預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)處理嚴(yán)重滑坡山體破碎裂隙地質(zhì)

鄭俊平

(山西建筑工程(集團)總公司，山西 太原 030000)

1 工程概況

1)潞安蒲縣伊田煤業(yè)有限公司2號單身公寓后滑坡寬度約123 m，滑向縱深正面居中約45 m，左右分別約41 m，滑向最大高差約32 m，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查得知，滑坡于2012年4月滑動，開始有土塊掉落，后來演變成巖塊夾雜土團整體塌落?；瑒雍鬄榱瞬挥绊懴虏?號單身公寓施工，施工方曾對上部滑落土體進行了減荷卸載，并清理了一部分土體?，F(xiàn)狀如圖1所示。

2)伊田煤礦2號單身公寓后滑坡原始地貌為褶皺斷塊侵蝕中山，地形東高西低。據(jù)勘察資料揭示，滑坡上部為坡洪積土，厚0 m～1.5 m，植被茂盛，坡洪積土下為二疊系基巖，從上向下依次為:砂巖，該層厚2 m～6 m，裂隙發(fā)育，切割破碎，廣泛發(fā)育四組節(jié)理面或?qū)永砻妫鄮r或泥質(zhì)粉砂巖互層，裂隙發(fā)育，切割破碎。因下部被滑體覆蓋，無法準(zhǔn)確量測該層厚度，根據(jù)地質(zhì)調(diào)查情況，估算厚度15 m左右?；缕碌字疗马?1 m，傾向238°，傾角35°左右，滑坡前緣為2號單身公寓，2011年基礎(chǔ)施工時曾對坡體基巖進行過開挖，造成臨空面。砂巖下泥巖或泥質(zhì)粉砂巖極易風(fēng)化，在水流侵潤、凍融、光照風(fēng)蝕等自然現(xiàn)象下，下部泥巖或泥質(zhì)粉砂巖逐漸向內(nèi)剝蝕，造成上部砂巖懸空，懸空部分砂巖因自重對巖體產(chǎn)生張拉作用，隨著下部泥巖或泥質(zhì)粉砂巖的不斷侵蝕，懸空部分砂巖也不斷增大，進而造成張拉應(yīng)力的增大，最終使外側(cè)砂巖沿裂隙、節(jié)理等軟弱結(jié)構(gòu)面開裂，并帶動上層覆土和下部泥巖或泥質(zhì)砂巖一同滑落(見圖2)。

圖1 2號樓后山體滑坡現(xiàn)狀圖

圖2 2號單身公寓后滑坡場地巖體裂隙圖

3)根據(jù)建設(shè)方的要求，確定了采用壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索加錨桿、二次高壓后壓漿注漿工藝，用B25槽鋼做腰梁，再用混凝土封閉槽鋼腰梁形成混凝土腰梁，對邊坡進行加固的實施方案。并通過了由建設(shè)單位潞安集團設(shè)計單位組織的專家論證。

2 壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索加固原理

預(yù)應(yīng)力無粘結(jié)錨索(后張法)施工技術(shù)是一項邊坡支護工程中的新工藝，即通過錨桿鉆機鉆孔到坡體巖層深部穩(wěn)固巖體上放置的鋼絞線制作的錨索通過高壓注漿固結(jié)后，施加了預(yù)應(yīng)力張拉鎖定在坡體表面的腰梁上，同時把張拉鎖定后的預(yù)應(yīng)力通過腰梁分散到坡體上(見圖3)，預(yù)應(yīng)力的施加起到了對坡體內(nèi)部破碎松散巖體的擠壓緊密作用，提高了巖體內(nèi)部的正壓力，阻止了坡體內(nèi)部松散巖體的繼續(xù)滑移，從而達到加固坡體的作用;同時通過錨孔深部地漸進式多次間歇性的高壓注漿對巖體內(nèi)部的松散巖體進行加固，使原來破碎松散的巖體固結(jié)成為整體，使坡體的整體性得到強化。

