內(nèi)河碼頭后方類土質(zhì)高邊坡的治理技術(shù)

李丕安，鄧達(dá)寧

（中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，武漢430071）

內(nèi)河碼頭后方類土質(zhì)高邊坡的治理技術(shù)

李丕安，鄧達(dá)寧

（中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，武漢430071）

在內(nèi)河碼頭后方類土質(zhì)高邊坡治理中，由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性，給設(shè)計(jì)、施工帶來較大困難，且威脅到碼頭安全，是工程一大難題。結(jié)合工程實(shí)例探討了類土質(zhì)高邊坡的治理方法，提出了以雙液漿為主，單液注漿為輔的注漿方式，解決常規(guī)方法下錨桿孔注漿無法注滿問題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示預(yù)應(yīng)力錨桿抗拔力均滿足設(shè)計(jì)要求，邊坡整體穩(wěn)定。

內(nèi)河碼頭；類土質(zhì)高邊坡；雙液漿；預(yù)應(yīng)力錨桿；邊坡穩(wěn)定

邊坡穩(wěn)定問題在港口工程中較為常見，直接影響到碼頭的安全。由于高邊坡地質(zhì)分層較多，構(gòu)造也極為復(fù)雜，因此影響邊坡穩(wěn)定性的因素也較多，與之對應(yīng)的處理方法也不相同。

針對類土質(zhì)高邊坡的處理，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了廣泛的研究，趙曉彥等［1］提出了類土質(zhì)邊坡的概念，包括：殘積土邊坡、全風(fēng)化和強(qiáng)風(fēng)化軟巖邊坡等；廖小平等［2］根據(jù)福建地區(qū)的地質(zhì)情況，提出了類似概念，并總結(jié)了該類土質(zhì)邊坡的地質(zhì)模式，探討了它們的變形破壞機(jī)理及穩(wěn)定性分析計(jì)算方法。謝林［3］從設(shè)計(jì)方案選擇、施工技術(shù)管理等方面，介紹了復(fù)雜土質(zhì)高邊坡治理的特點(diǎn)，并對設(shè)計(jì)、施工中存在的不足提出了改進(jìn)建議。楊海鋒［4］則從設(shè)計(jì)的角度探討了類土質(zhì)高邊坡治理的一般思路。S.R.Hencher［5］對風(fēng)化邊坡，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的分析方法。Donald等［6］提供了與現(xiàn)有常用方法統(tǒng)一的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算方法。Zienkiewiez［7］提出了強(qiáng)度折減法（SSR法），計(jì)算邊坡的安全系數(shù)。Woods和Bark?hordari［8］采用現(xiàn)場試驗(yàn)和數(shù)值模擬等方法對錨桿的粘結(jié)應(yīng)力分布特征進(jìn)行系統(tǒng)的研究，證實(shí)了錨桿錨固段粘結(jié)應(yīng)力分布的嚴(yán)重不均勻性，平均粘結(jié)應(yīng)力隨著錨固段長度的增加而減小。

從以上研究可以看出，針對復(fù)雜土質(zhì)高邊坡的研究較多，但針對碼頭后方這一特殊高邊坡的處理方法的研究極少，由于碼頭后方高邊坡坡腳長期受水浸泡、退水暴曬，反復(fù)循環(huán)，且坡面受雨水沖刷等不利條件影響，導(dǎo)致復(fù)雜土質(zhì)高邊坡的治理較為復(fù)雜，需采取特殊方法處理。

為解決此類問題，本文以西南地區(qū)某港區(qū)內(nèi)碼頭后方K0+190～K0+320段高邊坡為例（圖1、圖2），闡述土質(zhì)高邊坡處治的一般思路，為類似邊坡治理提供參考。

圖1 高邊坡平面布置圖Fig.1 Layout of high slope

圖2 地質(zhì)剖面圖Fig.2 Geological cross section

1概述

根據(jù)地形及地質(zhì)資料，該段邊坡最大高差達(dá)55 m，地質(zhì)較差，表面泥巖巖層已經(jīng)嚴(yán)重風(fēng)化，表現(xiàn)為碎石土狀，裂隙發(fā)育，且孤石較多。177～187 m高程范圍內(nèi)為中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖（J2S）和中風(fēng)化長石石英砂巖（J2S），存在軟弱破碎帶，且粉砂質(zhì)泥巖遇水容易變軟，易造成坡面滑動。該高程位于第一、二級邊坡范圍內(nèi)，根據(jù)邊坡穩(wěn)定性分析結(jié)果，邊坡潛在的最危險(xiǎn)滑面為坡頂至第一級坡腳處剪出，據(jù)此選取K0+220、K0+260兩個典型斷面進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，潛在滑面計(jì)算參數(shù)如表1。

