巖土工程邊坡治理錨固技術(shù)探析

張謙 白玉雙

(河北正拓巖土工程有限公司 河北廊坊 065000)

相對比起部分西方發(fā)達(dá)國家，我國對巖土錨固技術(shù)的研究盡管起步較晚，但也有了充足的發(fā)展，相關(guān)人員不斷加大對相應(yīng)問題的研究力度并結(jié)合實(shí)際情況對其進(jìn)行改革與創(chuàng)新，現(xiàn)階段已經(jīng)取得了較大成果。相比于其發(fā)展之初，巖土保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)代性及先進(jìn)性更強(qiáng)，而且其應(yīng)用也越來越廣泛，只是在應(yīng)用過程當(dāng)中仍然存在諸多問題，需要相關(guān)人員重視。

1 巖土錨固技術(shù)的特點(diǎn)

巖土錨固技術(shù)在應(yīng)用過程當(dāng)中所涉及的內(nèi)容較多，流程較為復(fù)雜。目前，我國多數(shù)巖土錨固技術(shù)的主要作用機(jī)理就是通過錨桿對邊坡滑動器的下滑地進(jìn)行傳遞，使其能夠達(dá)到錨桿的錨固端，在這個(gè)過程當(dāng)中，邊坡深層的穩(wěn)定土層能夠接收到錨桿傳遞來的拉力，從而保證邊坡的變形在規(guī)定范圍內(nèi)。巖土錨固技術(shù)的特點(diǎn)如下。

（1）巖土錨固技術(shù)能夠在邊坡的地層開發(fā)之后實(shí)現(xiàn)對抗力作用的迅速提升，同時(shí)在此基礎(chǔ)之上避免地層的大幅度擾動變形。（2）多數(shù)邊坡地層中存在軟弱結(jié)構(gòu)面，這些軟弱結(jié)構(gòu)面有潛在的邊坡滑面上的壓力狀況，這會對邊坡地層造成負(fù)面影響，但是巖土錨固技術(shù)能夠?qū)@一問題進(jìn)行有效解決，同時(shí)在此基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)對抗力以及滑面上的抗剪強(qiáng)度的有效增加[1]。（3）為保證邊坡地層的穩(wěn)定性，需要深部的穩(wěn)定底層和滑動土地之間緊密聯(lián)系，而錨固技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)這一目的。在實(shí)際進(jìn)行過程當(dāng)中，其主要是通過錨桿或者錨索這類拉桿進(jìn)行，這樣能夠使土體自身的強(qiáng)度充分發(fā)揮出來，在保證錨固效率的基礎(chǔ)之上，實(shí)現(xiàn)對前期投入成本的降低。（4）我國本身占地面積相對較廣，地理環(huán)境較為復(fù)雜，因此針對不同的巖土工程以及不同的邊坡治理工作，需要采用不同的方式，而相對比起其他技術(shù)來說，錨固技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程當(dāng)中的靈活性更強(qiáng)，因?yàn)獒槍Σ煌こ?、不同施工地點(diǎn)的實(shí)際情況以及不同需求，錨桿可以對自身的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)。

2 巖土錨固技術(shù)在邊坡支護(hù)中的常用支護(hù)形式及施工方法

2.1 常用支護(hù)形式

2.1.1 板肋式

板肋式是目前我國比較常見的巖土錨固技術(shù)在邊坡支護(hù)中的支護(hù)形式，相對比起其他的支護(hù)形式來說，其在實(shí)際支護(hù)過程當(dāng)中所涉及的內(nèi)容相對更多，而且其流程也較為復(fù)雜，但是其最終的效果相對較好。為保證其最終施工效率能夠滿足工程具體需求，在實(shí)際施工開始之前，相關(guān)人員需要對施工現(xiàn)場的實(shí)際環(huán)境以及工程的具體需求進(jìn)行全面調(diào)查和分析，然后在此基礎(chǔ)上制訂科學(xué)合理的施工計(jì)劃。從錨固結(jié)構(gòu)體系方面來講，板肋式的支護(hù)形式和其他的支護(hù)形式之間的區(qū)別并不大，組成板肋式支護(hù)的主要是內(nèi)柱間擋板、錨桿以及鋼筋混凝土肋柱這3 個(gè)部分，因此對其最終的支護(hù)效果造成主要影響的也就是這3 個(gè)部分[2]。目前我國比較常見的鋼筋混凝土肋柱的制作形式包括預(yù)制鋼筋混凝土板、現(xiàn)澆鋼筋混凝土以及噴射混凝土鋼筋面板3 種形式。其中又以預(yù)制鋼筋混凝土板為主，也是目前應(yīng)用最為廣泛的鋼筋混凝土肋柱制作方式，但是在實(shí)際應(yīng)用過程當(dāng)中，需要根據(jù)工程的不同需求選擇不同的制作方式，例如：如果工程對于工期的要求較高，那么在不影響最終施工效率時(shí)，可能就會采用噴射混凝土鋼筋面板。