圖3 錨索安裝示意圖

3 邊坡支護設(shè)計方案

根據(jù)勘察報告以及所要實施的動態(tài)施工設(shè)計及施工組織方案以及工程機械的施工技術(shù)要求，并根據(jù)現(xiàn)場的滑坡態(tài)勢將整個滑坡體科學(xué)地分為三個臺階。分別布置三排錨索，錨索長度為29 m與21 m間隔施工。三排錨桿長度均為9 m(一排錨索、一排錨桿間隔施工，孔距、排距1.5 m三角布孔)。

1)第一坡面依照現(xiàn)有坡勢設(shè)計高度為9 m，坡面放坡角度依照現(xiàn)場坍塌坡面就勢削坡(削坡后的坡度約為80°)，坡面平臺寬度為3 m。

2)第二平臺坡面依照現(xiàn)場坍塌坡面就勢削坡(削坡后的坡度約為65°)，坡面設(shè)計高度為10 m，坡面平臺寬度為4 m。

3)第三平臺坡面依照現(xiàn)場坍塌坡面就勢削坡(削坡后的坡度約為60°)，坡面設(shè)計高度為11 m(7 m坡面+4 m漿砌石擋墻=11 m)，坡面平臺寬度為2 m左右。

4)預(yù)應(yīng)力錨索采用4 束7φ5，15.24，1 860 MPa強度等級無粘結(jié)鋼絞線，成孔直徑150 mm，注漿方式采用二次注漿，注漿采用P.O42.5礦渣水泥，每延米注漿暫定一次注漿25 kg/m，塑料管隨注隨往外抽，直至注滿孔體為止。二次劈裂注漿60 kg/m(水泥的注漿最終用量根據(jù)現(xiàn)場施工動態(tài)確定)，水與水泥配合比為0.5∶1(根據(jù)現(xiàn)場注漿情況加入粉煤灰或粉細砂介質(zhì))，一次注漿壓力0.4 MPa～0.6 MPa;二次注漿壓力應(yīng)大于1 MPa不大于5 MPa根據(jù)坡面體破碎狀態(tài)注漿應(yīng)根據(jù)情況多次補漿，直至注滿為止。

5)錨桿采用HRB400級Ф25螺紋鋼筋，成孔直徑120 mm，注漿方式采用一次注漿壓力0.4 MPa～0.6 MPa;二次注漿壓力應(yīng)大于1 MPa不大于5 MPa根據(jù)坡面體破碎狀態(tài)注漿應(yīng)根據(jù)情況多次補漿，直至注滿為止。

6)噴錨面層厚度200 mm，采用HRB300級Ф8鋼筋@200雙層雙向編網(wǎng)(見圖4～圖7)，噴錨強度應(yīng)達到 C20標(biāo)準(zhǔn)，采用P.S32.5水泥，噴錨面層時要注意在預(yù)應(yīng)力錨索位置反復(fù)復(fù)噴形成一條250 mm厚的橫向水平內(nèi)腰梁，在施加上預(yù)應(yīng)力鎖定值后剪斷多余的錨索，再噴錨腰梁位置覆蓋住［25b槽鋼大于50 mm厚度形成外腰梁，達到支護體系設(shè)計要求(見圖8～圖10)。

圖4 土釘墻結(jié)構(gòu)圖

圖5 錨桿斷面大樣圖

圖6 錨桿對中支架大樣圖

圖7 錨桿端頭結(jié)構(gòu)大樣圖

圖8 預(yù)應(yīng)力錨索錨頭大樣圖

圖9 A—A剖面圖

圖10 錨索鋼墊板大樣圖

7)制作好后的腰梁應(yīng)是底寬500 mm，頂寬400 mm，高度300 mm，其作用是將各錨索間張拉鎖定后施加的預(yù)應(yīng)力分散到坡壁。

8)坡面設(shè)φ70 mm PVC管，長度500 mm，外露100 mm，內(nèi)設(shè)反濾包，直徑應(yīng)大于200 mm，間距和排距分別為4 m。

4 預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝流程

1)壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝流程。

滑坡體浮土、浮石開挖及削坡→腳手架搭設(shè)→預(yù)應(yīng)力錨索、錨桿鉆孔洞→安裝預(yù)應(yīng)力錨索、錨桿、泄水孔管→一次重力式注漿、二次后壓漿劈裂注漿→掛網(wǎng)噴錨施工→安裝槽鋼→預(yù)應(yīng)力張拉鎖定→平臺漿砌石高標(biāo)號砂漿抹平→預(yù)應(yīng)力抗拔試驗。

