豎向預(yù)應(yīng)力錨桿加固抗滑擋土墻工程

魯鴻福,郭樹清

(1.甘肅工程地質(zhì)研究院,甘肅蘭州 730000;2.甘肅省地礦局,甘肅蘭州 730000)

豎向預(yù)應(yīng)力錨桿加固抗滑擋土墻工程

魯鴻福1,郭樹清2

(1.甘肅工程地質(zhì)研究院,甘肅蘭州 730000;2.甘肅省地礦局,甘肅蘭州 730000)

結(jié)合豎向預(yù)應(yīng)力錨桿加固重力式抗滑擋土墻治理滑坡的工程實(shí)例,重點(diǎn)闡述了豎向預(yù)應(yīng)力錨桿 +抗滑擋土墻構(gòu)造及其施工工藝流程,指出豎向預(yù)應(yīng)力錨桿 +抗滑擋土墻新型結(jié)構(gòu)在基巖山區(qū)滑坡治理中的應(yīng)用前景。

豎向預(yù)應(yīng)力錨桿;重力式擋土墻;滑坡治理

1 工程概況

某滑坡位于西秦嶺中部的一近呈南北向的山脊分水嶺西側(cè),因開挖埋設(shè)輸油管道及公路路基加寬等人類工程活動(dòng),增大了原斜坡坡度。由于坡腳開挖,導(dǎo)致巖土體應(yīng)力結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,使后部土體失去前部土體的支撐,降低了土體自穩(wěn)能力,受“5.12”汶川大地震的影響,斜坡變形加劇,產(chǎn)生新的張拉裂縫、錯(cuò)落坎等,嚴(yán)重威脅著輸油管道大動(dòng)脈的安全運(yùn)行和國家AAAA級(jí)風(fēng)景區(qū)旅游道路的暢通。

1.1 工程地質(zhì)概況

根據(jù)地面調(diào)查及鉆探揭露,滑坡區(qū)地層主要有第四系全新統(tǒng)滑坡堆積層 (Q4del)、第四系全新統(tǒng)崩坡堆積層(Q4c+del)及碧口群中亞群下部 (Pz1bk21)地層組成?？够瑩跬翂λ谖恢玫牡刭|(zhì)條件及地基土的力學(xué)指標(biāo)見表 1。

表1 抗滑擋土墻所在地巖土物理力學(xué)指標(biāo)

1.2 原設(shè)計(jì)方案

該滑坡為淺層堆積土滑坡,設(shè)計(jì)單位采用了重力式漿砌塊石擋土墻和截排水渠綜合治理的方案,在完成墻身砌筑進(jìn)行墻面勾縫時(shí),當(dāng)?shù)卦庥隽税倌瓴挥龅奶卮蟊┯暌u擊,坡體內(nèi)土體濕度增大、重力增加,引發(fā)滑坡體出現(xiàn)新的滑動(dòng)跡象,已完工的抗滑擋土墻上部出現(xiàn)細(xì)微張拉裂紋。

2 加固方案

鑒于擋土墻穩(wěn)定性降低,根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況,有3個(gè)解決方案可供選擇:一是間隔拆除部分擋土墻,改為抗滑樁 +樁間擋土墻方案,其優(yōu)點(diǎn)是抗滑樁為剛性防護(hù),應(yīng)用較廣泛,能達(dá)到良好的防治效果,缺點(diǎn)是目前正處于雨季,拆除部分擋土墻易引起滑坡,不能保證輸油管道和作業(yè)人員的絕對(duì)安全;二是采用錨索框架加固擋土墻方案,即在擋土墻“胸部”刻槽設(shè)置鋼筋混凝土格構(gòu),格構(gòu)交叉處設(shè)置錨索,由于基巖面傾角較小、錨索進(jìn)入堆積層太長,該方案不經(jīng)濟(jì)且施工周期較長;三是由于基巖面埋深較淺,采用豎向預(yù)應(yīng)力錨桿加固擋土墻方案,即在原擋土墻頂部增設(shè)鋼筋混凝土壓頂梁、豎向預(yù)應(yīng)力錨桿加固擋土墻,形成豎向預(yù)應(yīng)力錨桿擋墻支擋結(jié)構(gòu)。

豎向預(yù)應(yīng)力錨桿擋土墻是錨桿豎向錨固于基巖中,最后張拉錨桿,利用錨桿的彈性回縮對(duì)墻身施加豎向預(yù)應(yīng)力以提高擋土墻的穩(wěn)定性。它具有施工周期短、造價(jià)低、原設(shè)計(jì)的擋土墻外觀沒發(fā)生任何改變的優(yōu)點(diǎn),經(jīng)綜合考慮,最終選擇了該方案。

