錨索與抗滑樁相結(jié)合技術(shù)在高速公路邊坡滑坡中的應(yīng)用

作者簡(jiǎn)介：鄭英?。?981—），工程師，主要從事高速公路建設(shè)管理方面的工作。

摘要：文章以廣西某高速公路為研究對(duì)象，通過(guò)分析邊坡滑坡的具體原因，采用錨索抗滑樁進(jìn)行加固，并探討了施工技術(shù)要點(diǎn)。結(jié)果表明：合理采用錨索抗滑樁加固方法可以很好地提高邊坡的防護(hù)能力以及加快施工進(jìn)度。

關(guān)鍵詞：高速公路；邊坡滑坡；錨索抗滑樁

中圖分類號(hào)：U416.1+4 A 24 078 3

0 引言

近年來(lái)，隨著高速公路里程連年增加，高速公路邊坡滑坡也越來(lái)越引起人們的關(guān)注。引起邊坡滑坡的原因有很多，一些學(xué)者進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和分析后得出［1-3］，滑坡一般是因?yàn)榈叵滤?、地表水長(zhǎng)期對(duì)山體浸泡，增加了松軟土質(zhì)的自重，降低了土體的抗剪切能力，使土體脫離原有的山體而發(fā)生的?；碌男问桨恳胶屯埔剖剑?］。為了預(yù)防高速公路邊坡滑坡問(wèn)題的發(fā)生，很多高速公路建設(shè)過(guò)程中廣泛應(yīng)用了生態(tài)防護(hù)技術(shù)來(lái)處理工程施工中形成的各種挖、填方邊坡，并且取得了一定的效果［5］，但是并不能從根本解決邊坡滑坡問(wèn)題。

目前國(guó)內(nèi)邊坡防護(hù)材料、技術(shù)、管理都有了很大的發(fā)展，特別是將預(yù)應(yīng)力錨索引入滑坡治理，并與傳統(tǒng)的抗滑工程結(jié)構(gòu)相結(jié)合，形成一種新的抗滑方法和結(jié)構(gòu)，如預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨錠板等［6-8］。這種新型有效的工程抗滑結(jié)構(gòu)受力更合理、結(jié)構(gòu)更耐久、承載力也很高，逐漸在高速公路邊坡工程中得到廣泛應(yīng)用。本文結(jié)合廣西某高速公路右側(cè)邊坡滑坡防護(hù)問(wèn)題，介紹錨索與抗滑樁在滑坡中的應(yīng)用。

1 公路隧道邊坡概況

梧州至柳州高速公路某標(biāo)段右側(cè)邊坡原設(shè)計(jì)為三級(jí)邊坡，一級(jí)坡率為1∶1，其余為1∶1.25，最大坡高為25.78 m，屬于路塹挖方邊坡。按照高度劃分＜30 m，屬于一般挖方，所以采用拱形骨架植草防護(hù)形式進(jìn)行防護(hù)。

施工按照設(shè)計(jì)坡率施作，同時(shí)采用預(yù)制拱形骨架防護(hù)。在施工過(guò)程中，第三級(jí)坡頂產(chǎn)生貫通裂縫“圈椅狀”，裂縫長(zhǎng)約72 m，坡體后部與母體脫離，滑坡體厚度為4.2 m，為覆蓋土和強(qiáng)風(fēng)化層沿節(jié)理面、層面形成的順層組合破壞。2016-11-01至2016-12-01期間，該邊坡坡頂開(kāi)裂并出現(xiàn)繼續(xù)擴(kuò)大的趨勢(shì)，坡口線外側(cè)40～50 m范圍新增多道裂縫，最大縫寬近2 m，最大開(kāi)裂深度達(dá)5 m，滑坡前緣剪出口在第二級(jí)坡坡腳形成，滑坡周界明顯。為了防止裂縫的繼續(xù)擴(kuò)展，施工方已經(jīng)對(duì)主裂縫采用水泥砂漿填覆，2017年1月在最后緣外約5 m處設(shè)置了混凝土水溝，防止雨水沖刷造成二次塌方風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)在坡腳至第二級(jí)平臺(tái)位置進(jìn)行了回填反壓，邊坡滑坡得到了一定的遏制。但是，為了長(zhǎng)期施工及以后車輛通過(guò)的安全，必須采取更有效更長(zhǎng)久的加固方法進(jìn)行防護(hù)。

