高工天滑坡綜合治理與施工

馮國衛(wèi)

1 工程概述

崇遵高速公路第五合同段K 25+190～K 25+320段路基，位于高工天古滑坡體邊緣，邊坡高度為 40m～50m不等。原設(shè)計(jì)邊坡坡度1∶0.5，每8m一級(jí)，每級(jí)邊坡之間設(shè)2m寬碎落臺(tái)。邊坡防護(hù)形式采用預(yù)應(yīng)力錨索與地基梁結(jié)合防護(hù)，坡面采用普通砂漿錨桿掛網(wǎng)噴射混凝土防護(hù)。地基梁長度分為 13m和 18m兩種，縱向間距2.7m，采用C 30鋼筋混凝土。每根地基梁采用3根或4根錨索索固，根據(jù)地質(zhì)情況，錨索長度18m～27m不等，錨固段長度 9m，錨孔傾角 15°。設(shè)計(jì)要求邊坡施工一級(jí)一級(jí)開挖，開挖完成一級(jí)防護(hù)一級(jí)。

施工單位于 2003年 10月份開始施工，于 2004年 4月底完成大部分錨索和地基梁及噴射混凝土工程。2004年 5月份，兩次大暴雨后，坡面噴射混凝土出現(xiàn)裂縫，坡頂出現(xiàn)開裂，裂縫與路線交角約 50°。隨后一兩天內(nèi)裂縫開裂加快，出現(xiàn)與路線斜交 50°下滑，部分地基梁拉斷，錨索全部失效，古滑坡體激活，形成新滑坡體。經(jīng)初步勘察，已經(jīng)滑塌部分呈撮箕形，體積在 10萬 m3左右，滑坡裂縫后緣呈陡壁狀，且為碎塊石堆積層。若已滑動(dòng)部分繼續(xù)向路線方向滑動(dòng)，失去對(duì)整個(gè)坡體的反壓作用，可能使后緣坡體發(fā)生更大滑動(dòng)。

2 滑坡體產(chǎn)生原因分析

設(shè)計(jì)單位對(duì)古滑坡體重新進(jìn)行地質(zhì)鉆探，經(jīng)地面地質(zhì)調(diào)繪及鉆探資料分析，K 25+190～K25+320左側(cè)為一古滑坡體，滑坡體規(guī)模大。滑坡舌為現(xiàn)已開挖的路基部分，滑坡鼓丘位于現(xiàn)防護(hù)坡面，滑坡臺(tái)階為坡口以上的平臺(tái)，滑坡后緣已被崩塌巖堆覆蓋，屬順向坡。該古滑坡體在路基開挖前較穩(wěn)定。經(jīng)調(diào)查，約 80年前，由于山洪等原因出現(xiàn)過一次滑動(dòng)，但滑動(dòng)規(guī)模較小。

新滑坡體形成機(jī)理分析:

1)該古滑坡體在長時(shí)間的蠕滑后，已形成相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，然而路基開挖后，形成新的臨空面，破壞了坡體的平衡。雖然設(shè)計(jì)采用錨索及地基梁，邊坡噴錨等防護(hù)措施，但滑坡體下滑方向并不與路線方向垂直，錨索不能充分發(fā)揮錨固作用。

2)該滑坡體表面覆蓋層較厚，主要分為兩層，上層為塊、碎石砂礫及粘土堆積物。下層為砂巖、砂質(zhì)泥巖塊石組成。由于坡面堆積物較松散，錨索按照設(shè)計(jì)張拉后，經(jīng)過一段時(shí)間，受張拉力作用，地基梁下陷，致使錨索出現(xiàn)部分拉力失效，從而不能抵抗滑坡體下滑力。

3)滑坡體上方為水稻田，加之 5月份兩次連續(xù)強(qiáng)降雨，地表水排泄不暢，雨水沿松散的碎塊石下滲，使古滑坡體形成新的軟弱滑動(dòng)面，誘導(dǎo)或觸發(fā)滑坡的形成。

3 滑坡治理設(shè)計(jì)

3.1 地質(zhì)勘察

地質(zhì)勘察共施鉆 15個(gè)，經(jīng)過對(duì)芯樣分析，滑坡體為殘坡積層、古滑坡堆積層及下伏基巖組成，其中殘坡積層主要由塊石、碎石砂礫及粘土組成，直徑20mm～1 500mm不等，中間粘土含量10%～90%，厚度0.8m～4.0m，較為松散;古滑坡、崩塌堆積層由砂巖、砂質(zhì)泥巖塊石組成，層間夾少量粘土，塊石直徑 200mm～4 000mm，含量約55%～90%，層厚為2.0m～29.0m。該層底部為紫色砂礫粘土、含砂質(zhì)泥巖及砂巖風(fēng)化殘塊，厚度0.5m～3.0m，為主滑動(dòng)面。

