某高陡邊坡樁錨格梁組合加固工程技術(shù)

何勝暉 歐陽權(quán)

（廣東省有色礦山地質(zhì)災(zāi)害防治中心）

1 工程概況

廣州科學(xué)城保利林語山莊7A6N6H 邊坡位于廣州科學(xué)城林語山莊內(nèi)東南側(cè)，山體高陡，自然坡角35～75°；加固段邊坡高差約35.2～41.7m。坡腳總長度約300m。表層第四紀風(fēng)化層為砂質(zhì)粘性土，坡面零散見孤石出露；下覆花崗巖全風(fēng)化巖、強風(fēng)化巖、中風(fēng)化巖和微風(fēng)化巖。邊坡曾于2008 年前進行過地質(zhì)災(zāi)害治理設(shè)計和施工。2018 年巡查發(fā)現(xiàn)有少數(shù)錨頭松垮崩落、部分排水溝和平臺及少數(shù)格梁出現(xiàn)裂縫等現(xiàn)象，研判認為可能是坡面淺層位移或錨索部分失效導(dǎo)致。建設(shè)方委托設(shè)計單位進行邊坡加固設(shè)計，并進行加固處理。

2 設(shè)計和穩(wěn)定性分析評價

2.1 設(shè)計治理等級

根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013）的相關(guān)規(guī)定，該邊坡安全等級為一級，邊坡治理防治等級為一級。

2.2 主要巖土層

⑴素填土

分布于坡腳，灰褐色、褐黃色，松散、局部稍密，由粘性土組成，夾少量碎石、塊石，局部含建筑垃圾及混凝土磚塊，厚度一般3.50～7.10m，平均4.70m。

⑵粉質(zhì)粘土

分布于坡腰處，褐紅色、褐黃色、可塑，以粉質(zhì)粘性土為主，局部含石英細砂，局部底部呈硬塑，粘性較好，干強度一般。層頂標高65.0～102.0m，層頂埋深0.0～11.20m，層厚2.60～11.20m，平均6.54m。

⑶砂質(zhì)粘性土該層大部分鉆孔有揭露，黃褐色、淺黃色、硬塑，稍濕，為黑云母二長花崗巖風(fēng)化殘積土，遇水易軟化、崩解。層頂標高53.60～97.60m，層頂埋深3.40～11.50m，層厚3.10～26.00m。平均18.84m。

⑷全風(fēng)化花崗巖

淺黃色間褐黃色，原巖結(jié)構(gòu)已基本破壞，但尚可辨認，并有微弱的殘余結(jié)構(gòu)強度，巖芯呈堅硬土狀，稍濕，遇水軟化崩解。該層大部分鉆孔均有揭露，層頂標高39.0～92.6m，平均75.2m；層厚1.05～25.80m，平均厚度9.3m。

⑸強風(fēng)化花崗巖

淺黃色間褐黃色，原巖結(jié)構(gòu)已基本破壞，巖石強烈風(fēng)化，礦物成分已顯著變化，巖芯呈半巖半土狀，局部夾中風(fēng)化巖塊，砂質(zhì)含量較多。層頂標高36.10～80.30m，平均65.37m；層厚1.30～3.30m，平均厚度2.20m。

⑹中風(fēng)化花崗巖

青灰色、灰白色，中粒花崗巖結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖芯呈塊狀、短柱狀，裂隙發(fā)育，局部較破碎，巖質(zhì)硬，巖體基本質(zhì)量等級Ⅳ，錘擊聲較脆，屬于酸性淺成巖類。層頂標高32.2～75.5m，平均57.9m；層厚0.70～3.90m，平均厚度2.1m。

⑺微風(fēng)化花崗巖

青灰色、灰白色，中?；◢弾r結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖芯呈短柱狀，裂隙弱發(fā)育，巖質(zhì)硬，巖體基本質(zhì)量等級III，錘擊聲脆，屬于酸性淺成巖類。層頂標高30.0～78.2m，平均51.24m；層厚3.10～20.20m，揭露平均厚度6.45m。

2.3 穩(wěn)定性分析評價

因坡面有相對較厚的殘積土層和全風(fēng)化層，根據(jù)實踐經(jīng)驗采用圓弧滑動法理論計算，并考慮自重＋暴雨＋地下水工況的情況下，加固后穩(wěn)定安全系數(shù)不小于1.35。