2.1.2 格構(gòu)式

格構(gòu)式是除板肋式之外的又一常見的支護(hù)形式，與板肋式的支護(hù)形式相比，格構(gòu)式的最主要優(yōu)勢就是其整體的靈活性更強(qiáng)，而且最終的穩(wěn)定性也高于板肋式支護(hù)形式，但是其存在的缺點(diǎn)和劣勢也比較明顯，那就是前期需要投入的成本更高[3]。目前，我國常見的格構(gòu)式支護(hù)形式主要是由灌漿錨桿和鋼筋混凝土隔架梁兩部分組成，因此對于其最終的支護(hù)效果造成主要影響的因素也主要就是這兩個(gè)部分。邊坡坡體在日常會受到一定的壓力，而這部分壓力會對坡體的穩(wěn)定性造成負(fù)面影響，針對這一問題，鋼筋混凝土隔架梁會將壓力進(jìn)行分散，然后通過錨桿將這一部分的力傳遞到地層，從而提高地層的整體穩(wěn)定性。不同的邊坡坡面的巖土土質(zhì)并不相同，因此也需要結(jié)合實(shí)際情況對實(shí)際的支護(hù)流程以及相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。

2.1.3 排樁式

相對比起其他類型的支護(hù)形式來說，排樁式這一支護(hù)形式在實(shí)際進(jìn)行過程當(dāng)中所涉及的內(nèi)容更多，架設(shè)流程也更加復(fù)雜，因此其前期需要投入的成本也較高；而且鋼筋是這一支護(hù)形式的主要材料，鋼筋的質(zhì)量、規(guī)格以及其性能對最終的支護(hù)效果和支護(hù)質(zhì)量造成直接影響。組成排樁式支護(hù)結(jié)構(gòu)的主要是鋼筋混凝土樁和錨桿，其中對于錨桿的材料的要求并不高[4]。排樁式支護(hù)能夠應(yīng)用于不同類型的地理?xiàng)l件，也就是說其對施工環(huán)境的要求并不高，應(yīng)用范圍相對更廣。

2.2 錨桿常用施工方法

錨索工藝、錨桿工藝及土釘工藝等等都是目前我國比較常見的邊坡加固技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用過程當(dāng)中，相關(guān)人員需要結(jié)合實(shí)際情況根據(jù)不同的工程需求以及不同的地理?xiàng)l件選擇不同的施工技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，因?yàn)椴煌募夹g(shù)有不同的優(yōu)勢和劣勢，要想充分發(fā)揮出這些技術(shù)的重要作用，就必須保證這些技術(shù)與施工地理?xiàng)l件的契合度。對一些對穩(wěn)定性和抗滑性要求不高的邊坡來說，可以采用土釘工藝，因?yàn)橄鄬Ρ绕鹌渌墓に噥碚f，土釘工藝中能夠通過相應(yīng)措施使土釘和土體共同形成抗滑復(fù)合體，這樣的抗滑復(fù)合體最終的抗滑性能以及其穩(wěn)定性能夠達(dá)到這類邊坡的要求，而且土釘打得相對來說較短而且較密，前期并不需要太大的資金投入[5]。外部的承載構(gòu)件與錨桿的一端相連接，然后在穩(wěn)定巖層或者土層當(dāng)中固定錨桿的另一端，這樣錨固體系就能夠?qū)⒗鬟f到土層或者是穩(wěn)定巖層當(dāng)中。鋼絞線、特制鋼管、鋼筋等筋材、錨具、注漿體、連接器以及套管共同組成這一結(jié)構(gòu)。當(dāng)外力作用于錨桿桿體時(shí)，鋼鐵鋼筋與周邊的水泥注漿體之間的側(cè)摩阻力會將這一部分拉力傳遞到水泥砂漿當(dāng)中，周邊土體又會和水泥砂漿之間產(chǎn)生側(cè)摩阻力，這一部分側(cè)摩阻力再將拉力傳遞到周邊的錨固土層當(dāng)中。