2)施工要點。

a.邊坡支護應(yīng)按施工方案規(guī)定的分層開挖高度按作業(yè)順序施工，在完成上層作業(yè)面的錨桿與面層噴射混凝土及注漿以前，不得進行下一層深度的開挖。

b.為防止邊坡的裸露土體發(fā)生塌陷，對于易塌的土體采取針對性的措施，加以防護。

c.清理邊坡邊壁采用機械結(jié)合人工鏟鍬進行切削清坡，以達到符合設(shè)計規(guī)定的坡度。

3)孔位布點。

錨桿成孔前應(yīng)按設(shè)計要求放線定出孔位，具體操作方法是，用全站儀在坡壁相對兩端做一水平點，并測出坐標(biāo)，依次測放出各孔位點，并作出標(biāo)記編號，孔位的允許偏差不大于150 mm。

4)孔位成孔。

根據(jù)2號樓邊坡滑坡體的現(xiàn)場情況，坡體錨索、錨桿均采用錨桿機成孔，孔徑120，嚴(yán)格控制偏差范圍±1°，成孔過程中如遇障礙物需調(diào)整孔位時，不得影響支護安全，成孔后要進行清孔檢查，對塌孔處應(yīng)及時處理。

a.成孔。成孔過程中注意控制傾角及孔徑，成孔后對孔深、孔徑、傾角進行檢查驗收，做好施工記錄及隱檢記錄。

按設(shè)計圖紙要求制作錨桿桿體，鋼筋焊接滿足雙面焊5d，單面焊10d，并按設(shè)計要求加焊定位支架，鋼筋保護層厚度應(yīng)大于25 mm。

b.錨桿桿體的保護層制作以及桿體打彎角度要符合規(guī)范要求以保證工程質(zhì)量，加強筋在各錨索、錨桿連接處應(yīng)設(shè)井字形壓筋以保證錨索、錨桿的受力均勻傳遞到腰梁并分布到坡壁。

5)水泥注漿。

a.水泥采用P.O42.5硅酸鹽水泥，注漿采用重力式注漿，視情況多次補注水泥漿，注漿壓力大于1.0 MPa、小于2.0 MPa。

b.注漿液必須按設(shè)計要求配制，攪拌均勻，經(jīng)過過濾入泵送漿池，并立即進行壓漿。

c.水泥和漿液應(yīng)進行多次過濾，防止壓漿過程中堵塞壓漿管。

d.壓漿泵及高壓管路使用完畢或停用3 h以上，應(yīng)進行清洗，壓漿泵應(yīng)專人操作。

e.注漿完成后并將孔口封堵。

6)需要著重說明的是，運用預(yù)應(yīng)力錨索進行邊坡支護的成功取決于注漿的成功實施，如果注漿失敗則預(yù)應(yīng)力錨索達不到張拉鎖定的設(shè)計值，起不到對邊坡支護的作用，所以注漿時應(yīng)嚴(yán)格遵照設(shè)計要求并根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況動態(tài)調(diào)整注漿施工，具體注漿時需要注意的是:

a.嚴(yán)格注漿水泥漿的配合比，水與水泥比設(shè)計值為0.4∶1，嚴(yán)格控制不能超過 0.5∶1。

b.注漿工作臺與注漿工作場地不能超過以注漿機為中心50 m遠距離，以保證注漿過程中有足夠的注漿壓力，并保證水泥漿在注漿管中的較短停留時間。

c.一次重力式注漿過程中如發(fā)現(xiàn)在成孔過程中還有未處理好的裂隙致漿液流失現(xiàn)象(如超過設(shè)計注漿量且注漿時間相對較長而孔口不見溢漿即可確定)，即要實施間歇式多次注漿(一般間隔補漿在上次注漿后的3 h～4 h后進行)。

d.二次壓力劈裂后注漿主要是消除和填補一次注漿和多次補注漿后的遺漏裂隙。經(jīng)過錨索隨機抽查試驗檢測，合格率100%，且錨索施工的實際抗拔拉力遠遠大于設(shè)計值，證實了該措施的重要性與必要性。