預(yù)應(yīng)力錨索綜合法在閩西北山區(qū)公路滑坡治理中的應(yīng)用

邱梅英

(三明市公路局三元分局，三明 365001)

1 概述

閩西北山區(qū)公路由于受到地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、巖土性質(zhì)、水的作用及人為因素等影響，滑坡病害成為了山區(qū)公路面臨的主要病害之一。 滑坡已經(jīng)成為閩西北山區(qū)公路建設(shè)中迫切需要解決的關(guān)鍵問題， 對滑坡處理進(jìn)行研究具有重要的理論和應(yīng)用價值。

2 山區(qū)公路滑坡治理方法

2.1 山區(qū)公路滑坡治理常用方法

治理滑坡的主要方法有截排水、減載、錨索框架、錨桿、抗滑擋土墻、反壓、樁板墻、抗滑樁等，具體選取方案時應(yīng)綜合考慮它們的適用范圍、優(yōu)點和缺點[1]。 作者羅列目前主要選取的方案及適用范圍，如表1 所示。

2.2 預(yù)應(yīng)力錨索框架法

預(yù)應(yīng)力錨索框架法是一種復(fù)合結(jié)構(gòu)的主動防護體系， 其工作原理是通過對錨索施加張拉力使滑坡體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)， 錨索主要承受拉力將通過鉆孔及注漿的鋼絞線固定在相對穩(wěn)定的土體中， 對鋼絞線施加張拉力并產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，達(dá)到穩(wěn)定滑坡變形的目的[4]。

閩西北山區(qū)巖石邊坡較多，土體黏聚力較強，預(yù)應(yīng)力錨索可以廣泛適用，且配合其它方法的綜合治理，具有更好的經(jīng)濟實用性。

3 典型處治案例

3.1 工程概況

某滑坡場地位于省道S306 線K318+310～K318+400處，山體發(fā)生多次滑坡，將其下的省道306 線堵塞，該滑坡體斜長約75.0m，前緣寬約95.0m，后緣寬約45.0m，滑坡上部土體平均厚度約13.12m，面積約4500㎡，體積約5500m3，主滑方向為45°。 滑坡面現(xiàn)場圖片見圖1，地形平面、剖面圖見圖2、圖3。

圖1 滑坡現(xiàn)場圖片

圖2 滑坡面地形平面圖

圖3 Ⅱ-Ⅱ斷面滑坡面地形地質(zhì)剖面圖

3.2 成因分析

從滑坡區(qū)、邊坡區(qū)所處的地質(zhì)環(huán)境條件、發(fā)生時間、變形現(xiàn)象等分析，滑坡形成的因素主要有：地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、巖土性質(zhì)、水的作用及人為因素等。

(1)地形地貌

滑坡整體坡度18～35°， 局部約40°， 坡度總體上較陡，為滑坡的形成創(chuàng)造了有利的空間形態(tài)。

(2)地質(zhì)構(gòu)造

勘察區(qū)范圍內(nèi)巖體破碎，根據(jù)對外露地層的調(diào)查，巖層主要發(fā)育兩組節(jié)理面，巖層裂隙傾向與坡向基本同向，為近順層斜坡。 從地質(zhì)剖面上看， 滑坡巖土截面坡度較陡，為不穩(wěn)定的斜坡類型。

(3)巖土性質(zhì)

滑坡體物質(zhì)主要由坡積粉質(zhì)粘土、 含礫粉質(zhì)粘土和殘積粘性土組成，下伏基巖為變質(zhì)砂巖，巖土界面成了斜坡中的軟弱面，為滑坡的形成提供了一個連續(xù)的活動面。

(4)水的因素

滑坡體上部未見其它地表水體及泉眼， 大氣降水是場地地下水的主要補給來源。 滑坡體上部含礫粉質(zhì)粘土由于不均勻含有碎石，土體孔隙較大，膠結(jié)差，利于降水入滲， 雨水沿土體的孔隙進(jìn)入滑坡體， 增加滑坡土體自重，使土體間的結(jié)合力降低，降低土體抗剪強度，同時地表水在下滲時受滑床基巖的阻隔， 在相對隔水的基巖面徑流、富集，從而形成軟弱帶，不利于斜坡的穩(wěn)定。

(5)人為因素

在修建省道過程中， 人為切坡、 開挖形成的高陡邊坡，一定程度上破壞了斜坡原有的應(yīng)力平衡。

(6)植被破壞

種植毛竹時進(jìn)行煉山，煉山導(dǎo)致植被被破壞。

綜上所述，在地形地貌條件、地質(zhì)構(gòu)造、巖土性質(zhì)、水和人類活動的綜合作用下，最終導(dǎo)致斜坡的不穩(wěn)定。

3.3 處治方案

針對該路段邊坡目前的穩(wěn)定性狀況、變形特點等，最終經(jīng)過專家比選， 確定采用減載+擋土墻+預(yù)應(yīng)力錨索框架+植草的方案進(jìn)行滑坡處治。 采用刷方減載，同時在坡腳設(shè)置C20 片石砼抗滑擋墻， 對邊坡第一至第三級及第五、六級采用三維植草防護，對第四級邊坡采用預(yù)應(yīng)力錨索框架及框架間植草防護，方案圖及現(xiàn)場圖片見圖4～圖7，主要工程措施如下：