2 公路邊坡滑坡性質(zhì)及原因分析

2.1 滑坡的變形特征

目前滑坡后緣主要有三條變形裂縫，裂縫距路線中線85～95 m，裂縫寬度最大約2 m，可探深度＞5 m，延伸長(zhǎng)度約125 m，呈弧形展布，后緣裂縫大致走向與邊坡走向近一致，滑坡左右側(cè)界已完全與后緣貫通。在滑坡左側(cè)淺層滑坡自第二級(jí)坡中下部剪出，滑坡前緣出口已回填反壓。

2.2 滑坡的性質(zhì)和特征

該段邊坡上覆較薄第四系覆蓋層，下伏強(qiáng)-中風(fēng)化砂巖、炭質(zhì)頁(yè)巖，風(fēng)化深度大。結(jié)合場(chǎng)區(qū)地質(zhì)資料及滑坡變形特征分析，目前滑坡變形主要為強(qiáng)-中風(fēng)化砂巖，沿順傾層面發(fā)生滑動(dòng)，主滑動(dòng)方向與高速公路路線近乎正交；主滑動(dòng)面依附層面、傾角為20°～28°，后緣拉裂面依附節(jié)理面、傾角為72°～89°；滑坡前緣即為高速公路路基，滑坡的滑動(dòng)變形直接影響滑坡區(qū)段內(nèi)高速公路的正常施工?；路譁\層、深層兩層，淺層出口位于第二級(jí)坡腳附近，深層出口位于第一級(jí)坡腳。該滑坡沿路線切向平均寬度為110.56 m，沿路線長(zhǎng)度為100 m，滑體平均厚度為9.5 m，體積為4.5萬(wàn)m3，屬于小型淺層巖質(zhì)滑坡。

2.3 邊坡滑坡原因分析

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)邊坡滑坡的勘查，造成山體滑坡的原因主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）工程地質(zhì)條件。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，邊坡所在山體橫坡相對(duì)較高，場(chǎng)區(qū)地層上覆較薄的第四系堆積層黃土，下伏基巖為砂巖、炭質(zhì)頁(yè)巖。由于地質(zhì)構(gòu)造因素的影響，巖層呈單斜狀產(chǎn)出，與路線切向方向?yàn)轫槂A邊坡，層面傾角為20°～28°，相較于邊坡坡率45°來(lái)說(shuō)較緩。砂巖與頁(yè)巖泥化夾層發(fā)育，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，并存在泥質(zhì)充填，在斜坡前緣開(kāi)挖擾動(dòng)山體非常容易造成坡體變形和失穩(wěn)的不良情況。而且第一級(jí)坡出露炭質(zhì)頁(yè)巖，形成上硬下軟的坡體結(jié)構(gòu)，從而容易形成軟弱基座，在前緣開(kāi)挖臨空后有可能造成坡體變形問(wèn)題。所以，場(chǎng)區(qū)地質(zhì)條件差屬于這次滑坡發(fā)生的基礎(chǔ)因素。

（2）人類工程活動(dòng)。高速公路路線開(kāi)挖深度處在斜坡前緣地帶，且二級(jí)平臺(tái)位置處于砂巖與頁(yè)巖分界面，形成了高約25 m的挖方邊坡，開(kāi)挖切削坡腳。在應(yīng)力重分布的過(guò)程中，邊坡及自然坡在重力分布高程中巖質(zhì)分界面位置產(chǎn)生裂縫；由于風(fēng)化、降雨等外在因素的影響，裂隙逐漸發(fā)育，既有預(yù)制拱形骨架防護(hù)工程已經(jīng)無(wú)法滿足邊坡穩(wěn)定要求，導(dǎo)致邊坡變形，進(jìn)而造成滑坡問(wèn)題。所以，高速公路施工時(shí)因開(kāi)挖作業(yè)而對(duì)山體整體穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，是滑坡發(fā)生的主要外在原因。