前期的試驗(yàn)錨桿和后期的工程錨桿共同組成錨桿施工，在實(shí)際施工開始之前，相關(guān)人員需要根據(jù)工程具體需求以及施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，提前制訂相應(yīng)的施工計(jì)劃以及施工流程，然后在施工過程當(dāng)中嚴(yán)格按照規(guī)定的流程進(jìn)行施工，確保各個(gè)環(huán)節(jié)與正式設(shè)計(jì)文件的要求完全相符，避免差距過大。如果說現(xiàn)場出現(xiàn)意外情況導(dǎo)致無法落實(shí)前期預(yù)定的施工流程，則必須按照規(guī)定的審核流程對施工方案進(jìn)行修改與調(diào)整，確保新的施工方案切實(shí)可行之后再繼續(xù)施工。

錨桿注漿施工對施工環(huán)境以及施工現(xiàn)場的要求相對較高，針對不同的施工環(huán)境需要選擇不同的施工方式，目前我國比較常見的施工方式包括一次常壓注漿和二次高壓注漿這兩種方式。相對比起二次高壓注漿來說，一次常壓注漿在實(shí)際進(jìn)行過程當(dāng)中需要將注漿管插入距離孔底150 mm 處，然后在此基礎(chǔ)之上，用規(guī)定的注漿壓力進(jìn)行注漿，避免注漿壓力超出規(guī)定范圍，目前我國多數(shù)施工現(xiàn)場要求的注漿壓力都是0.5～0.8 MPa 之間。二次高壓注漿和一次常壓注漿之間的區(qū)別相對較大，通常需要采取相應(yīng)措施將第一次注漿形成的錨固體劈裂之后再進(jìn)行后續(xù)流程，多數(shù)施工團(tuán)隊(duì)會選擇采用高壓注漿的方式進(jìn)行，在這個(gè)流程之后，漿液會開始擴(kuò)散向土體，同時(shí)使得錨固體擴(kuò)大[6]。通常情況下需要在一次注漿結(jié)束后24～48 h 之后再進(jìn)行二次注漿。

3 實(shí)例分析

3.1 工程概況

在應(yīng)用邊坡治理錨固技術(shù)之前，相關(guān)人員需要對工程的實(shí)際情況有所了解，該文主要以某工程為例進(jìn)行簡要分析。首先勘察了該工程的地形結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)該邊坡開挖后存在少量滲水情況，而且邊坡土里還有一定幅度的滑動，從這一角度出發(fā)可以發(fā)現(xiàn)，如果按照正常的流程進(jìn)行施工，那么就有滑坡的可能性，因?yàn)樵撨吰碌耐临|(zhì)相對來說較為疏松。

3.2 邊坡治理施工方案的確定

在施工前需要相關(guān)人員結(jié)合實(shí)際情況、基于施工現(xiàn)場的特點(diǎn)以及工程的具體需求提前確定邊坡治理施工方案。該次勘察發(fā)現(xiàn)邊坡土質(zhì)相對來說較為疏松，因此在制訂方案時(shí)需要重點(diǎn)關(guān)注這一問題，避免其受到周邊自然環(huán)境的嚴(yán)重影響，否則在施工過程當(dāng)中可能會出現(xiàn)意外情況，嚴(yán)重影響后期的邊坡治理效果。經(jīng)過相關(guān)工程技術(shù)人員的調(diào)查與不斷分析，最終確定該工程可以選用巖土錨固技術(shù)，相對比起其他技術(shù)來說，這一技術(shù)的可行性更強(qiáng)，而且其后期穩(wěn)定性較高，效果較好。

3.3 材料選擇

（1）水泥：采用具備合格證書的P.O42.5 強(qiáng)度等級的PC 水泥。（2）砂：選用含泥量不超過3%的細(xì)砂。（3）錨桿：選用規(guī)格為15.4 m和7.4 m的鋼筋，因?yàn)殇摻畹馁|(zhì)量對于工程最終質(zhì)量造成直接影響，因此盡量選擇高質(zhì)量的鋼筋。（4）灌漿材料：選擇灰砂比在0.8～1.5之間、水灰比在0.38～0.50之間的強(qiáng)度達(dá)到30 MPa的灌漿材料。（5）混凝土：商品混凝土。（6）排水管：PVC管。