(1)邊坡刷方

第一級至第三級邊坡：設(shè)計刷方坡率為1：1.25；

第四級邊坡：設(shè)計刷方坡率為1：1.0；

第五級至第六級邊坡：設(shè)計刷方坡率為1：1.5；

各級平臺須設(shè)平臺水溝， 平臺表面采用8cm 厚C20素砼封面。

(2)抗滑擋墻工程

在坡腳處新建擋墻墻高2.6m， 距路面高2.0m 的擋墻，墻長90m。

(3)三維植草工程

第一至第三級及第五、 第六級邊坡及刷方邊界兩側(cè)面：采用掛三維網(wǎng)植草防護。

(4)排水工程

每級邊坡設(shè)置C20 素砼平臺水溝及急流槽； 在刷方邊界后方5～8m 新建C20 截水溝；在第二級、第三級邊坡設(shè)置排水孔，排水孔采用直徑10cm 鋼塑透水軟管，水平間距5m。

(5)錨固工程

第四級邊坡，采用6 片預(yù)應(yīng)力錨索框架+植草防護。

圖4 卸載刷方平面示意圖及現(xiàn)場照片

圖5 Ⅱ-Ⅱ斷面刷方示意圖

3.4 預(yù)應(yīng)力錨索框架施工流程

(1)做好施工準(zhǔn)備，開展原材以及現(xiàn)場錨固張拉的試驗段，制定好施工組織設(shè)計。

(2)根據(jù)圖紙設(shè)計，先做好加固體表面的截水溝及排水設(shè)施，搭設(shè)施工工作面及支架，做好開槽準(zhǔn)備。

(3)嚴(yán)格按照施工設(shè)計文件進(jìn)行坡面錨索安裝、定位、鉆孔、安裝錨索、注漿，鉆機傾角誤差不超過+1°，方位誤差不超過+2°，孔深不少于設(shè)計值，鉆孔結(jié)束后，使用高壓空氣將孔中巖(土)粉及水全部清理出孔外，經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理檢測合格后，方可進(jìn)行下一道工序。 現(xiàn)場施工圖見圖8。

圖6 預(yù)應(yīng)力錨索框架防護平面圖及現(xiàn)場照片

圖7 Ⅱ-Ⅱ斷面防護示意圖

(4)制作錨索，采用水灰比0.4～0.5 的純水泥漿進(jìn)行錨孔注漿。

(5)制作鋼筋籠并下放到指定位置，鋼筋下料誤差不大于+50mm，預(yù)留張拉段鋼絞線長度為1.5m，待鋼筋下放到位，現(xiàn)澆混凝土框架。

(6)在錨索框架加固同時孔內(nèi)漿液達(dá)到設(shè)計強度時張拉錨索，張拉時應(yīng)控制好張拉力，采用張拉力和張拉長度雙指標(biāo)控制。

(7)封閉錨頭處理。

圖8 錨索安裝現(xiàn)場施工圖

3.5 注意事項

(1)選擇10%的錨索安裝GMS 錨索弦式測力計，對錨索的預(yù)應(yīng)力進(jìn)行長期監(jiān)測；

(2)鉆孔中，如發(fā)現(xiàn)有貫穿節(jié)理面或軟弱夾層面導(dǎo)致漏空時，應(yīng)調(diào)整錨索自由端長度，使錨固端穿過節(jié)理面或軟弱層；

(3)錨索應(yīng)一次性孔底灌注M30 號水泥砂漿，錨索預(yù)應(yīng)力分級施加并鎖定，逐漸增加至超張拉后錨固。

4 結(jié)語

(1)預(yù)應(yīng)力錨索框架具有可有效控制邊坡病害產(chǎn)生的深層破壞、外形美觀、容易綠化、施工簡便易行、技術(shù)風(fēng)險低、可進(jìn)行邊坡動態(tài)設(shè)計等優(yōu)點，適用于巖石邊坡或土體黏聚力較強的邊坡。 本項目邊坡處理工程效果見圖9。

圖9 邊坡處理效果圖

(2)每種治理方法都有其優(yōu)缺點，基于預(yù)應(yīng)力錨桿的綜合法能夠有效根據(jù)地形條件和外在因素結(jié)合每種方法的優(yōu)點，達(dá)到最佳的治理效果。

(3)對于山區(qū)公路滑坡，應(yīng)提高安全意識，通過合理方案治理，消除安全隱患，確保山區(qū)人民生命及財產(chǎn)安全。