3.2 滑坡治理設(shè)計(jì)要點(diǎn)

此滑坡體體積較大，如采用單一治理方案無法根治。根據(jù)地質(zhì)勘察結(jié)果，結(jié)合實(shí)際情況，治理采用抗滑樁支擋防護(hù)、井字梁錨索防護(hù)、花管注漿防護(hù)及防排水、坡面植草等防護(hù)措施相結(jié)合的方案。

3.2.1 防排水

該滑坡體滑動(dòng)產(chǎn)生原因最主要為裂隙水，特別是坡頂上水田，常年對(duì)滑坡體產(chǎn)生影響，為此，解決滲水問題為首要問題。排水采用防排結(jié)合，主要有:

1)由業(yè)主協(xié)調(diào)，對(duì)坡頂上面水田進(jìn)行改造。改為旱田，以減少水對(duì)坡面的影響。

2)在坡頂處設(shè)計(jì)水溝，與原截水溝相連，防止坡角上水流沖刷及灌入滑坡體。

3)在滑坡體裂縫以后設(shè)置縱向滲溝，將坡體內(nèi)地下水排入截水溝內(nèi)，防止后緣坡體發(fā)生更大范圍的坍塌。

3.2.2 花管噴錨

為防止地表水沿滑坡體上緣滲入，造成新的滑動(dòng)，滑坡體上緣部分坡面采用花管(土釘)注漿防護(hù)，外面掛網(wǎng)噴射混凝土。花管采用外徑33.5mm普通鋼管，長10m，間距1.2m，呈正方形布置。花管注漿壓力不小于 0.8MPa，注漿采用525純水泥漿。花管(土釘)大樣圖見圖1。

3.2.3 抗滑樁、擋墻支擋防護(hù)

根據(jù)地質(zhì)勘察結(jié)果及滑坡體的大小進(jìn)行推力計(jì)算后，確定采用兩排抗滑樁防護(hù)。第一排設(shè)置于距路基邊緣 16.7m處，與左側(cè)路線方向呈 47°角，垂直于主滑動(dòng)面，共設(shè)置 9根，抗滑樁截面尺寸為2m×3m，樁間距為 4m，由地勘確定樁長20m。第二排設(shè)置于路基邊緣，分為A型和B型樁。A型樁4根，垂直于主滑動(dòng)面方向設(shè)置，抗滑樁截面尺寸為2m×3m，樁間距為4m;B型樁平行于路線方向設(shè)置，共 13根，抗滑樁截面尺寸為 2m×3m，樁間距為4m。根據(jù)地形在K 25+190～K 25+211.5位置設(shè)置抗 滑擋墻，擋墻墻高6.0m。

3.2.4 預(yù)應(yīng)力錨索及井字梁

順主滑動(dòng)面及路基面方向，設(shè)置兩排井字梁錨索，以穩(wěn)定邊坡。井字梁9.8m×9.8m，梁體寬度為80mm。十字交叉處采用錨索拉緊。每孔錨索采用 7根 φ15.24mm鋼絞線構(gòu)成，錨固段長度為 9m。鉆孔孔徑 135mm。錨索孔內(nèi)自孔底一次性壓滿水泥砂漿，漿體強(qiáng)度不小于25MPa，注漿壓力不小于0.15MPa，錨索自由段采用防護(hù)油及塑料管隔離。錨索最終設(shè)計(jì)施加張拉力為1 500 kN，張拉為兩次四級(jí)張拉，每級(jí)間隔時(shí)間 30min，每級(jí)拉力為375 kN。

3.2.5 坡面防護(hù)

在該段滑坡路線的切割坡面上采用掛網(wǎng)噴射混凝土防護(hù)，在側(cè)向坡面上采用噴播草籽進(jìn)行綠化防護(hù)。

4 滑坡治理施工要點(diǎn)及存在問題解決方案

高工天滑坡治理施工要點(diǎn)主要有:1)花管(土釘)注漿施工。2)井字梁錨索施工。3)抗滑樁施工。在施工過程中存在如下問題:1)花管及錨索施工中成孔困難，存在塌孔問題。2)花管及錨索注漿過程中由于裂隙發(fā)育，漿液無法注滿。3)井字梁施工完畢張拉前，存在蠕動(dòng)及張拉時(shí)下陷問題。針對(duì)以上存在的問題，制訂了相應(yīng)的解決方案。

