山區(qū)公路邊坡滑坡治理中預(yù)應(yīng)力錨桿的作用分析

吳高南

（中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北 武漢 430010）

0 引言

本文主要針對(duì)的研究區(qū)域是重慶地區(qū)。通過(guò)對(duì)其進(jìn)行地質(zhì)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(dāng)?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(guò)對(duì)這樣西南的相關(guān)公路以及邊坡的修建年份進(jìn)行查閱，發(fā)現(xiàn)其修建于20 世紀(jì)60、70 年代，由于使用的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，加以年代久遠(yuǎn)的老化。當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平也沒(méi)有現(xiàn)在如此先進(jìn)，所以導(dǎo)致其有很大的邊坡滑體風(fēng)險(xiǎn)。通常情況下，在高速公路的邊坡工程當(dāng)中，如果山體潛在的滑體沿著剪切滑動(dòng)面下滑力超過(guò)其本身的抗滑能力，那么會(huì)導(dǎo)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(yùn)行，而且對(duì)于周邊居民的日常生活也會(huì)造成很大程度的影響。重慶地區(qū)通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的對(duì)山體的過(guò)度開(kāi)挖，已經(jīng)導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐闹脖幌∩?，水土流失的現(xiàn)象日益嚴(yán)重，造成了山區(qū)公路邊坡滑坡的事故經(jīng)常發(fā)生，對(duì)人們的日常生活和生命安全造成了極大的影響。

在進(jìn)行邊坡穩(wěn)定設(shè)計(jì)工作的過(guò)程當(dāng)中，一種是采用大量的削坡，直至起能夠達(dá)到穩(wěn)定的邊坡角；而另一種方法是通過(guò)只當(dāng)結(jié)構(gòu)的設(shè)置來(lái)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(shí)際情況進(jìn)行兩者結(jié)合，才能夠提高邊坡防護(hù)加固的效果。單純地使用削坡或者是擋墻，不僅會(huì)造成工程的成本過(guò)高，而且也難以提升工程的質(zhì)量水平。使用模板加固，可以使多個(gè)結(jié)構(gòu)與地層進(jìn)行連接，形成工作復(fù)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(duì)于山體位移也會(huì)有很好的阻擋性。為了使施工更加的方便，現(xiàn)階段相關(guān)的工程操作人員都會(huì)使用抗滑擋墻以及抗滑樁等多個(gè)質(zhì)量結(jié)構(gòu)進(jìn)行滑坡治理。無(wú)論如何，在進(jìn)行滑坡治理工作的過(guò)程當(dāng)中，首先要對(duì)滑坡形成條件以及產(chǎn)生原因和其破壞的機(jī)制情況進(jìn)行分析和研究，并針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行選擇合理的方案。本文對(duì)某山區(qū)公路邊坡的治理結(jié)構(gòu)以及滑動(dòng)面及穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)進(jìn)行分析。

