載力按公式Fl≤0.9(βcβlfc+2αρvβcorfy)Aln計(jì)算，局部受壓為螺旋式配筋，其體積配筋率ρv按公式算箍筋選用?8@150。

4 施工技術(shù)措施

4.1 鋼管樁施工

鋼管樁采用?127mm，壁厚4.5mm無縫鋼管，成孔孔徑不小于130mm，以確保鋼管順利下入孔底為準(zhǔn)，鋼管外壁須進(jìn)行防腐處理（涂防腐漆等）。鋼管樁底部開斜口，斜口高15cm，底面寬5cm。鋼管下入孔后，在鋼管內(nèi)灌滿或M25水泥砂漿。

4.2 預(yù)應(yīng)力錨索及壓力梁施工

4.2.1 鉆孔

鉆孔設(shè)計(jì)孔徑110mm，用ZSDL-160型錨索鉆機(jī)鉆進(jìn)成孔。施工過程中，錨索水平、垂直方向孔距誤差均不得大于100mm，鉆孔軸線的偏斜率不大于錨索總長度的2%，成孔后，須將鉆孔內(nèi)的巖粉及土屑等清洗干凈方可在鉆孔中安放錨索。

4.2.2 錨索的制作、存儲和安放

在錨索制作前，需對錨索鋼絞線進(jìn)行除油除銹處理，錨固段范圍的桿體上不得有可能影響與注漿體有效粘結(jié)和影響錨索使用壽命的有害物質(zhì)，并應(yīng)確保滿足設(shè)計(jì)要求的注漿體保護(hù)層厚度，在自由段桿體上應(yīng)設(shè)置有效的隔離層；桿體制作時(shí)應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行防腐處理；加工完成的桿體在存儲、搬運(yùn)、安放時(shí)，不得出現(xiàn)機(jī)械損傷、介質(zhì)侵蝕和污染等；鋼絞線需平直排列，沿桿體軸線方向每隔1.5m設(shè)置一個(gè)支撐架，排氣管和注漿管應(yīng)與錨索桿體綁扎牢固。

4.2.3 注漿

設(shè)計(jì)錨固段灌注M30水泥砂漿，其配合比為水泥∶粗砂∶水=1∶1.18∶0.41，水泥為425普通水泥。經(jīng)養(yǎng)護(hù)28d后試驗(yàn)得出試塊飽和單軸抗壓強(qiáng)度為35.1MPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

由于本工程錨索向下傾斜，在向鉆孔內(nèi)注漿時(shí)，注漿管的出漿口需插入距孔底400mm處，漿液自下而上連續(xù)灌注，且確?？變?nèi)排水、排氣順暢；注漿設(shè)備應(yīng)有足夠的漿液生產(chǎn)能力和所需的額定壓力，采用的注漿管應(yīng)能在1h內(nèi)完成單根錨索的連續(xù)注漿；注漿后不得在桿體上懸掛重物或隨意敲擊桿體。錨索張拉后，錨頭和錨索自由段間的空隙需進(jìn)行補(bǔ)漿處理。

4.2.4 壓力梁的制作

在內(nèi)錨固段注漿之后，需立即澆制承壓壓力梁。在壓力梁澆筑之前，先將一根外徑與錨孔直徑相同的薄壁鋼管和一尺寸適當(dāng)?shù)匿摪逭缓附庸潭ǎ员ＷC錨索與壓力梁表面垂直。壓力梁采用C25砼，其配合比為水泥∶粗砂∶水=1∶1.22∶0.44，水泥為425普通水泥。經(jīng)養(yǎng)護(hù)28d后試驗(yàn)得出試塊飽和單軸抗壓強(qiáng)度為30.1MPa，滿足設(shè)計(jì)張拉要求。

4.2.5 預(yù)應(yīng)力錨索的張拉和鎖定

先以60kN的拉力對錨索預(yù)張拉1～2次，使得錨索平直且各部位與砂漿緊密接觸。后對錨索逐級加荷至800～850kN后保持張拉15min，然后緩慢均勻卸荷至設(shè)計(jì)鎖定荷載值進(jìn)行鎖定。

5 預(yù)應(yīng)力錨索的工程效果

2015年12月施工完錨索至今已近2個(gè)完整的水文年，經(jīng)歷了雨季的考驗(yàn)，該滑坡并未出現(xiàn)再次滑動變形跡象，基本解除了該滑坡對坡上高速公路高架橋及坡下河道的威脅，社會效益、經(jīng)濟(jì)效益明顯。

6 結(jié)語

在工程建設(shè)過程中，常常會遇到地質(zhì)災(zāi)害突發(fā)事件，而這些地質(zhì)災(zāi)害的威脅對象往往相對較為特殊，如本文的高速高架橋下滑坡，滑坡規(guī)模不大，成因機(jī)制簡單，但威脅對象卻非同一般，潛在經(jīng)濟(jì)損失、社會影響是巨大的。另外，此類地質(zhì)災(zāi)害治理過程中的特別會體現(xiàn)出應(yīng)急搶險(xiǎn)的強(qiáng)烈要求，因此在最短時(shí)間內(nèi)消除滑坡地質(zhì)災(zāi)害隱患，是此類滑坡治理的一個(gè)側(cè)重點(diǎn)。鋼管樁、預(yù)應(yīng)力錨索施工方便，工期短，治理效果的好，可以作為小型滑坡地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急搶險(xiǎn)治理的一個(gè)重要手段，在相似的工程中推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]《工程地質(zhì)手冊》編員會.工程地質(zhì)手冊[M].4版，北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[2] 俞敏，李旺珍，等.預(yù)應(yīng)力錨索在公路高陡邊坡加固整治工程中的應(yīng)用[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2006（8）.

[3] 譚彬建，俞敏，等.桂柳高速公路K444+712～+822上行線邊坡預(yù)應(yīng)力錨索加固方案設(shè)計(jì)[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2010（5）.

[4]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).GB50330-2013建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[5]中華人民共和國國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).DZ/T0218-2006滑坡防治工程勘查規(guī)范[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

[6]中華人民共和國國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).DZ/T0218-2006滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.