（3）降雨的誘發(fā)和促進(jìn)。由于降水、地表水下滲到坡體，加重了坡體的重度，并導(dǎo)致巖土體特別是層間軟弱夾層和節(jié)理面的土體粘聚力等物理力學(xué)參數(shù)指標(biāo)下降，同時(shí)雨水沖刷加大了裂縫寬度，都對(duì)邊坡的穩(wěn)定不利。因此，施工區(qū)域氣象天氣是邊坡產(chǎn)生滑坡的誘發(fā)和促進(jìn)因素。

（4）山體排水不暢通。該段屬于高邊坡地勢(shì)，山體兩邊地勢(shì)比較高，在該段形成一個(gè)低洼的坡底，雨水流到坡底，不斷積累在坡底而不能排出去；長(zhǎng)時(shí)間的積累使該段的土體液化，土體承載力嚴(yán)重下降，無(wú)法承受上部山體的重量而發(fā)生整體滑坡。因此，山體排水不暢通是此次滑坡產(chǎn)生的另一個(gè)主要外因。

3 邊坡滑坡治理設(shè)計(jì)方案

根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)查和滑坡的嚴(yán)重程度，經(jīng)過(guò)分析、計(jì)算和對(duì)比，最終采用錨索抗滑樁方案進(jìn)行高邊坡治理。錨索可以提高邊坡的承載力和剛度，不過(guò)一般要對(duì)錨索進(jìn)行預(yù)拉提高其強(qiáng)度，提供預(yù)拉力的載體就是抗滑樁?？够瑯兑话惴譃槟Σ翗逗投顺袠?，本工程采用端承樁，端承樁主要靠樁底的巖石提供承載力，所以抗滑樁要打入巖石3 m以上，以提供足夠的承載力?？够瑯犊梢缘挚箓?cè)面土體的壓力，防止土體再次發(fā)生滑動(dòng)。

在現(xiàn)有反壓土體上方6 m處開(kāi)始布置抗滑樁?？够瑯恫捎脠A截面，樁身直徑為2 m，沿滑坡體下緣直線布置兩排，樁長(zhǎng)24 m的35根，樁長(zhǎng)22 m的16根，共51根。為保證施工中樁基成孔，防止發(fā)生二次滑塌，在距抗滑樁橫向距離16.1 m處設(shè)置3排鋼花管并注漿，鋼管深度至中風(fēng)化基巖層。抗滑樁樁間縱向距中-中2.25 m，橫向距中-中1.0 m，進(jìn)入底層基巖5 m。樁身采用C35鋼筋混凝土現(xiàn)澆，樁頂設(shè)置1.5 m高帽梁與其他抗滑樁連接形成一個(gè)整體，以提高抗滑樁的整體抗剪切能力。在每根抗滑樁樁頭下1.0 m處設(shè)1孔預(yù)應(yīng)力錨索，錨索長(zhǎng)為25 m，與水平線向下夾角為22°，錨索由4S15.2 mm高強(qiáng)度低松弛的1 860級(jí)鋼絞線組成，錨索錨固段長(zhǎng)為10 m，鉆孔直徑為130 mm。單束錨索設(shè)計(jì)錨固力為400 kN，安全系數(shù)為1.8。具體布置如圖1所示。

錨索與抗滑樁相結(jié)合技術(shù)在高速公路邊坡滑坡中的應(yīng)用/鄭英俊

4 邊坡錨索抗滑樁的施工技術(shù)

該高速公路邊坡加固的整個(gè)施工順序?yàn)榭够瑯丁摶ü堋^索。

4.1 抗滑樁的施工技術(shù)

（1）場(chǎng)地清理。對(duì)抗滑樁施工范圍內(nèi)的場(chǎng)地進(jìn)行平整，方便沖擊鉆或旋挖鉆的到位，然后根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求放置樁位點(diǎn)，放置誤差范圍在10 cm之內(nèi)，移動(dòng)鉆機(jī)到指定的點(diǎn)位，并清理樁位周圍的土體。

