預應力錨索格構梁在高邊坡加固中的應用

曾江波

深圳市勘察測繪院有限公司，廣東深圳 518028

0 引言

隨著我國經濟的不斷發展，在城市建設、公路、鐵路及水利等工程建設中，需要對山體進行開挖，形成了大量的人工高邊坡，如果邊坡不進行及時加固和處理，會產生滑坡或崩塌地質災害，危及人民生命財產安全。20世紀80年代后，由于錨固技術的不斷發展，使預應力錨索格構梁在邊坡加固中廣泛應用。在深圳的高邊坡加固歷程中，1994年鐵道科學研究院將這一結構應用于深圳市羅沙公路西嶺山邊坡的加固中，隨后在深圳市羅芳山莊邊坡治理、黃貝嶺坡體滑坡、蛇口月亮灣別墅等邊坡加固和滑坡治理中得到了廣泛應用[1]。

預應力錨索格構梁技術是一種采用抗拉強度高的柔性材料錨固于穩定的巖土體內，以達到加固不穩定巖土體的目的[2]。該技術被廣泛應用于高邊坡的加固，有其自身的優點：1）對邊坡的擾動小，能有效的控制邊坡淺層和深層破壞；2）施工靈活簡便、風險低；3）格構梁之間的坡面可以采用植被防護，能與周邊的環境相協調；4）方便信息化施工和動態設計。

1 工程概況

邊坡位于深圳市龍崗區坂田街道，邊坡坡長約145m，系人工切方形成。邊坡高度17m～32m，坡度43°～50°、局部坡面達65°。邊坡未分級，為一坡到頂的直線形式，坡下為多棟工業廠房，建筑物距坡腳2m～10m。治理邊坡的東西兩端坡腳設置了長約90m、高約1.5m的漿砌石擋墻護腳，墻以上坡面裸露，無防護措施。邊坡屬土質邊坡，最大高度達32m，局部坡段陡，穩定性差，距離已有住宅樓較近，破壞后果很嚴重。

2 場地工程地質條件

2.1 地形地貌

邊坡原始地貌為低丘地貌，經過人工開挖后，山體形態殘缺不全，山腳被夷平成建筑區。丘頂高程介于116m～128m之間，山腳高程約96m～98m，相對高差約30m，自然斜坡15°～27°。自然坡面一般植被發育，多為雜草和小灌木，覆蓋率可達90%。

2.2 地層巖性

根據地質勘察報告，場地地層有第四系人工填土層、坡殘積層、全風化巖和強風化巖，自上而下分述如下：

1）人工填土層（Qml）素填土：褐色，以砂礫為主夾少量細粒土，松散。僅在坡腳建筑區地段有揭露，厚度0.50m～1.20m。

2）坡殘積層（Qdl+el）礫質粘性土：褐黃色，稍濕，硬塑，由中粗?；◢弾r風化坡殘積而成，含大于2mm的顆粒約30%～40%，土質不均一，土芯粗糙，粘性差，手搓砂礫感強，遇水易崩解。主要分布于自然斜坡一帶，揭露厚度為5.50m～8.80m。

3）全風化花崗巖：褐黃、褐紅間灰白色，原巖結構基本破壞，除石英外，其余礦物均已風化成粘土礦物，巖體呈松散土體狀，堅硬-半堅硬，浸水易軟化、崩解。分布于坡殘積層之下，層厚4.80m～12.1m。

4）強風化花崗巖：褐黃、褐紅、褐間灰白色，風化強烈，結構大部分破壞，原巖結構清晰，云母類礦物已風化成土，長石類礦物結構已趨疏松，但未成土，風化裂隙極發育，呈半巖半土狀，巖體極破碎，遇水易潰散，巖芯以碎屑夾含碎石為主，巖質極軟，碎石手可折斷。廣泛分布于山體坡殘積層或全風化帶之下，埋深15.10m～20.50m。