3.4 施工流程及要點(diǎn)分析

（1）流程：錨固洞強(qiáng)化處理→混凝土噴射→預(yù)應(yīng)力錨固→錨桿的制作→錨孔標(biāo)記→鉆造、注漿。（2）要點(diǎn)：此次工程相對來說較為復(fù)雜，因此在施工過程當(dāng)中，相關(guān)人員需要嚴(yán)格按照規(guī)定流程進(jìn)行，在施工開始之前就需要根據(jù)工程具體需求明確具體的施工要點(diǎn)，然后將重點(diǎn)放在施工要點(diǎn)上。經(jīng)過相關(guān)人員調(diào)查，發(fā)現(xiàn)本次施工的要點(diǎn)主要包括以下6點(diǎn)。

（1）錨桿定位。錨桿定位作為此次工程的初始階段，對后續(xù)流程的質(zhì)量以及能否穩(wěn)定進(jìn)行都造成直接影響，因此相關(guān)人員需要充分重視，在實(shí)際定位過程當(dāng)中，需要從垂直以及水平兩個(gè)方向進(jìn)行，并且嚴(yán)格控制規(guī)格。（2）就是鋼筋加工過程。鋼筋作為本工程的重要材料，其質(zhì)量對于工程最終質(zhì)量造成直接影響，因此相關(guān)人員需要充分重視，嚴(yán)格按照規(guī)定的間隔距離對其進(jìn)行焊接，從而保證其后期能夠與支架對準(zhǔn)。（3）錨桿施工。錨桿施工是此次工程的核心內(nèi)容之一，因此屬于施工要點(diǎn)，通常在施工開始之前相關(guān)人員就會根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)相應(yīng)的施工方案，在進(jìn)行錨桿施工時(shí)，需要嚴(yán)格按照提前設(shè)計(jì)好的方案和規(guī)格進(jìn)行施工，嚴(yán)格控制孔徑大小以及插入孔洞的角度等細(xì)節(jié)問題。（4）注漿工作。這一流程主要是對水泥砂漿的比例要求較為嚴(yán)格。（5）挖機(jī)開挖位置的標(biāo)記工作，因?yàn)楹罄m(xù)的流程都需要根據(jù)這一標(biāo)記位置進(jìn)行，因此必須保證其標(biāo)記位置的準(zhǔn)確性。（6）需要在施工后期及時(shí)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化和調(diào)整。

3.5 錨固施工

3.5.1 錨固洞強(qiáng)化處理

錨固洞的強(qiáng)化工作對于錨固最終效果造成直接影響，因此相關(guān)人員需要充分重視。其在實(shí)際進(jìn)行過程當(dāng)中所涉及的內(nèi)容相對較多，需要嚴(yán)格按照規(guī)定流程和具體需求進(jìn)行施工，需要采取相應(yīng)措施將低邊坡的滑動力降低。目前，我國多數(shù)施工團(tuán)隊(duì)都會選擇采用跳動開發(fā)的方式進(jìn)行，因?yàn)檫@樣能夠有效提升整體邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固程度。

3.5.2 混凝土噴射

混凝土噴射是巖土錨固技術(shù)的重要技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)之一，因?yàn)槠淠軌蚪Y(jié)合混凝土和邊坡土體結(jié)構(gòu)，從而有效提高邊坡的整體穩(wěn)固性，因此其對于巖土錨固工作的整體質(zhì)量造成直接影響。在實(shí)際施工過程當(dāng)中，為保證工程能夠充分發(fā)揮出其重要作用，必須保證混凝土噴射是連續(xù)且完整的。為節(jié)約動力空間，可以在不影響混凝土噴射的最終效率的基礎(chǔ)上，不使用模板或者拱架等支撐體系。混凝土的噴射施工是可以在開挖的同時(shí)進(jìn)行的，這不但不會影響最終的施工效率，而且還能夠縮短巖土的暴露時(shí)間，從而避免風(fēng)化變形問題。

3.5.3 預(yù)應(yīng)力錨固

混凝土噴射后形成的混凝土框架能夠傳送作用于錨桿和錨索上面從而形成預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力會對邊坡巖體產(chǎn)生相應(yīng)的作用，導(dǎo)致土體之間產(chǎn)生摩擦力，從而實(shí)現(xiàn)邊坡抗滑力的有效提升。同時(shí)在此基礎(chǔ)之上，邊坡的穩(wěn)定性也會加強(qiáng)。目前，我國多數(shù)施工團(tuán)隊(duì)在提升邊坡穩(wěn)固性時(shí)采用的方式都是預(yù)應(yīng)力錨固，不但能夠保證邊坡的后期穩(wěn)定性達(dá)標(biāo)，而且還能夠在此基礎(chǔ)上降低土地結(jié)構(gòu)可能會受到的破壞。