3 豎向預(yù)應(yīng)力錨桿擋土墻構(gòu)造

根據(jù)原設(shè)計(jì)擋土墻的構(gòu)造,經(jīng)過設(shè)計(jì)演算,確定了豎向預(yù)應(yīng)力錨桿、壓頂梁的構(gòu)造。豎向預(yù)應(yīng)力錨桿 +抗滑擋土墻構(gòu)造示意見圖 1。

圖1 豎向預(yù)應(yīng)力錨桿 +抗滑擋土墻構(gòu)造示意圖

3.1 原擋土墻構(gòu)造

擋土墻為重力蹬腳式漿砌塊石式,采用M7.5水泥砂漿、MU30塊石砌筑,地面以上高度 4 m、基礎(chǔ)1 m,頂寬 1.6 m、底寬 2.6 m,墻面坡率 1∶0.3,墻背坡率 1∶0.15。每隔 10～15 m距離設(shè)置伸縮縫一道,縫寬 30 mm,縫中填塞瀝青麻絲。擋泄水孔孔徑 80 mm,間距 1.5～2.0 m,梅花形布置。為防止泄水孔堵塞,墻背泄水孔進(jìn)口處采用土工布封口,并設(shè)置砂夾礫石反濾層,厚 300 mm。

3.2 壓頂梁構(gòu)造

壓頂梁截面為矩形,C25鋼筋混凝土澆筑,截面尺寸為 1.6 m×0.4 m,長度與擋土墻等長;主筋上下層各 6“18,箍筋 “8@150,箍筋采用 HPB235級(jí)鋼,主筋采用 HRB335級(jí)鋼,受力鋼筋保護(hù)層厚度60 mm。

3.3 豎向預(yù)應(yīng)力錨桿構(gòu)造

錨桿間距為縱向距伸縮縫 0.5 m、沿順長方向按 1.5～2.0 m布設(shè),橫向距墻面 0.6 m,預(yù)應(yīng)力錨桿采用單根 HRB335“32螺紋鋼筋,支撐架由 “8 mm鋼筋制成,桿體連接方式為螺紋連接,錨頭墊板為厚 20 mm的鋼板切割而成 400 mm×400 mm,螺母鎖定后M30水泥砂漿包裹;錨桿成孔要求使用空氣潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù),孔徑 110 mm,鉆孔傾角豎向不大于 2°,沉渣段 0.50 m,有效錨固段長度為進(jìn)入中風(fēng)化基巖不小于 4 m,桿體自由段要求外套波紋管、內(nèi)抹黃油,波紋管兩端要密封;錨孔注漿采用水灰比為 0.4的M30水泥漿,注漿后投入粒徑為 3～5 mm的堅(jiān)硬礫石。設(shè)計(jì)抗拔力為 120 kN。

4 施工工藝流程

由于該工程擋土墻主體已全部完成,在清理完墻頂塌方后,應(yīng)立即開始錨桿和壓頂梁施工。

施工工藝流程:墻頂塌方清理→錨桿孔定位→搭設(shè)鉆進(jìn)平臺(tái)→鉆機(jī)就位→鉆孔→錨桿制作安放→錨桿注漿→壓頂梁鋼筋制安→混凝土支?！炷翝仓炷琉B(yǎng)護(hù)→錨桿張拉→錨固→錨頭制作。

5 豎向預(yù)應(yīng)力錨桿施工要點(diǎn)

5.1 錨孔施工

(1)按照設(shè)計(jì)編號(hào)測量放線,并用油漆標(biāo)記。鉆機(jī)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)孔位、傾角和方位準(zhǔn)確就位。

(2)鉆進(jìn)漿砌塊石擋土墻時(shí)不得片面追求鉆速,要注意孔內(nèi)塊石掉塊等異常情況,必要時(shí)采用跟管鉆進(jìn)工藝。

(3)在鉆進(jìn)過程中要認(rèn)真做好施工記錄,如地層情況、地下水情況、進(jìn)尺速度、巖屑回返等。鉆孔孔徑、孔深要求不得小于設(shè)計(jì)值,并超鉆 50 cm。鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)深度后,不能立即停鉆,要求穩(wěn)鉆 3～5 min。

(4)錨孔鉆孔結(jié)束后,用高壓空氣將孔中巖粉及水全部清除出孔外,經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理檢驗(yàn)合格后,方可進(jìn)行錨桿安裝。

