預應力錨索綜合法在閩西北山區公路滑坡治理中的應用

邱梅英

(三明市公路局三元分局，三明 365001)

1 概述

閩西北山區公路由于受到地形地貌、地質構造、巖土性質、水的作用及人為因素等影響，滑坡病害成為了山區公路面臨的主要病害之一。 滑坡已經成為閩西北山區公路建設中迫切需要解決的關鍵問題， 對滑坡處理進行研究具有重要的理論和應用價值。

2 山區公路滑坡治理方法

2.1 山區公路滑坡治理常用方法

治理滑坡的主要方法有截排水、減載、錨索框架、錨桿、抗滑擋土墻、反壓、樁板墻、抗滑樁等，具體選取方案時應綜合考慮它們的適用范圍、優點和缺點[1]。 作者羅列目前主要選取的方案及適用范圍，如表1 所示。

2.2 預應力錨索框架法

預應力錨索框架法是一種復合結構的主動防護體系， 其工作原理是通過對錨索施加張拉力使滑坡體達到穩定狀態， 錨索主要承受拉力將通過鉆孔及注漿的鋼絞線固定在相對穩定的土體中， 對鋼絞線施加張拉力并產生預應力，達到穩定滑坡變形的目的[4]。

閩西北山區巖石邊坡較多，土體黏聚力較強，預應力錨索可以廣泛適用，且配合其它方法的綜合治理，具有更好的經濟實用性。

3 典型處治案例

3.1 工程概況

某滑坡場地位于省道S306 線K318+310～K318+400處，山體發生多次滑坡，將其下的省道306 線堵塞，該滑坡體斜長約75.0m，前緣寬約95.0m，后緣寬約45.0m，滑坡上部土體平均厚度約13.12m，面積約4500㎡，體積約5500m3，主滑方向為45°。 滑坡面現場圖片見圖1，地形平面、剖面圖見圖2、圖3。

圖1 滑坡現場圖片

圖2 滑坡面地形平面圖

圖3 Ⅱ-Ⅱ斷面滑坡面地形地質剖面圖

3.2 成因分析

從滑坡區、邊坡區所處的地質環境條件、發生時間、變形現象等分析，滑坡形成的因素主要有：地形地貌、地質構造、巖土性質、水的作用及人為因素等。

(1)地形地貌

滑坡整體坡度18～35°， 局部約40°， 坡度總體上較陡，為滑坡的形成創造了有利的空間形態。

(2)地質構造

勘察區范圍內巖體破碎，根據對外露地層的調查，巖層主要發育兩組節理面，巖層裂隙傾向與坡向基本同向，為近順層斜坡。 從地質剖面上看， 滑坡巖土截面坡度較陡，為不穩定的斜坡類型。

(3)巖土性質

滑坡體物質主要由坡積粉質粘土、 含礫粉質粘土和殘積粘性土組成，下伏基巖為變質砂巖，巖土界面成了斜坡中的軟弱面，為滑坡的形成提供了一個連續的活動面。

(4)水的因素

滑坡體上部未見其它地表水體及泉眼， 大氣降水是場地地下水的主要補給來源。 滑坡體上部含礫粉質粘土由于不均勻含有碎石，土體孔隙較大，膠結差，利于降水入滲， 雨水沿土體的孔隙進入滑坡體， 增加滑坡土體自重，使土體間的結合力降低，降低土體抗剪強度，同時地表水在下滲時受滑床基巖的阻隔， 在相對隔水的基巖面徑流、富集，從而形成軟弱帶，不利于斜坡的穩定。

(5)人為因素

在修建省道過程中， 人為切坡、 開挖形成的高陡邊坡，一定程度上破壞了斜坡原有的應力平衡。

(6)植被破壞

種植毛竹時進行煉山，煉山導致植被被破壞。

綜上所述，在地形地貌條件、地質構造、巖土性質、水和人類活動的綜合作用下，最終導致斜坡的不穩定。

3.3 處治方案

針對該路段邊坡目前的穩定性狀況、變形特點等，最終經過專家比選， 確定采用減載+擋土墻+預應力錨索框架+植草的方案進行滑坡處治。 采用刷方減載，同時在坡腳設置C20 片石砼抗滑擋墻， 對邊坡第一至第三級及第五、六級采用三維植草防護，對第四級邊坡采用預應力錨索框架及框架間植草防護，方案圖及現場圖片見圖4～圖7，主要工程措施如下：