（2）樁孔成型。根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求采用鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，將樁孔鉆取到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度；鉆孔過(guò)程中要檢查是否遇到溶洞或滯水帶，如遇到溶洞及時(shí)回填，避免出現(xiàn)塌方，并記錄每天鉆孔的深度；當(dāng)鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，要及時(shí)報(bào)檢，進(jìn)行穿錨，注漿避免塌孔。

（3）鋼筋籠制作。為了提供抗滑樁的整體強(qiáng)度和剛度，一般采用鋼筋混凝土樁，所以需要制作鋼筋籠。鋼筋籠通常在工區(qū)進(jìn)行加工，采用立焊法，并在鋼筋籠預(yù)留吊放的孔洞，以方便將鋼筋籠運(yùn)往現(xiàn)場(chǎng)。

（4）混凝土澆筑。樁孔成型并報(bào)檢后開(kāi)始下放鋼筋籠，確保鋼筋籠與孔壁預(yù)留一定的保護(hù)層厚度，避免鋼筋籠后期過(guò)早出現(xiàn)腐蝕。采用C35攪拌站提供的混凝土，運(yùn)輸至工地后使用混凝土泵送機(jī)輸送至樁井口，灌注通過(guò)串筒伸至澆筑面1～2 m，施工過(guò)程中盡可能做到連續(xù)性，并確保符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)束時(shí)需要對(duì)露出地面的抗滑樁采取養(yǎng)護(hù)措施。

4.2 鋼花管施工技術(shù)

為了減緩在樁頭開(kāi)孔時(shí)樁后土體蠕動(dòng)，在第一排樁上方16 m處增設(shè)3排146 mm×5 mm規(guī)格鋼花管注漿，注漿管長(zhǎng)16 m，以穿過(guò)滑帶土為宜。注漿范圍在8～16 m區(qū)域。

（1）鋼花管埋設(shè)。對(duì)預(yù)埋設(shè)鋼花管的位置進(jìn)行平整，預(yù)留鉆機(jī)擺放的位置，然后對(duì)鋼花管的位置進(jìn)行定位，采用鉆機(jī)將鋼花管埋入到邊坡中，并穿過(guò)滑帶土。

（2）注射漿液。鋼花管到位之后將水泥漿注入到土體中，注漿范圍為8～16 m區(qū)域。

4.3 預(yù)應(yīng)力錨索的施工技術(shù)

根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，錨索采用預(yù)應(yīng)力方式，以便與抗滑樁形成整體共同受力。預(yù)應(yīng)力錨索工藝流程為：架設(shè)鉆機(jī)→鉆孔→穿錨安裝錨索→孔內(nèi)注漿→錨座墊墩、地梁澆筑→錨索張拉及鎖定、封錨。

（1）鉆機(jī)到位。明確鉆孔范圍，清理孔位工作面，需要預(yù)留鉆機(jī)擺放位置，保證鉆機(jī)底座處在水平面上，再結(jié)合坡度調(diào)整鉆機(jī)立軸角度。

（2）鉆取錨孔。該工程采用100B輕型潛孔式鉆機(jī)干法成孔，鉆孔直徑為130 mm。在鉆孔過(guò)程中記錄每個(gè)孔的地層變化、鉆進(jìn)狀態(tài)和一些異常情況。如果發(fā)生塌孔、縮孔等問(wèn)題，必須馬上停止鉆進(jìn)，并迅速實(shí)施注漿，以達(dá)到固壁效果，當(dāng)注漿24 h后再繼續(xù)掃孔鉆進(jìn)。鉆孔結(jié)束后，清理干凈孔內(nèi)的沉渣和水體粘滯，以防止水泥砂漿和孔壁巖土體的粘結(jié)強(qiáng)度下降。