3.5.4 錨桿的制作

錨桿作為巖土錨固技術(shù)的重要設(shè)備，其質(zhì)量對于技術(shù)的整體應(yīng)用效率造成直接影響，因此相關(guān)人員必須加強(qiáng)對于錨桿制作工作的重視程度。錨桿在實(shí)際制作過程當(dāng)中所涉及的內(nèi)容相對較多，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都有可能對最終錨桿的質(zhì)量和性能造成影響，因此需要根據(jù)工程具體需求應(yīng)按照規(guī)定流程制作錨桿。通常情況下，在制作錨桿時(shí)，需要相關(guān)人員重點(diǎn)關(guān)注的問題包括長度、材料、預(yù)應(yīng)力狀態(tài)、承載力、錨固體形態(tài)以及方式等。在實(shí)際制作過程當(dāng)中，需要根據(jù)工程的不同需求選擇不同類型的錨桿，然后再制訂不同的制作方案。該工程項(xiàng)目的邊坡是土層結(jié)構(gòu)，因此需要基于這一特點(diǎn)對錨桿進(jìn)行合理選擇，可選擇Φ25～Φ32螺紋鋼筋為錨筋的錨桿或者是鋼絞線錨桿。

3.5.5 錨孔標(biāo)記和鉆造

為保證錨孔標(biāo)記和鉆造工作能夠發(fā)揮出其在錨固技術(shù)中的重要作用，在實(shí)際鍛造工作開始之前，相關(guān)人員需要結(jié)合實(shí)際情況開展測量放樣從而實(shí)現(xiàn)對錨孔位置的準(zhǔn)確標(biāo)記，確保其所標(biāo)記的位置的真實(shí)性、科學(xué)性以及其合理性。除此之外，還需要嚴(yán)格按照規(guī)定要求通過專業(yè)的鍛造設(shè)備進(jìn)行錨孔的鉆造。不同設(shè)備的質(zhì)量和性能并不相同，在實(shí)際鍛造過程當(dāng)中，需要根據(jù)工程的具體需求對設(shè)備的參數(shù)以及其性能進(jìn)行合理的檢查與調(diào)整，然后必須保證操作人員對于這一設(shè)備有全面的了解，明確正確的操作流程，確保專用鉆機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

3.5.6 注漿控制要點(diǎn)

錨孔注漿工作作為錨固技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對于錨固技術(shù)的最終效率造成直接影響，因此相關(guān)人員需要充分重視。做好錨孔注漿工作能夠有效提高工程最終整體的穩(wěn)固性和可靠性。在實(shí)際注漿過程當(dāng)中，需要嚴(yán)格按照規(guī)定的要求進(jìn)行。首先需要保證漿料的質(zhì)量、規(guī)格、性能等各方面與工程需求相符；其次需要根據(jù)工程實(shí)際情況，合理選擇注漿方式，該項(xiàng)目選擇的是壓力注漿。

3.6 錨固技術(shù)實(shí)施效果

該工程嚴(yán)格按照計(jì)劃和方案應(yīng)用了錨固技術(shù)，最終結(jié)果表示邊坡的穩(wěn)固性得到了大幅度提高，而且在施工過程當(dāng)中并沒有由于外界因素的影響而導(dǎo)致施工進(jìn)程受到阻礙，同時(shí)還對錨固工作中比較常見的滑坡災(zāi)害進(jìn)行了預(yù)防，在此基礎(chǔ)上節(jié)約了前期的施工成本。

4 結(jié)語

從現(xiàn)階段我國市場整體發(fā)展情況來看，時(shí)代對于巖土工程邊坡加固技術(shù)質(zhì)量提出的要求越來越高。在這樣的背景下，相關(guān)人員需要加強(qiáng)對于這一技術(shù)的重視程度，不斷在原有基礎(chǔ)之上加強(qiáng)對現(xiàn)代化技術(shù)以及信息化技術(shù)的應(yīng)用，對相應(yīng)的保護(hù)技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用，從而充分發(fā)揮出其重要作用，提高巖土工程最終整體質(zhì)量，充分發(fā)揮出其在社會發(fā)展中的重要作用，促進(jìn)巖土行業(yè)的健康可持續(xù)性發(fā)展。