(1)邊坡刷方

第一級至第三級邊坡：設計刷方坡率為1：1.25；

第四級邊坡：設計刷方坡率為1：1.0；

第五級至第六級邊坡：設計刷方坡率為1：1.5；

各級平臺須設平臺水溝， 平臺表面采用8cm 厚C20素砼封面。

(2)抗滑擋墻工程

在坡腳處新建擋墻墻高2.6m， 距路面高2.0m 的擋墻，墻長90m。

(3)三維植草工程

第一至第三級及第五、 第六級邊坡及刷方邊界兩側面：采用掛三維網植草防護。

(4)排水工程

每級邊坡設置C20 素砼平臺水溝及急流槽； 在刷方邊界后方5～8m 新建C20 截水溝；在第二級、第三級邊坡設置排水孔，排水孔采用直徑10cm 鋼塑透水軟管，水平間距5m。

(5)錨固工程

第四級邊坡，采用6 片預應力錨索框架+植草防護。

圖4 卸載刷方平面示意圖及現場照片

圖5 Ⅱ-Ⅱ斷面刷方示意圖

3.4 預應力錨索框架施工流程

(1)做好施工準備，開展原材以及現場錨固張拉的試驗段，制定好施工組織設計。

(2)根據圖紙設計，先做好加固體表面的截水溝及排水設施，搭設施工工作面及支架，做好開槽準備。

(3)嚴格按照施工設計文件進行坡面錨索安裝、定位、鉆孔、安裝錨索、注漿，鉆機傾角誤差不超過+1°，方位誤差不超過+2°，孔深不少于設計值，鉆孔結束后，使用高壓空氣將孔中巖(土)粉及水全部清理出孔外，經現場監理檢測合格后，方可進行下一道工序。 現場施工圖見圖8。

圖6 預應力錨索框架防護平面圖及現場照片

圖7 Ⅱ-Ⅱ斷面防護示意圖

(4)制作錨索，采用水灰比0.4～0.5 的純水泥漿進行錨孔注漿。

(5)制作鋼筋籠并下放到指定位置，鋼筋下料誤差不大于+50mm，預留張拉段鋼絞線長度為1.5m，待鋼筋下放到位，現澆混凝土框架。

(6)在錨索框架加固同時孔內漿液達到設計強度時張拉錨索，張拉時應控制好張拉力，采用張拉力和張拉長度雙指標控制。

(7)封閉錨頭處理。

圖8 錨索安裝現場施工圖

3.5 注意事項

(1)選擇10%的錨索安裝GMS 錨索弦式測力計，對錨索的預應力進行長期監測；

(2)鉆孔中，如發現有貫穿節理面或軟弱夾層面導致漏空時，應調整錨索自由端長度，使錨固端穿過節理面或軟弱層；

(3)錨索應一次性孔底灌注M30 號水泥砂漿，錨索預應力分級施加并鎖定，逐漸增加至超張拉后錨固。

4 結語

(1)預應力錨索框架具有可有效控制邊坡病害產生的深層破壞、外形美觀、容易綠化、施工簡便易行、技術風險低、可進行邊坡動態設計等優點，適用于巖石邊坡或土體黏聚力較強的邊坡。 本項目邊坡處理工程效果見圖9。

圖9 邊坡處理效果圖

(2)每種治理方法都有其優缺點，基于預應力錨桿的綜合法能夠有效根據地形條件和外在因素結合每種方法的優點，達到最佳的治理效果。

(3)對于山區公路滑坡，應提高安全意識，通過合理方案治理，消除安全隱患，確保山區人民生命及財產安全。