山區(qū)公路邊坡滑坡治理中預應力錨桿的作用分析

吳高南

（中國市政工程中南設計研究總院有限公司，湖北 武漢 430010）

0 引言

本文主要針對的研究區(qū)域是重慶地區(qū)。通過對其進行地質情況的勘查，可以發(fā)現(xiàn)重慶是以山地為主的區(qū)域，而且當?shù)毓反蠖鄶?shù)都是沿山而行，甚至有的都需要橫跨山嶺。通過對這樣西南的相關公路以及邊坡的修建年份進行查閱，發(fā)現(xiàn)其修建于20 世紀60、70 年代，由于使用的時間過長，加以年代久遠的老化。當時的技術水平也沒有現(xiàn)在如此先進，所以導致其有很大的邊坡滑體風險。通常情況下，在高速公路的邊坡工程當中，如果山體潛在的滑體沿著剪切滑動面下滑力超過其本身的抗滑能力，那么會導致剪切面的滑移甚至破壞。最終造成了邊坡滑體的事故，不僅影響騎公路了正常的運行，而且對于周邊居民的日常生活也會造成很大程度的影響。重慶地區(qū)通過長時間的對山體的過度開挖，已經(jīng)導致當?shù)氐闹脖幌∩伲亮魇У默F(xiàn)象日益嚴重，造成了山區(qū)公路邊坡滑坡的事故經(jīng)常發(fā)生，對人們的日常生活和生命安全造成了極大的影響。

在進行邊坡穩(wěn)定設計工作的過程當中，一種是采用大量的削坡，直至起能夠達到穩(wěn)定的邊坡角；而另一種方法是通過只當結構的設置來保證邊坡的穩(wěn)定性。在大多數(shù)的情況下，如果只是單純地使用其中一種方法，其效果都是不夠理想的，要根據(jù)實際情況進行兩者結合，才能夠提高邊坡防護加固的效果。單純地使用削坡或者是擋墻，不僅會造成工程的成本過高，而且也難以提升工程的質量水平。使用模板加固，可以使多個結構與地層進行連接，形成工作復合體[1]。使其在很大程度上提升了拉力并提高了其潛在滑移面上的抗剪程度，對于山體位移也會有很好的阻擋性。為了使施工更加的方便，現(xiàn)階段相關的工程操作人員都會使用抗滑擋墻以及抗滑樁等多個質量結構進行滑坡治理。無論如何，在進行滑坡治理工作的過程當中，首先要對滑坡形成條件以及產生原因和其破壞的機制情況進行分析和研究，并針對問題進行選擇合理的方案。本文對某山區(qū)公路邊坡的治理結構以及滑動面及穩(wěn)定性的評價進行分析。

1 工程概況

其中洞口縣某段左側7 級高邊坡，路面至坡頂最高距離為67.2m。防護形式：第1 級、第6 級為非預應力錨桿框架梁防護，第1 級坡面垂直8m，坡率1∶0.5，錨桿框架梁防護，孔徑φ100mm，錨桿長15m，矩形布置，間距3m×3m；第6 級坡面垂直10m，坡率1∶1。第2、3、4、5級為預應力錨索防護，坡面垂直10m，坡率1∶0.75，錨索防護孔徑φ130mm.該邊坡地勢陡峭，巖石破碎，屬土石邊坡，上覆土層與下臥基巖有明顯的界面，屬高危邊坡，因此錨索錨固段必須穿過土層，深入巖基。第2 級第錨索長度為18m，錨固段8m，間距3m×3m；第3 級錨索長度為22m，錨固段8m，間距3m×3m；第4 級錨索長度為25m，錨固段9m，間距3.6m×3m；第5 級錨索長度為27m，錨固段9m，間距3.6m×3m；該段非預應力錨桿7875m，預應力錨索12213m。

