预应力锚索治理路堑边坡滑坡施工技术研究

1.滑坡体特征及工程概况
　　西部某地区高速公路K0+020～K0+140段和K0+920～K1+060两段右侧上边坡原设计为锚杆格子梁防护，实际施工开挖边坡后发现边坡实际地质情况发生了较大的变化，为强风化页岩边坡，覆盖层较厚，在开挖过程中不断发生坡顶牵引破坏，边坡稳定性较差，属小型牵引式强风化岩节理面岩土质滑坡。且为工程滑坡，即由于山体开挖出现临空面而引发覆盖层和部分强风化岩层新滑坡。经业主、设计院、监理和施工单位等四方现场查看，决定变更设计进行边坡放缓，并增设锚索防护。
　　2.滑坡体成因机理分析
　　从地层岩性条件分析，地层的地质时代相对较新，成岩历史较短，页岩胶结不坚固，易风化破碎，具有一定的透水性，为滑坡提供了物质基础和地下水作用条件。从地形条件分析，滑坡处原始地形比照两侧山体，为陡坡地形，且地表覆盖层较厚，前缘受公路路堑边坡的开挖影响形成临空面，创造了滑坡剪出的临空条件。在上述背景条件下，坡体在自重卸荷应力长期作用下，由于为强风化岩层，节理和裂隙极为发育，岩土构造结构面逐渐松弛拉张，为地表水下渗提供通道软化结构面，同时浅表的粘土物质随入渗水进入松弛结构面中，降低结构面间的内聚力和摩擦系数。当综合因素影响至一定程度使节理滑动面贯通，上部岩土体即整体向下滑动剪出，形成滑坡。
　　3.滑坡设计施工方案
　　3.1 滑坡治理设计原则：针对滑坡的地形特征、滑体特征、滑坡形成原因等，结合滑坡变形活动历史现状和滑坡岩土物理力学参数，通过对滑坡稳定性分析，确定本段滑坡治理施工设计遵循原则为：从根本着手，以综合治理为主，治理正在复活及可能复活滑坡，控制滑坡的复活，将滑坡对公路的危害减小到最小。
　　3.2 滑坡治理设计：根据对滑体工程地质条件和滑体特征进行分析，对滑坡体采用缓坡预应力锚索格子梁 排水的设计方案，锚索根据二、三、四级不同分别采用15m、26m、32m不等。锚索采用6根15.24高强度低松弛钢绞线，钢绞线标准强度不小于1860Mpa，钻孔直径为130mm。横向间距为3.0m，垂直间距为3.0m，格子梁间植草。
　　4.锚索治理滑坡施工工艺技术
　　4.1 锚孔测放：边坡锚索施工采用边挖边加固的方法，即开挖一级，防护一级，不得一次开挖到底。根据各工点工程立面图，按设计要求，将锚孔位置准确测放在坡面上，孔位误差不得超过±50mm。
　　4.2 钻孔设备：钻孔机具的选择，根据锚固地层的类别、锚孔孔径、锚孔深度、以及施工场地条件等来选择钻孔设备，一般应选用土锚专用钻机，岩层中采用潜孔冲击成孔。
　　4.3 钻机就位：锚孔钻进施工，搭设满足相应承载能力和稳固条件的脚手架，根据坡面测放孔位，准确安装固定钻机，并严格认真进行机位调整，确保锚孔开钻就位纵横误差不得超过±50mm，高程误差不得超过±100mm，钻孔倾角和方向符合设计和规范要求，倾角允许误差位±1.0°，方位允许误差±2.0°。
　　4.4 钻进方式：钻孔要求干钻，禁止采用水钻，以确保锚索施工不致于恶化边坡岩体的工程地质条件和保证孔壁的粘结性能。
　　4.5 钻进过程：钻进过程中对每个孔的地层变化，钻进状态即钻压、钻速、地下水及一些特殊情况作好现场施工记录，可用钻孔测斜仪控制钻孔方向。
　　4.6 孔径孔深：钻孔孔径、孔深要求不得小于设计值。
　　4.7 锚孔清理：钻进达到设计深度后，不能立即停钻，要求稳钻1～2分钟，防止孔底达不到设计孔径。钻孔孔壁不得有沉碴及水体粘滞，必须清理干净，在钻孔完成后，使用高压空气（风压0.2～0.4MPa）将孔内岩粉及水体全部清除出孔外，以免降低水泥砂浆与孔壁岩土体的粘结强度。
　　4.8 锚孔检验：锚孔钻造结束并检验合格后，方可进行下道工序。
　　4.9 锚索体制作及安装：预应力锚索体由锚梁、自由段、锚固段和安全段四部分组成。采用压力分散型锚索，由三个单元锚索组成，每个单元锚索分别由两根无粘结钢绞线内锚于钢质承载体组成，钢质承载体要求采用45号钢材加工制作，其厚度不小于2cm。钢绞线采用φj15.24mm高强度低松弛无粘结预应力钢绞线。
　　4.10 锚固注浆：注浆材料宜选用灰砂比1：1～1：2，水灰比0.38～0.45的水泥砂浆或水灰比0.40～0.45的纯水泥浆，必要时可加入一定量的外加剂或掺和料。经试验比选后确定施工配合比。