2.4 主要設(shè)計剖面

加固剖面圖見圖1。

圖1 加固剖面圖

2.5 錨固體承壓面積

壓力分散型錨索由若干單元錨索組成。其錨固體的尺寸設(shè)計應(yīng)首先滿足錨固體抗壓承載力的要求。

式中，

P——壓力分散型錨索的總承載力；

n——單元錨索數(shù)；

Ap——單元錨索承載體與灌漿體接觸面積；

β——錨固段灌漿體局部受壓時強度提高系數(shù)，β=（A／Ap）；

A——灌漿體截面積；

ξ——錨固段灌漿體受壓時側(cè)向地層約束力作用的抗壓強度提高系數(shù)，由試驗確定；

fc——灌漿體軸心抗壓強度標準值。

2.6 錨固體長度

錨固體的設(shè)計還應(yīng)滿足錨固灌漿體與周邊地層間的粘結(jié)摩阻力的要求，也就是錨固體長度的要求。

式中，

P——壓力分散型錨索的總承載力；

D——錨固體直徑；

l1、l2、l3——各單元錨索的錨固段長度；

qr1、qr2、qr3——各單元錨索錨固段灌漿體與周邊地層間的粘結(jié)摩阻強度。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)及難點解決

經(jīng)設(shè)計計算及穩(wěn)定性分析評價，加固處理方案為：抗滑樁＋錨索＋格構(gòu)梁＋坡面重新袋裝綠化＋主動防護網(wǎng)，重新整治排水系統(tǒng)，并對出露的危險孤石進行錨定加固或靜態(tài)破除處理。

3.1 施工順序

邊坡加固施工順序：測量放線→搭設(shè)腳手架→施工抗滑樁以上錨索→施工格梁→待錨索及格梁強度達到設(shè)計強度的80%后張拉鎖定→施工抗滑樁→施工抗滑樁以下錨索→施工格梁→混凝土封錨頭→袋裝綠化→主動防護網(wǎng)→排水系統(tǒng)→綠化養(yǎng)護。

3.2 施工關(guān)鍵技術(shù)及難點解決

3.2.1 壓力分散型錨索

壓力分散型錨索最主要特征就是“壓力”，即在構(gòu)成錨索的鋼絞線預(yù)應(yīng)力作用下，錨固段的注漿體處于受壓狀態(tài)，注漿體與孔壁巖土體之間處于壓剪狀態(tài)，從而很好地解決了拉力型錨索在預(yù)應(yīng)力作用下導(dǎo)致注漿體處于受拉狀態(tài)、注漿體與孔壁巖土體處于拉剪狀態(tài)的問題，有效利用了注漿體和巖土體抗壓性能明顯優(yōu)于抗拉性能的特點，對錨索工程的耐久性具有較大優(yōu)勢；同時也避免了拉力型錨索由于應(yīng)力集中容易破壞的問題。

錨固段的漿體與孔壁之間在壓應(yīng)力狀態(tài)下，將會提高漿體與巖土體的致密性，且使其產(chǎn)生不同程度的膨脹趨勢，漿體與孔壁巖土體之間的壓應(yīng)力增加，從而使巖土體的摩阻力得到不同程度的提高，這非常利于錨索受力環(huán)境的改善和錨固能力的提高，從而提高錨索的耐久性和錨固效果。

本項目錨索為壓力型（或壓力分散型）錨索，全長采用無粘結(jié)鋼絞線，錨索末端和各單元錨固段均設(shè)置螺旋筋、鋼質(zhì)承載體和反鎖扣錨具；并采用二次注漿工藝，待注漿體及腰梁混凝土強度達到設(shè)計強度的80%后進行張拉鎖定（不少于10 天）。注漿材料采用42.5MPa 普硅水泥，水灰比0.45～0.5，中心預(yù)埋注漿管，隔3～5 個小時后進行二次注漿。