1 工程概況

其中洞口縣某段左側(cè)7 級(jí)高邊坡，路面至坡頂最高距離為67.2m。防護(hù)形式：第1 級(jí)、第6 級(jí)為非預(yù)應(yīng)力錨桿框架梁防護(hù)，第1 級(jí)坡面垂直8m，坡率1∶0.5，錨桿框架梁防護(hù)，孔徑φ100mm，錨桿長(zhǎng)15m，矩形布置，間距3m×3m；第6 級(jí)坡面垂直10m，坡率1∶1。第2、3、4、5級(jí)為預(yù)應(yīng)力錨索防護(hù)，坡面垂直10m，坡率1∶0.75，錨索防護(hù)孔徑φ130mm.該邊坡地勢(shì)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(guò)土層，深入巖基。第2 級(jí)第錨索長(zhǎng)度為18m，錨固段8m，間距3m×3m；第3 級(jí)錨索長(zhǎng)度為22m，錨固段8m，間距3m×3m；第4 級(jí)錨索長(zhǎng)度為25m，錨固段9m，間距3.6m×3m；第5 級(jí)錨索長(zhǎng)度為27m，錨固段9m，間距3.6m×3m；該段非預(yù)應(yīng)力錨桿7875m，預(yù)應(yīng)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(zhì)條件所形成滑坡的原因也會(huì)有一定程度的差異。在根據(jù)當(dāng)?shù)貐^(qū)域的滑坡成因進(jìn)行分析時(shí)，首先要對(duì)其地質(zhì)環(huán)境的相關(guān)條件，優(yōu)化因素等進(jìn)行綜合的分析，再進(jìn)行滑坡產(chǎn)生原因，研究的過(guò)程當(dāng)中主要從以下幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行分析，分別是地質(zhì)條件、巖石特征，土壤結(jié)構(gòu)以及人為因素等等。通過(guò)綜合分析發(fā)現(xiàn)，由于當(dāng)?shù)剡^(guò)度的開(kāi)挖導(dǎo)致水土流失對(duì)滑坡的產(chǎn)生有著最直接性的影響。而且滑坡的前緣出現(xiàn)了多段開(kāi)挖的邊坡，其坡度較陡，使得其前緣臨空當(dāng)?shù)氐耐寥捞匦暂^差，也是滑坡產(chǎn)生的內(nèi)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(guò)，受其影響破碎帶兩側(cè)的巖石及發(fā)育較為完全，最終會(huì)導(dǎo)致巖層的破碎。由于滑坡推力的影響，會(huì)導(dǎo)致滑坡區(qū)發(fā)育一組進(jìn)順坡的節(jié)理，最終導(dǎo)致其巖石層因?yàn)椴焕慕Y(jié)構(gòu)面而失去了穩(wěn)定性，導(dǎo)致滑坡的出現(xiàn)[2]。除此之外，地下水活動(dòng)也是導(dǎo)致滑坡出現(xiàn)的一個(gè)主要因素。通過(guò)對(duì)當(dāng)?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(qiáng)度，使抗滑能力急劇下降，在長(zhǎng)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(jìn)行成孔工作的過(guò)程當(dāng)中，首先需要對(duì)個(gè)錨桿孔的位置進(jìn)行明確相關(guān)的施工操作，技術(shù)人員對(duì)腳手架的設(shè)置進(jìn)行調(diào)整，然后再安裝潛孔鉆機(jī)，并對(duì)其進(jìn)行固定。完成初步工作之后，使用相關(guān)的測(cè)量?jī)x器來(lái)對(duì)鉆機(jī)導(dǎo)向架的傾角進(jìn)行測(cè)量，而且在鉆進(jìn)工作進(jìn)行的過(guò)程當(dāng)中，要對(duì)傾斜度進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，確保其符合工程的標(biāo)準(zhǔn)。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(guò)錨桿長(zhǎng)度的2%。為了盡可能的保證錨桿施工，不會(huì)對(duì)周邊的地質(zhì)造成破壞，通常都需要使用無(wú)水干鉆。在鉆進(jìn)的過(guò)程當(dāng)中，如果出現(xiàn)了塌方的問(wèn)題，需要立刻停止鉆進(jìn)，然后對(duì)塌方位置進(jìn)行緊急處理，通過(guò)使用注漿固壁等相關(guān)操作方法來(lái)對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，然后再重新掃孔鉆進(jìn)。相鄰的錨桿施工方位需要進(jìn)行調(diào)整，使其保持平行的狀態(tài)，對(duì)其定向定位要嚴(yán)格的把控，保證鉆機(jī)的穩(wěn)定性。在實(shí)際鉆孔工作的過(guò)程當(dāng)中，所選取的鉆進(jìn)方式的不同會(huì)對(duì)工作的效果產(chǎn)生不同的影響。

圖2 預(yù)應(yīng)力錨桿施工流程

在鉆注漿施工進(jìn)過(guò)程中，高性能空氣壓縮機(jī)會(huì)不斷地產(chǎn)生高壓風(fēng)來(lái)，將孔內(nèi)的相關(guān)雜質(zhì)進(jìn)行排除。當(dāng)鉆孔深度達(dá)到工程的設(shè)計(jì)深度之后，需要繼續(xù)鉆孔約40cm。鉆孔在整體的錨固工程當(dāng)中，屬于成本最高的一個(gè)步驟，對(duì)于工程質(zhì)量的影響是最為直接的，對(duì)于工期的控制也會(huì)產(chǎn)生很大程度的影響，錨桿鉆孔需要按照計(jì)劃方案進(jìn)行，選取孔徑以及孔深和傾角所使用的方法，要保證工程質(zhì)量的同時(shí)，確保其精度達(dá)到最高，使得后續(xù)的桿體在進(jìn)行插入以及注漿工作都能夠安全順利的開(kāi)展。之后需要對(duì)基座水平定位以及立軸傾角進(jìn)行確定，一般情況下會(huì)根據(jù)工程的實(shí)際的層級(jí)鉆孔方向來(lái)進(jìn)行選取，鉆孔機(jī)方向之后，鉆機(jī)立足的傾角以及鉆孔的傾角需要盡可能的重合。在這個(gè)過(guò)程中，相關(guān)的施工技術(shù)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(kāi)孔工作完成之后，需要盡可能的保持良好的鉆進(jìn)導(dǎo)向，為后續(xù)的工程奠定基礎(chǔ)。在鉆進(jìn)工作過(guò)程當(dāng)中，需要根據(jù)地層特征的變化情況來(lái)進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，將鉆進(jìn)參數(shù)始終維持在科里的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，從而避免出現(xiàn)空且偏差，導(dǎo)致工程質(zhì)量受到影響。在邊坡滑坡鉆孔工作的過(guò)程中，需要對(duì)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(zhǔn)確的劃分出來(lái)，底層確定不穩(wěn)定巖土體的厚度判斷斷裂破碎帶等等驗(yàn)證所依據(jù)的地勘資料，為后續(xù)的工作提供調(diào)整的余地[3]。