　　4.11 格子梁制作：格子梁采用C30混凝土整体浇注。
4.12 锚索张拉及锁定、封锚：通过现场张拉试验，确定张拉锁定工艺。锚索的张拉及锁定分级进行，严格按照操作规程执行。
　　4.13 锚索格子梁施作完成后，及时进行格子内植草，防止雨水冲刷坡面和下渗，影响边坡稳定。
　　5.预应力锚索施工注意事项
　　5.1预应力锚索格子梁工程施工是一项地质条件变化复杂、关键工程隐蔽和施工技术难度较大的特殊施工作业，要安排一支受过专业训练、具有丰富施工经验的专业施工队伍进行施工。
　　5.2对边坡稳定性较差的路段，必须采取随挖随支护的施工方法，应开挖一级，支护一级，然后再开挖下一级。同时也要避免开挖暴露时间过长，使边坡松弛范围变大，造成新病害。边坡开挖施工要保证坡面平整顺直，以利支挡及防护工程的施工。边坡开挖中，如有地下水出露，应将地下水排出引入排水系统，不可堵死。
　　5.3锚索体组装前钢筋应平直和防锈，杆体应按防腐要求进行防腐处理。杆体放入钻孔前，应检查杆的质量，防止杆体弯曲，连同注浆管一同放入钻孔，杆体放入角度，应与钻孔角度一致。
　　5.4注浆浆液应搅拌均匀，随搅随用，浆液应在初凝之前用完，并防止石块、杂物等混入浆液。注浆作业开始和中途停止时间较长，在作业时，宜用水或稀水泥浆润滑注浆泵及注浆管路，孔口溢出浆液或排气管停止排气时，可停止注浆。注浆体的设计强度一般不应低于30MPa。
　　5.5预应力锚索钢筋混凝土格子梁纵、横向的钢筋骨架绑扎过程中，应注意与锚杆头的对位与衔接，并一起现浇而成。
　　5.6预应力锚索工程施工期间，要做好滑坡的监测工作，应及时分析滑坡监测资料，预测滑坡位移、变形的发展趋势和整治工程的效果，以便适时调整滑坡整治工程设计和施工方案，保证工程施工安全和路基稳定。
　　6.锚索治理滑坡技术研究
　　路堑边坡的施工是一个破坏山体原有力学平衡后采用支挡加固重新建立力学平衡或再次寻求新的力学平衡的过程，而所设工程措施往往都是在边坡开挖后才能实施。在边坡加固和防护措施未实施之前或不能满足新的力学平衡之前，边坡土体会产生应力松弛，强度衰减，从而影响边坡稳定。另在自然状态下，边坡岩土体是相对稳定的，但在边坡开挖过程中，必将对地形、地貌、岩土体等地质条件产生影响，使边坡不稳定或不确定影响因素增加从而造成人为诱发和加剧了地质灾害的发生，也形成了人为山体滑坡。因此，设计上针对不同地质条件的边坡，采用相适应的工程措施，对边坡土体及时加固，防止土体应力松弛和强度衰减，保证边坡施工期间和竣工之后的稳定。事实证明有许多路堑高边坡虽然设计合理，但由于施工方法及工艺或工程措施未能及时实施，导致施工过程中边坡失稳破坏，造成重大损失，有的则留下隐患，影响了边坡稳定。所以为了保证路堑高边坡的稳定，不仅要对高边坡地质情况进行了解，而且要有一个技术上可行、经济上合理能够满足地质条件的设计，同时还要有一套科学的施工方法和施工工艺。
　　根据前期已施工完毕的15m、26m和部分32m预应力锚索有关超声波检测、岩层原位拉拔试验及M30抗压试验，在二次注浆完成后，锚孔完全达到密实，约14d之后，注浆体的强度都能达到30MPa，从实际效果来看，在已施工完毕地段，经过近半年时间附近岩体弱爆破的震动及阴雨天气，也没有发生任何大小滑移和滑塌，为施工安全和边坡的长远稳定奠定了良好的基础。同时，经过计算比较，在此工程中采用预应力锚索加固和治理小型、浅层岩层破碎带、滑坡和边坡，要比采用抗滑桩便宜、高速和安全，预应力锚索施工防护边坡取得了预期和良好的效果。采用锚索治理滑坡一定要根据现场实际情况，绝不能随便使用，要因地制宜，锚索治理只是一个方面，有时候可采用桩锚综合治理。
　　7.结语
　　高边坡动态设计、动态施工和动态管理是一个环环相扣的有机结合体，如果任何一个环节出了差错，都将会导致高边坡出现问题。因此，笔者认为，对于特殊地段高边坡应设立独立的专家组，对高边坡及时进行评估，建立预报预警体系，对设计和施工进行动态追踪与管理，在必要时及时进行预加固和预处理，花小钱治大病，将事故和隐患消灭在萌芽状态或将损失降低到最低程度。

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