3.2.2 抗滑樁開挖施工遇流砂層塌孔處理

因坡面平臺較窄，大型施工機械沒有足夠的作業(yè)空間，抗滑樁施工方式為人工挖孔樁。抗滑樁設(shè)計樁徑有1.8m×1.5m、1.8m×1.25m、1.4m×1.25m 三種，護壁厚度200mm，樁長22～25m。 由于本地層存在強風(fēng)化花崗巖，含砂量較大，且有較大的富水性，當人工開挖至此層位置時，發(fā)現(xiàn)有地下水涌出，導(dǎo)致塌孔。經(jīng)研究，采用減小每段護壁的掘進量，增大護壁的主筋至16mm，并加密；同時用稻草或紗網(wǎng)攔擋并用粘土填堵，水流很大的地段可加注早強劑水泥漿封堵，及時抽水，做混凝土護壁，護壁混凝土可視情況添加早強劑。雖然進度有所影響，但嚴格保證了安全和質(zhì)量。

3.2.3 新格梁與舊格梁的施工銜接處理

新設(shè)計縱向格構(gòu)梁與舊格梁有交接，舊格梁300mm×450mm，新格梁750mm×450mm。為保證新舊格梁的銜接和綁扎鋼筋骨架的穩(wěn)定性，需在舊格梁上進行植筋，且不能破壞舊格梁的整體性。為此，植筋時需要利用大小合適的鉆頭進行造孔，造孔時邊灑水；同時，造孔深度宜為12～15cm，并用耐用膠或濃水泥漿固定。綁扎鋼筋后，澆筑混凝土每段約25m，并預(yù)留伸縮縫，伸縮縫按設(shè)計充填瀝青麻筋。

3.2.4 坡面出露孤石的處理

廣州蘿崗一帶，基巖一般為花崗巖地層，由于花崗巖風(fēng)化程度不均，有的地段風(fēng)化殼較厚，有的較薄，風(fēng)化殘積土層厚度變化也往往較大，甚至此區(qū)域的山坡上經(jīng)常可見孤石出露，大小不一；本山坡坡面也可見零散的孤石出露。坡腳是居住小區(qū)。通過對此類孤石進行勘查研判，對有危險的孤石，根據(jù)其大小、形狀、根基，結(jié)合孤石所處的微地形，采取不同的處理方法和手段，如錨索加固、靜力破除、部分破除增加基座等辦法，很好地消除了孤石滾落的隱患。

3.2.5 袋裝綠化的施工質(zhì)量控制

袋裝綠化施工質(zhì)量主要由混合營養(yǎng)土、草籽、袋子質(zhì)量等及后期適當灑水保養(yǎng)控制。因此，需要根據(jù)本地的氣候、水土、邊坡土質(zhì)等因素選取適當?shù)牟莘N籽，配以適當?shù)臓I養(yǎng)土，袋子采用耐用的材質(zhì)并確保適量的通透性適合草的生長，坡上配備足夠的灑水噴淋設(shè)施等。經(jīng)精心選材施工，目前，袋裝綠化長勢良好。

3.2.6 施工過程監(jiān)測

本項目設(shè)置了坡面水平位移豎向位移觀測點各18個，深層水平位移孔7 個，錨索應(yīng)力監(jiān)測點34 個。監(jiān)測施工期間及之后2.5 年的變形情況。監(jiān)測頻率：施工期間2 天/次，雨天加密為1 天/次。根據(jù)監(jiān)測報告結(jié)果，水平位移及沉降位移變化速率均在±2mm/d 內(nèi)。最大水平累計位移8.7mm，最大沉降累計值6.99mm。錨索應(yīng)力變化監(jiān)測點的累計變化量在-27.9～13.9KN;深層水平位移監(jiān)測點的累計位移量2.8～5.8mm，位移變化率均在±2mm/天內(nèi)。

各變形量和變形速率均在設(shè)計允許范圍之內(nèi)。

4 結(jié)論

⑴在空間有限、大型機械無法施展、巖土層地下水不甚豐富的情況下，采用人工挖孔樁作為抗滑樁是可行的，但必須采取可靠的防涌水措施。

⑵壓力分散型錨索的耐久性比較好，質(zhì)量控制很重要，宜采用二次注漿灌注。

⑶袋裝綠化需選用適當?shù)臓I養(yǎng)土和草籽，并精心養(yǎng)護。

⑷對于坡面存在危險孤石的邊坡，必須嚴格排查隱患，并根據(jù)實際采取不同的處理加固措施。