3.2 錨桿的制作安裝

在錨桿制作工作的過(guò)程當(dāng)中，由于棒式錨桿的制作較為的容易，所以通常情況下都會(huì)使用此類錨桿進(jìn)行操作。在制作過(guò)程當(dāng)中，首先需要按照其要求的程度來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)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(duì)錨桿進(jìn)行防腐處理，保證其工作壽命達(dá)到要求的標(biāo)準(zhǔn)，這樣就可以將棒式錨桿式投入工程當(dāng)中。在進(jìn)行多股鋼絞線錨桿制作的工作過(guò)程中，由于其比較復(fù)雜，所以需要相關(guān)的施工技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)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(guò)嚴(yán)格的防腐處理，才能夠保證其能夠正常的運(yùn)行和工作。

圖3 錨桿

3.3 注漿施工

在錨桿施工工作過(guò)程當(dāng)中，注漿施工十分的關(guān)鍵。如果注漿質(zhì)量沒(méi)有達(dá)到工程的標(biāo)準(zhǔn)，那么將會(huì)對(duì)錨桿的實(shí)際承載能力造成了極大程度的影響，降低工程質(zhì)量，同時(shí)也為后續(xù)的工作帶來(lái)了安全隱患。錨孔一般都是使用水泥漿或者是水泥砂漿來(lái)進(jìn)行灌注，根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件的不同，選擇合適的水泥砂漿的配合比，而且材料質(zhì)量也需要相關(guān)人員進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)，保證錨桿的粘結(jié)強(qiáng)度以及防腐效果，達(dá)到了實(shí)際工程的標(biāo)準(zhǔn)。正因如此，錨桿注漿施工需要嚴(yán)格的把控水泥砂漿的質(zhì)量水平，配合比將夜的性能以及選擇合適的注漿技術(shù)，保證工程質(zhì)量。

3.4 錨桿的張拉與鎖定

張拉設(shè)備要根據(jù)錨桿體的材料和鎖定力的大小進(jìn)行選擇。選擇時(shí)應(yīng)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(xiàng)多用。張拉前對(duì)張拉設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定。對(duì)于1000kN 以下的千斤頂，可用2000kN 的壓力機(jī)標(biāo)定，標(biāo)定的數(shù)據(jù)與理論值誤差應(yīng)小于2%。安裝錨夾具前，要對(duì)錨具進(jìn)行逐個(gè)嚴(yán)格檢查。錨具安裝必須與孔道對(duì)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(yù)拉，每根預(yù)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(tái)等構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度方能進(jìn)行張拉，同時(shí)必須把承壓支撐構(gòu)件的面整平，將臺(tái)座、錨具安裝好，并保正和錨索軸線方向垂直[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上文所述發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行高邊坡防護(hù)工程當(dāng)中，通過(guò)預(yù)應(yīng)力錨桿的應(yīng)用能夠很好的解決邊坡的不穩(wěn)定巖層以及涂層帶來(lái)的滑坡問(wèn)題。預(yù)應(yīng)力錨桿的應(yīng)用對(duì)于邊坡的穩(wěn)固有著很大程度的幫助，使其長(zhǎng)期穩(wěn)定性得到了很好的改善。預(yù)應(yīng)力錨桿能夠大大的減輕邊坡防護(hù)工程的結(jié)構(gòu)重量，而且對(duì)于工程的材料成本也進(jìn)行了極大程度的節(jié)約，保證工程質(zhì)量水平的同時(shí)也帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)效益。正因如此，應(yīng)力錨桿在邊坡防護(hù)工程當(dāng)中的應(yīng)用也是必然的，相關(guān)的研究工作人員需要對(duì)預(yù)應(yīng)力錨桿進(jìn)行不斷的完善和發(fā)展時(shí)期能夠發(fā)揮出更大的作用，為我國(guó)的公路邊坡防護(hù)工程帶來(lái)更大的幫助。