(5)錨孔鉆孔完成后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行錨桿安裝和錨孔注漿,原則上不得超過24 h,以避免長時(shí)間擱置造成塌孔。

5.2 錨桿制作和安裝

(1)由于 9 m長的桿體豎向下入錨孔存在安全隱患,下料桿體長度為以不大于 6 m為宜,錨桿長度為L=L1(錨固段長度)+L2(自由段長度)+L3(墊板 +螺母厚度)。

(2)錨桿采用現(xiàn)場機(jī)械車絲工藝,每段絲口長度不小于 8 cm,連接套筒長度不小于 10 cm,桿體最上端絲口長度不小于 10 cm,以保證施加預(yù)應(yīng)力。

(3)桿體每 2 m間距布置對(duì)中支架。

(4)錨桿在自由段和壓頂梁處應(yīng)按設(shè)計(jì)要求做好防腐保護(hù)。

(5)在孔口連接錨桿時(shí)要采取防脫措施,以防錨桿掉入孔內(nèi)。

5.3 錨孔注漿

(1)錨桿注漿采用水灰比 0.4的純水泥漿,由于擋土墻采用座漿法砌筑,墻體空隙較大,采用二次注漿法增加注漿量,以增大塊石間固結(jié)力,消除已出現(xiàn)的裂紋。

(2)注漿漿液應(yīng)嚴(yán)格按照配合比攪拌均勻,隨拌隨用,漿體強(qiáng)度不低于 30 MPa。錨孔注漿可采用孔口注漿法時(shí),則要求適當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)錨桿,以利于漿液下沉,直至孔口溢出新鮮漿液。如發(fā)現(xiàn)孔口漿面回落,應(yīng)在 30 min內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)漿 2～3次,確?？卓跐{體充滿。

(3)當(dāng)孔口漿體充滿時(shí),人工往孔內(nèi)投放粒徑為 3～5 mm的堅(jiān)硬礫石,同時(shí)用鐵錘輕輕敲擊錨桿,以利于礫石下沉,礫石投放量以石子堆滿至孔口為宜。

(4)做好現(xiàn)場注漿記錄,每批次注漿都應(yīng)進(jìn)行漿體強(qiáng)度試驗(yàn),試件不得少于 1組,每組不得少于 3個(gè)試塊。

5.4 錨桿鎖定

(1)當(dāng)注漿體強(qiáng)度和壓頂梁混凝土強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 80%以上時(shí),方可進(jìn)行鎖定作業(yè)。

(2)錨桿的承壓板應(yīng)置于壓頂梁之上,承壓面與錨桿的軸向方向垂直。

(3)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值,錨桿螺母的鎖定扭矩推薦為1000 N·m。

(4)錨桿完成后應(yīng)及時(shí)用水泥砂漿封頭,以防銹蝕破壞。

6 結(jié)語

該滑坡加固工程竣工已一年多,經(jīng)受雨季連續(xù)降雨的考驗(yàn)。實(shí)踐證明,在該現(xiàn)場地質(zhì)條件和建筑環(huán)境下,采用豎向預(yù)應(yīng)力錨桿加固重力式抗滑擋土墻的滑坡加固是成功的,在基巖山區(qū)滑坡治理工程中有較大的推廣價(jià)值。

[1] 陳忠達(dá),王海林,等.公路擋土墻施工[M].北京:人民交通出版社,2004.10-11.

[2] GB 50330-2002,建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].

[3] GB 50010-2002,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] DZT 0219-2006,滑坡防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Anti-sliding Reta in ingWall Reinforced with Vertical Prestressed Anchor

LU Hong-fu1,GUO Shu2qing2(1.GansuAcademy of Engineering Geology,Lanzhou Gansu 730000,China;2.Gansu ProvincialBureau of Geological Exploration and MineralDevelopment,Lanzhou Gansu 730000,China)

Based on the engineering case of sliding treatment with gravity anti-sliding retaining wall reinforced by vertical prestressed anchor,the paper described the vertical prestressed anchor,antisliding retainingwall structure and the construction technological process.Application prospect of this new structure was shown in sliding treatment in bedrock mountain area.

vertical pre2stressed anchor;gravity antisliding retainingwall;sliding treatment

U418.5+2

A

1672-7428(2010)07-0074-03

2010-03-04;

2010-06-18

魯鴻福(1968-),男(漢族),甘肅臨夏人,甘肅工程地質(zhì)研究院高級(jí)工程師、注冊一級(jí)建造師,探礦工程專業(yè),從事地質(zhì)災(zāi)害防治工程及巖土工程等方面工作,甘肅省蘭州市城關(guān)區(qū)紅星巷 123號(hào)。