2.3 地下水

場地地下水類型主要為松散巖類孔隙水、基巖裂隙水兩種類型。本次勘查揭露的地下水類型為裂隙水。

1）松散巖類孔隙水

地下水的含水巖組主要為第四系坡殘積層，巖性為礫質粘性土，透水性差。本類地下水分布具季節性，地下水分布、水位埋深隨降雨量和地勢的變化而呈動態變化，以上層滯水和孔隙潛水形式存在，很不穩定。雨季時土體在較短降雨歷時內可呈飽和狀態，地下水上升較快，水位埋藏較淺，地下水較為豐富；旱季因順地勢徑流排泄，土體疏干較快，往往呈非飽和狀，甚至干硬狀，地下水極為貧乏。

2）塊狀巖體裂隙水

地下水主要賦存于全、強風化巖體的網狀裂隙中。由于勘查區位于殘缺低丘部位，補給范圍有限，不利于地下水富集，預估本類地下水不豐富?？辈殂@探期間測得邊坡一帶本類地下水位埋藏情況：埋深7.00m～27.20m。

3 邊坡治理設計

3.1 參數選取

邊坡體穩定性及邊坡支護設計時所需的巖土物理力學參數值建議采用表1中的數值。

抗剪強度 巖土與錨固體粘結強度特征值frb（kPa）天然密度ρ（g/cm3）飽和 天然基底摩擦系數μ地層代號及名稱承載力特征值fak（kPa）凝聚力c（kPa）凝聚力c（kPa）內摩擦角Φ（°）內摩擦角Φ（°）礫質粘性土 200 0.30 1.90 15 18 22 25 30全風化花崗巖 350 0.40 1.95 20 20 25 28 50

表1 巖土物理力學參數建議值

3.2 邊坡治理方案

邊坡為土質邊坡，邊坡高陡，現狀坡面受降雨影響坡面發育崩塌地質災害，設計采用分級放坡和預應力錨索格構梁進行支護，格構梁之間噴混植生綠化。邊坡分三級放坡，一級邊坡按照現狀坡率修整坡面，二、三級邊坡設計開挖坡率1：1.0，每級邊坡之間設置2m寬平臺，坡面設置格構梁，間距2.5m×2.5m，斷面尺寸350mm×350mm，格構梁節點處設置錨桿和預應力錨索，錨桿為全粘結錨桿，錨桿體采用Ф28HRB335鋼筋，預應力錨索桿體材料采用4×7ф5高強低松馳鋼絞線。

邊坡塌方主要原因就是強降雨等誘發的，完善整個邊坡的排水系統也是治理的重點。本設計在坡中平臺、坡腳和坡頂設置鋼筋混凝土排水溝，坡中間隔一定距離設置鋼筋混凝土跌水溝，邊坡排水最終匯入周邊市政排水系統，做到有序排放，邊坡支護剖面示意圖見圖1。

圖1 支護方案剖面示意圖

圖2 加固前邊坡概貌

圖3 加固后邊坡概貌

4 施工技術要求

4.1 施工場地

施工期間應合理安排施工場地，并做好與場地的有效隔斷，防止邊坡支護危及下部安全，同時嚴禁其它人員進入施工區域，對邊坡體局部危險部位還應增加其它防護措施。

4.2 削坡工程

削坡應按照設計坡率進行施工，削坡后應對坡面進行清理，應從上到下進行，保證邊坡坡率不大于設計坡率，邊坡應分級開挖，每開挖一級應及時支護，支護完以后方可進行下一級邊坡的開挖[3]。邊坡支護按剖面段進行分段支護，邊坡開挖后應及時按設計實施支護，盡量減少邊坡開挖面暴露時間，以免降低邊坡穩定性。