（3）制作、安裝錨索。現(xiàn)場(chǎng)選取鋼絞線，切割長(zhǎng)度比設(shè)計(jì)長(zhǎng)度長(zhǎng)1.2 m，每根錨索由4股鋼絞線組成，選用4S15.2 mm高強(qiáng)度低松弛的1 860級(jí)鋼絞線，并認(rèn)真核對(duì)錨孔編號(hào)。在錨索端部設(shè)置導(dǎo)向帽，并按一定間隔布置定位支架，確保安裝錨索位于錨孔中央。在整個(gè)安放過(guò)程中錨索要保持順直、不打彎，并留足錨固長(zhǎng)度。

（4）孔內(nèi)注漿。采用水泥砂漿注漿，選用砂漿配比按水∶水泥∶砂=0.5∶1.0∶1.0。砂漿體凝固強(qiáng)度≤30 MPa。注漿采用從孔底到孔口返漿注漿工藝，注漿壓力控制在0.7～0.9 MPa，直到注滿整個(gè)錨孔。一般理論注漿量小于實(shí)際注漿量，這與錨孔附近巖體的密實(shí)度有很大的關(guān)系。注漿結(jié)束后及時(shí)清洗注漿器具，避免水泥漿在注漿器具中凝固，同時(shí)記錄實(shí)際的注漿量和注漿時(shí)間。當(dāng)砂漿強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后才能開(kāi)展下一道工序。

（5）錨座墊墩、地梁澆筑。為便于接下來(lái)的張拉作業(yè)，應(yīng)提前根據(jù)設(shè)計(jì)要求制作好鋼筋籠和錨墊板，并架模澆筑錨座墊墩、地梁混凝土。

（6）錨索的張拉鎖定及封錨。首先在抗滑樁樁頂進(jìn)行鉆孔以便錨索從樁中穿過(guò)，然后對(duì)錨索進(jìn)行張拉。張拉分五級(jí)進(jìn)行，每級(jí)荷載為設(shè)計(jì)拉力的20%、45%、70%、95%和105%，每級(jí)張拉停留5 min，最后一次張拉停留10 min，并記錄每次張拉的鋼絞線伸長(zhǎng)量。預(yù)應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)要求后采用OVM15-4型錨具鎖定，并剪除多余的鋼絞線，最后用C30混凝土對(duì)錨頭進(jìn)行封閉。

5 施工效果評(píng)價(jià)

在梧州至柳州高速公路某標(biāo)段右側(cè)邊坡治理中，通過(guò)結(jié)合使用抗滑樁和錨索施工技術(shù)，并嚴(yán)格控制施工過(guò)程中每一個(gè)環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量，不僅改善了邊坡土體的受力情況，而且經(jīng)過(guò)了雨季考驗(yàn)，錨索預(yù)應(yīng)力抗滑樁結(jié)構(gòu)未受到損壞，充分發(fā)揮了阻滑抗滑的作用。經(jīng)過(guò)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，滑坡體并未出現(xiàn)變形，處于穩(wěn)定的狀態(tài)，邊坡穩(wěn)定性良好。

6 結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)實(shí)際工程邊坡發(fā)生的滑坡問(wèn)題進(jìn)行了深入分析，經(jīng)過(guò)多種方案對(duì)比，選取錨索與抗滑樁相結(jié)合的技術(shù)用于該工程邊坡滑坡的防護(hù)中，并對(duì)錨索抗滑樁的施工技術(shù)進(jìn)行分析。通過(guò)合理應(yīng)用錨索抗滑樁加固方法，可以加快施工進(jìn)度，大大提高該工程邊坡防護(hù)的質(zhì)量，滿足高速公路防護(hù)規(guī)范的要求。

此外，為了保證和提升抗滑樁和錨索施工技術(shù)在邊坡治理中的應(yīng)用效果，在施工過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)滑坡體處于活動(dòng)的狀態(tài)，在開(kāi)展作業(yè)時(shí)需涉及鑿巖爆破巖石、大量抽水時(shí)，必須做好監(jiān)測(cè)工作，以防發(fā)生護(hù)壁混凝土擠壓、斷裂、錯(cuò)位、樁孔坍塌等事故。

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收稿日期：2022-10-12