2 滑坡的成因分析

滑坡體典型斷面剖面如圖1 所示。

圖1 滑坡體典型斷面剖面

不同的地質條件所形成滑坡的原因也會有一定程度的差異。在根據(jù)當?shù)貐^(qū)域的滑坡成因進行分析時，首先要對其地質環(huán)境的相關條件，優(yōu)化因素等進行綜合的分析，再進行滑坡產生原因，研究的過程當中主要從以下幾個方面來進行分析，分別是地質條件、巖石特征，土壤結構以及人為因素等等。通過綜合分析發(fā)現(xiàn)，由于當?shù)剡^度的開挖導致水土流失對滑坡的產生有著最直接性的影響。而且滑坡的前緣出現(xiàn)了多段開挖的邊坡，其坡度較陡，使得其前緣臨空當?shù)氐耐寥捞匦暂^差，也是滑坡產生的內部因素。滑坡區(qū)的山體的坡度較陡立于滑坡的形成和逐漸積累，滑坡區(qū)有斷層的經(jīng)過，受其影響破碎帶兩側的巖石及發(fā)育較為完全，最終會導致巖層的破碎。由于滑坡推力的影響，會導致滑坡區(qū)發(fā)育一組進順坡的節(jié)理，最終導致其巖石層因為不利的結構面而失去了穩(wěn)定性，導致滑坡的出現(xiàn)[2]。除此之外，地下水活動也是導致滑坡出現(xiàn)的一個主要因素。通過對當?shù)貧夂驐l件的分析可以發(fā)現(xiàn)，大量的地表水下滲，使土體的重度極大程度的增加，減少了土體的抗剪強度，使抗滑能力急劇下降，在長期的重壓之下，坡體適合逐漸形成了滑坡體。

3 邊坡滑坡治理措施分析

3.1 成孔

在進行成孔工作的過程當中，首先需要對個錨桿孔的位置進行明確相關的施工操作，技術人員對腳手架的設置進行調整，然后再安裝潛孔鉆機，并對其進行固定。完成初步工作之后，使用相關的測量儀器來對鉆機導向架的傾角進行測量，而且在鉆進工作進行的過程當中，要對傾斜度進行實時的監(jiān)測，確保其符合工程的標準。鉆孔的端部的斜片尺寸也不能太大。通常情況下，其尺寸不可以超過錨桿長度的2%。為了盡可能的保證錨桿施工，不會對周邊的地質造成破壞，通常都需要使用無水干鉆。在鉆進的過程當中，如果出現(xiàn)了塌方的問題，需要立刻停止鉆進，然后對塌方位置進行緊急處理，通過使用注漿固壁等相關操作方法來對其進行修復，然后再重新掃孔鉆進。相鄰的錨桿施工方位需要進行調整，使其保持平行的狀態(tài)，對其定向定位要嚴格的把控，保證鉆機的穩(wěn)定性。在實際鉆孔工作的過程當中，所選取的鉆進方式的不同會對工作的效果產生不同的影響。

圖2 預應力錨桿施工流程

在鉆注漿施工進過程中，高性能空氣壓縮機會不斷地產生高壓風來，將孔內的相關雜質進行排除。當鉆孔深度達到工程的設計深度之后，需要繼續(xù)鉆孔約40cm。鉆孔在整體的錨固工程當中，屬于成本最高的一個步驟，對于工程質量的影響是最為直接的，對于工期的控制也會產生很大程度的影響，錨桿鉆孔需要按照計劃方案進行，選取孔徑以及孔深和傾角所使用的方法，要保證工程質量的同時，確保其精度達到最高，使得后續(xù)的桿體在進行插入以及注漿工作都能夠安全順利的開展。之后需要對基座水平定位以及立軸傾角進行確定，一般情況下會根據(jù)工程的實際的層級鉆孔方向來進行選取，鉆孔機方向之后，鉆機立足的傾角以及鉆孔的傾角需要盡可能的重合。在這個過程中，相關的施工技術人員需要將其誤差，盡可能控制到最小，避免出現(xiàn)巖芯管傾角大于立軸傾角，而且不能夠出現(xiàn)反向偏差。