4.3 錨桿

1）錨桿采用機械干成孔，成孔孔徑不小于130mm，錨孔定位偏差不宜大于20mm，錨孔偏斜度不應大于5%，鉆孔深度超過錨桿設計長度應不小于0.5m；

2）錨桿體采用Ф28HRB335鋼筋，錨桿采用除銹，注漿段水泥漿的保護層不小于25mm，沿桿體軸線方向每隔1.5m設置一個對中支架，確保錨桿鋼筋能夠居中；

3）注漿材料采用P.O 42.5普通硅酸鹽水泥凈漿，水灰比為0.45～0.50，漿體材料28d的無側限抗壓強度不應低于25MPa；

4）注漿管宜與錨桿同時放入孔內，注漿管端頭到孔底距離宜為100mm，注漿自下而上連續灌注，且確保從孔內順利排水、排氣。

4.4 預應力錨索

1）預應力錨索成孔孔徑不小于150mm，錨孔定位偏差不宜大于20mm，錨孔偏斜度不應大于5%，鉆孔深度不應小于設計長度；

2）預應力錨索采用二次注漿工藝，注漿采用P.O42.5純水泥漿，水灰比為0.45～0.50，第一次注漿壓力為0.4MPa～0.6MPa，第二次注漿壓力為2.5MPa～5.0MPa，漿液固體強度大于30MPa；

3）選用直徑15.24mm,強度1860MPa的高強度低松弛粘結鋼絞線，延伸率≥3.5%；

4）預應力錨索須待錨固體強度大于25MPa并達到設計強度的80%以上及砼腰梁抗壓強度超過75%時方可張拉鎖定；

5）錨索采取分步張拉，分5級按設計荷載的25%、50%、75%、100%和110%進行施拉，每次持荷時間2min～5min，最后一級持荷穩定觀測10min 以后按設計要求鎖定，鎖定后48h內沒有出現明顯的應力松弛現象，即可進行封錨。

4.5 格構梁

施工之前要根據現場地形的變化，精心放點定位，確保格構梁橫平豎直，并保證錨桿位于格構梁節點處。格構梁的截面尺寸不小于設計值，應嵌入坡面不小于250mm，采用C25砼現場澆筑，節點處必須澆搗密實。格構梁每隔20m～25m寬設置一道變形縫，縫寬20mm～30mm。

4.6 噴混植生綠化

1）掛鐵絲直徑2mm鐵絲網，網孔規格為5cm×5cm，網與坡面之間的最小距離保持6cm左右，網與網搭接長度不小于10cm；

2）通過噴射機把混合好的基質材料，自上而下分兩次噴至坡面，基材噴射設計厚度為10cm～12cm；

3）噴播植草須采用專門的液壓噴播技術及機械進行，噴播前須將草籽和附著劑、紙纖維、復合肥、保濕劑及水按一定比例混合攪拌，形成均勻混合漿液。將配好的混合材料用液壓噴播植草機直接噴射在坡面上[3]。坡面綠化選用狗牙根、百喜草、類蘆、灌木豬屎豆、山毛豆和木豆等；

4）草灌木為生長出來之前應采用無紡布覆蓋坡面以防止雨水沖刷，至苗長到5cm～6cm時，逐步揭掉無紡布，做好邊坡綠化的養護和病蟲害的防治。

5 邊坡監測

整段邊坡沿坡頂及平臺設置變形觀測點，對邊坡的變形進行監測，共布設19個位移兼沉降觀測點，監測密度在施工期間要求三天一次，竣工后半年內要求每半個月測一次，剩下一年半一個月測一次，在暴雨季節加密監測頻率，在雨季和特大暴雨期間加強觀測，并定期安排人工巡視。邊坡位移及沉降監測報告表明，竣工后邊坡累計最大水平位移量為20.0mm，累計最大沉降量為12.0mm，滿足規范要求，且2011年10月以后邊坡監測點未出現明顯位移和沉降，邊坡趨于穩定。

6 結論

本文通過預應力錨索格構梁用于加固高邊坡的工程實例，通過對施工完畢以后的邊坡的監測資料的分析，表明預應力錨索格構梁用于加固高邊坡是安全有效的，也很好的體現了該支護方式施工靈活，能很好的適應地形的變化，變形協調能力強，方便信息化施工和動態設計的優點，另外支護結構施工完畢后，在格構梁之間采用噴混植生綠化，使得坡面完全被植被覆蓋，美化了環境。

[1]康鎮江，丘建金，齊明柱，等.深圳地質[M].地質出版社，2009.

[2]馬杰.邊坡工程中預應力錨索格構梁綜合應用研究[D].西安：長安大學，2009：1-6.

[3]鄭生慶，鄭穎人等.建筑邊坡工程技術規范(GB50330-2002)[S].中國建筑工業出版社，2003.