巖土工程邊坡治理中的預應力錨索技術

彭云

（攀枝花攀鋼集團設計研究院有限公司，四川 攀枝花 617023）

在巖土工程中，經常會出現滑坡、崩塌之類的地質災害。這類地質災害給工程質量及安全帶來了嚴重的危害，因而必須采取相應的技術措施對這類災害的綜合預防和治理。預應力錨索這一施工技術依托其操作之便捷在治理邊坡問題中得到了廣泛的運用。

1 預應力錨索技術的概念分析

預應力錨索技術是一項使用得最頻繁的治理山體滑坡的技術方法。這一技術曾經被列為“七五”科技攻關項目。預應力錨索技術是向巖層傳遞力的一種支護手段，預應力錨索可按照具體所規定的方向以及負荷大小將力從巖體表面傳遞到巖層深處，進而使被加固的巖體受到一個有益的預壓應力。預應力錨索技術在加固滑坡時的設計流程具體如圖1所示。

圖1 預應力錨索設計流程框架圖

2 預應力錨索技術在治理巖土工程邊坡中的現狀及技術優勢分析

（1）技術運用現狀分析。對于巖土工程中頻頻出現的滑坡現象，假如不采取科學、有效的措施對這些邊坡進行處理，就非常容易導致出現各類的災難性的地質災害。一旦出現了各種地質災害現象，不僅會減緩工程施工的進度，而且還會給人們的生命安全及財產安全帶來威脅。對當前很多工程的施工進行分析不難發現，邊坡穩定是當下很多工程面臨著最突出的一個問題。當前，國內很多工程也在施工時加強了對各項技術的探索，如采取坡率法以及傳統的擋土墻支護結構之類的技術方法進行處理，但是在借助于這類技術進行處理時也通常會遇到很多問題和障礙，如在邊坡高度逐漸提升的情況下會造成施工成本的增加，與此同時，還會在無形中降低工程的穩定性和可靠性。尤其是在邊坡高度高于正常狀態很多的情況下，繼續采取傳統的施工處理方法就變得極為困難。因而近年來很多工程施工針對此類問題進行處理時，引進了預應力錨索技術，這樣能夠有效彌補傳統的滑樁和樁板結構的缺陷和不足，并使這類工程施工結構凸顯其優勢，并極大地增加了其可靠性和安全性。從本質上進行分析，預應力錨索技術可被看成是一種能夠使支擋結構和被支擋邊坡形成一大有機整體的具有復合型特點的支護結構。

（2）技術優勢分析。預應力錨索技術的優勢具體表現在以下幾大方面。其一，給錨索施加預應力能夠較好地起到對巖土體形變進行控制目的，進而能使巖土本身的承受能力得以充分發揮。同時采用這一技術開展施工還能起到有效減輕預應力錨索支護結構重量這一目的，并利于更好地對工程造價和工程材料進行控制。其二，借助于預應力錨索支護結構還能較好減少在邊坡支護時的削坡量，如此能有效減少土方開挖，并能減少對植被的破壞，同時還能達到有效保護環境這一目的。其三，使用預應力錨索進行施工所使用的設備非常便捷且操作簡單，能起到較好地對技術風險進行控制。同時借助于這一技術進行施工時還可進行分段施工，進而減少由于施工失誤而引發出現的各類災害。