在開孔工作完成之后，需要盡可能的保持良好的鉆進導向，為后續(xù)的工程奠定基礎。在鉆進工作過程當中，需要根據(jù)地層特征的變化情況來進行及時的調整，將鉆進參數(shù)始終維持在科里的標準范圍內，從而避免出現(xiàn)空且偏差，導致工程質量受到影響。在邊坡滑坡鉆孔工作的過程中，需要對巖芯的拾取給予重視，并且要盡可能提巖芯心的采取率，從而不斷準確的劃分出來，底層確定不穩(wěn)定巖土體的厚度判斷斷裂破碎帶等等驗證所依據(jù)的地勘資料，為后續(xù)的工作提供調整的余地[3]。

3.2 錨桿的制作安裝

在錨桿制作工作的過程當中，由于棒式錨桿的制作較為的容易，所以通常情況下都會使用此類錨桿進行操作。在制作過程當中，首先需要按照其要求的程度來進行簡單的切割，然后在桿體上安裝隔離件，使得錨桿的孔中保持居中的狀態(tài)，最后再對錨桿進行防腐處理，保證其工作壽命達到要求的標準，這樣就可以將棒式錨桿式投入工程當中。在進行多股鋼絞線錨桿制作的工作過程中，由于其比較復雜，所以需要相關的施工技術人員對其進行格外的注意，由于錨固段的鋼絞線通常是波浪形的，其自由段的鋼絞線必須要經(jīng)過嚴格的防腐處理，才能夠保證其能夠正常的運行和工作。

圖3 錨桿

3.3 注漿施工

在錨桿施工工作過程當中，注漿施工十分的關鍵。如果注漿質量沒有達到工程的標準，那么將會對錨桿的實際承載能力造成了極大程度的影響，降低工程質量，同時也為后續(xù)的工作帶來了安全隱患。錨孔一般都是使用水泥漿或者是水泥砂漿來進行灌注，根據(jù)當?shù)氐刭|條件的不同，選擇合適的水泥砂漿的配合比，而且材料質量也需要相關人員進行嚴格的把關，保證錨桿的粘結強度以及防腐效果，達到了實際工程的標準。正因如此，錨桿注漿施工需要嚴格的把控水泥砂漿的質量水平，配合比將夜的性能以及選擇合適的注漿技術，保證工程質量。

3.4 錨桿的張拉與鎖定

張拉設備要根據(jù)錨桿體的材料和鎖定力的大小進行選擇。選擇時應考慮它的通用性能，從而使得它具備除可能張拉配套錨具外，還能張拉盡可能多的其他系列錨具的通用性能，做到一項多用。張拉前對張拉設備進行標定。對于1000kN 以下的千斤頂，可用2000kN 的壓力機標定，標定的數(shù)據(jù)與理論值誤差應小于2%。安裝錨夾具前，要對錨具進行逐個嚴格檢查。錨具安裝必須與孔道對中，夾片安裝要整齊，裂縫要均勻，理順注漿管后依次套入錨墊板、工作錨、限位板，在限位板上用千斤頂預拉，每根預拉一定荷載后，再套入千斤頂、工具錨、工具夾片等。張拉前，必須待錨固段、承壓臺等構件的混凝土強度達到設計強度方能進行張拉，同時必須把承壓支撐構件的面整平，將臺座、錨具安裝好，并保正和錨索軸線方向垂直[4]。

4 結語

通過上文所述發(fā)現(xiàn)，在進行高邊坡防護工程當中，通過預應力錨桿的應用能夠很好的解決邊坡的不穩(wěn)定巖層以及涂層帶來的滑坡問題。預應力錨桿的應用對于邊坡的穩(wěn)固有著很大程度的幫助，使其長期穩(wěn)定性得到了很好的改善。預應力錨桿能夠大大的減輕邊坡防護工程的結構重量，而且對于工程的材料成本也進行了極大程度的節(jié)約，保證工程質量水平的同時也帶來了經(jīng)濟效益。正因如此，應力錨桿在邊坡防護工程當中的應用也是必然的，相關的研究工作人員需要對預應力錨桿進行不斷的完善和發(fā)展時期能夠發(fā)揮出更大的作用，為我國的公路邊坡防護工程帶來更大的幫助。