4.1 成孔問題

由于滑坡體表層較為松散，在成孔過程中多次出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，特別是最初 3m～4m左右極易塌孔，為保證成孔質(zhì)量及施工速度，針對(duì)花管及錨索各自成孔要求，分別采取如下措施。

4.1.1 花管成孔

施工初期采用普通鉆桿，鉆進(jìn)速度慢，且易塌孔。后采用螺旋鉆桿，十字鉆頭，加快了施工速度，縮短了成孔時(shí)間。但部分孔眼仍然出現(xiàn)塌孔。對(duì)于此類塌孔孔眼，直接將花管套在鉆機(jī)上鉆進(jìn)，然后邊注漿邊退出，待 24 h后重新采用鉆桿鉆進(jìn)，從而避免出現(xiàn)塌孔。

4.1.2 錨索成孔

由于錨索要求孔徑較大，設(shè)計(jì)為135mm，更易塌孔。為保證施工進(jìn)度，最終決定采用以套管護(hù)壁成孔代替裸眼成孔。根據(jù)地勘資料及現(xiàn)場施工機(jī)具，采用 3m長φ140mm套管。鉆機(jī)采用MD-50型錨桿鉆機(jī)及相應(yīng)的跟管鉆具，利用氣動(dòng)潛孔錘的沖擊功對(duì)鉆頭做高頻沖擊的同時(shí)，經(jīng)連接在鉆頭上方的專用接頭，對(duì)套管靴產(chǎn)生高頻錘擊，使套管隨鉆頭同步下入。當(dāng)套管進(jìn)入設(shè)計(jì)深度后，反向轉(zhuǎn)動(dòng)鉆頭，鉆頭便隨鉆桿一起從套管中提出鉆孔。

4.2 注漿滲漏問題

由于該滑坡體大部分為塊、碎石及粘土組成，裂隙發(fā)育。如果采用設(shè)計(jì)要求一次完成注漿，注漿數(shù)量很大，且無法注滿。最終采用二次注漿完成。

首先在錨索制作時(shí)預(yù)埋兩根注漿管，一根為活動(dòng)管，可以拔出;另一根為固定管，其中錨固段每隔 1m開兩個(gè)注漿孔。注漿時(shí)先使用活動(dòng)注漿管，采用常壓注漿，注漿壓力控制在0.2MPa，邊注漿邊拔出活動(dòng)管，拔出速度控制在注漿液擴(kuò)散半徑達(dá)到0.5m左右，漿液加入1%速凝劑。一次注漿完成后待 24 h，開始二次注漿，注漿按照設(shè)計(jì)要求的壓力完成。

4.3 井字梁蠕動(dòng)及下陷問題

由于坡面較為松散，井字梁自重較大，在施工完成第一個(gè)井字梁后，發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)生微小位移，為吸取前期施工的錨索由于地基梁下陷而拉力失效的教訓(xùn)，決定在井字梁周圍采用花管注漿固結(jié)。根據(jù)井字梁大小，每個(gè)井字梁采用 16根 4m長 φ33.5花管注漿，具體布置見圖2，同時(shí)在錨索張拉時(shí)采用超張拉，以減小錨索失效率。

5 結(jié)語

高工天滑坡治理邊坡采用井字梁錨索及普通砂漿錨桿噴射混凝土防護(hù)。對(duì)于地表較為松散的坡面，不是很適用，特別是錨索施工過程中采用套管施工，增加了施工難度和成本，且施工速度慢。如采用自進(jìn)式中空預(yù)應(yīng)力錨桿，可大大提高施工速度，注漿后提高了邊坡的整體穩(wěn)定性，但造價(jià)較高。

高工天滑坡治理采用了綜合治理技術(shù)，為同類型滑坡治理提供了一些可以借鑒的設(shè)計(jì)參數(shù)和施工經(jīng)驗(yàn)。

[1] JTJ 013-095，公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] JTJ 015-091，公路加筋土工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] JTJ 033-095，公路路基施工技術(shù)規(guī)范[S].

[4] 地質(zhì)與土質(zhì)[M].北京:人民交通出版社，2007.

[5] 劉建吾.滑坡治理中抗滑樁的設(shè)計(jì)施工與監(jiān)測(cè)[J].山西建筑，2009，35(10):95-96.