3 預應力錨索技術在治理巖土工程邊坡中的具體運用

本文主要結合某一公路滑坡治理實例進行分析，先分析出現滑坡的原因，然后詳細介紹預應力錨索在路塹邊坡和地質復雜下的應用。

（1）邊坡現狀以及滑塌原因分析。①邊坡現狀分析。某道路在1k+938-2k+060段形成路塹邊坡，其中1k+938-1k+990邊坡上方為三層磚混結構的辦公樓，墻體和坡面頂線距離是10m，2k+000-2k+060邊坡上方是單層框架結構的廠房，墻體距坡面頂線僅有1.5m。根據現場調查反映，這一邊坡在開挖之后，在2k+040-2k+060之間的邊坡初期存在著少量泉水滲出的現象，以后上部土體滑動形成滑坡。其滑動方向都是從南向北（也就是從高處流向低處），滑坡面積約為3000m3，其滑距在2～5m，這一滑坡為土質滑坡，滑坡體是次生紅粘土、含碎石次生紅粘土等，其目前規模是小型。②滑塌原因分析。對邊坡地層、地質構造、巖體性質以及環境背景條件等因素進行分析，滑坡發生的因素歸納為以下幾點。其一是對邊坡坡腳的切方是導致出現的最關鍵的原因。其二邊坡土層（包含紅黏土、碎石粉質粘土和次生紅粘土）遇水變軟、吸水膨脹及失水收縮這些本身特性是導致出現土質邊坡滑坡的內因。其三自然雨水滲透及暴雨影響是導致出現滑坡的直接觸發因素。

（2）治理方案分析。借助于邊坡穩定性計算機軟件找出最危險滑動面的位置，具體如圖2所示。對這一邊坡工程的地質和水文條件、環境控制條件以及周邊建筑進行綜合分析，從導致邊坡滑塌的特性與范圍，規模與地形等條件分析，采用分級放坡刷方+抗滑樁+坡腰錨索格構的組合方案。具體如圖3所示。考慮到邊坡巖土介質的可變性、復雜性和不確定性，要想準確地確定地質勘查的參數就比較困難，同時，加上設計方法以及設計理論具有類比性和經驗性，因而這一工程可采用動態設計法。

圖2

（3）抗滑樁工程和錨索格構工程。①抗滑樁工程。在二級臺階的位置設置人工挖孔抗滑樁，借此來有效抑制邊坡出現深層滑動。人工挖孔灌注樁的樁徑是φ1.5m，樁距是3.0m，樁長是20m，冠梁采用1.6m×0.6m的規格，混凝土的強度等級都是C30。②錨索格構工程。在人工挖孔抗滑樁的頂部和邊坡第二刷坡和局部第三級刷坡處設置錨索格構來加固。其錨索水平間距是3m，索孔直徑是φ150，錨索都是由強度高的低松弛沒有粘結的鋼絞線組成的，其抗拉強度是1860MPa。人工挖孔抗滑樁的頂部預應力錨索應采用六根鋼絞線，錨索長度是24m，向下傾斜25°，錨固段長度是15m，拉力特征值是400kN。第二級刷坡預應力錨索采用四根鋼絞線，錨索長度是15m，向下傾斜25°，錨固段的長度是9m，拉力特征值是250kN。第三級刷坡的預應力錨索所采用的是四根鋼絞線，錨索的長度是12m，向下傾斜25°，錨固段長度是9m，拉力特征值是250kN。

圖3

（4）對穩定性進行驗算。遵照《公路路基設計規范》。具體可將這一工程項目的邊坡穩定性計算大體分為以下三種工況類型。其一是常規工況，這一工況主要是對巖土邊坡所處的天然狀態加以考慮。其二是非常規工況。這一工況又可進一步分為以下兩種情況。其一是巖土邊坡在暴風雨狀況下或者持續降雨的時期的具體工況。其二是在地震等荷載作用狀態之下的實際工況。對邊坡的穩定性進行驗算時，應確保其穩定安全系數滿足表1所規定的安全系數要求。同時結合土層參數得出表2所示結果。（注：滑動面1是軟件自動搜素最危險的滑動面，滑動面2～5是自定義的滑動面）

表1 工程項目路塹邊坡穩定安全系數表

表2 各工況安全系數

4 結語

針對邊坡樁錨結合的支護結構，錨索設計采用上述方法更為簡便、實用。預應力錨索借助特殊手段將鋼絞線變成錨索能改變巖土體的應力狀態，并提升巖土體的穩定性能。

參考文獻：

[1]王清標.預應力錨索錨固力損失機理及其監測技術[M].北京：科學出版社，2015：112.

[2]羅方正, 梁亞華. 壓力分散型預應力錨索擋墻技術在南寧軌道車輛段地下工程中的應用[J].建筑施工,2016,38(9):1198-1200.