根據(jù)表1中強(qiáng)風(fēng)化泥巖地層層面抗剪強(qiáng)度參數(shù)C=27 kPa，φ=15°，計(jì)算得到不同工況下邊坡整體穩(wěn)定性，結(jié)果如表2。

表1 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)Tab.1 Calculation parameters of slope stability

表2 圓弧滑裂面法邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果Tab.2 Calculation results of slope stability by circular sliding surface method

根據(jù)邊坡整體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果可知，邊坡在天然狀態(tài)下整體穩(wěn)定性較差，在“自重+暴雨”工況下，整體不穩(wěn)定，穩(wěn)定性系數(shù)均小于1.0，故需要進(jìn)行邊坡治理防護(hù)。

2治理方法

針對類土質(zhì)邊坡的治理，較常用的方法有排水、清方減載，防護(hù)、支擋、灌漿等，考慮到類土質(zhì)邊坡淺表層抗風(fēng)化、抗雨水沖刷能力較弱，采用框架植草防護(hù)。

經(jīng)計(jì)算，若用普通筋材抗拉強(qiáng)度不夠，因此2～5級坡體采用全長粘結(jié)型預(yù)應(yīng)力錨桿+格構(gòu)+掛網(wǎng)噴射植被砼坡面防護(hù)，針對第一級邊坡受水浸泡，采取漿砌片石防護(hù)，具體布置方案如圖3所示。

圖3 邊坡防護(hù)布置圖Fig.3 Layout of high slope protection

3錨桿孔灌漿存在問題及處理方法

3.1存在問題

根據(jù)注漿記錄，試驗(yàn)注漿孔共21孔，邊坡孔位布置如圖4，一次注滿有15孔，其余10 min內(nèi)均未能注滿，共用水泥4.5 t。以2-41孔為例，利用注漿機(jī)注漿43 min，計(jì)0.64方，未注滿，間隔2 h后，改為孔口無壓灌注，注漿53 min，計(jì)0.96方，仍未注滿；次日采用水灰比0.45純水泥漿進(jìn)行試灌，以測試壓漿設(shè)備運(yùn)行情況，結(jié)果輸漿管爆裂，后改為人工手提至孔口倒灌，用時(shí)2 h，灌注0.32方，未灌滿，至此，該孔灌漿累計(jì)達(dá)到1.92方，歷時(shí)3 h 36 min。

圖4 第四級邊坡錨桿孔位布置圖Fig.4 Layout of the fourth slope anchor hole

3.2處理方法

針對錨桿孔灌漿無法灌滿問題，提出了以雙液漿為主，單液注漿為輔的注漿施工工藝，雙液漿為水泥加水玻璃，單液漿僅為水泥，如圖5所示。在注漿開始階段和滲漏部位采用雙液注漿，對滲漏水裂隙和漏漿縫隙進(jìn)行封堵，形成一個“止?jié){層”。在雙液漿注漿達(dá)到堵水和堵縫效果后，再進(jìn)行單液漿補(bǔ)注漿，進(jìn)一步加大漿液擴(kuò)散范圍，改善巖體性能。

圖5 雙液漿注漿施工工藝流程圖Fig.5 Double liquid slurry grouting construction process flow chart

4錨桿拉拔試驗(yàn)

當(dāng)錨桿的砂漿、墊磴及斜托強(qiáng)度大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90％時(shí)，方可進(jìn)行錨桿試驗(yàn)。根據(jù)現(xiàn)場條件及注漿時(shí)的情況，按一次性注滿，一次性雖未注滿但經(jīng)過補(bǔ)灌后注滿，采取常規(guī)方法未注滿但采用雙漿液注漿后注滿，3種情況各選取1個有代表性的錨桿孔進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

由表3可知，錨桿拉力均超過340 kN，大于預(yù)應(yīng)力錨桿設(shè)計(jì)錨固力292 kN，因此，采用雙液漿施工工藝能夠滿足設(shè)計(jì)要求，且取得了較好的效果。

表3 預(yù)應(yīng)力錨桿張拉試驗(yàn)結(jié)果Tab.3 Pullout force test results of prestressed anchor

5結(jié)論

針對西南內(nèi)河港區(qū)后方類土質(zhì)邊坡裂隙較多，注漿無法注滿問題，提出了以雙液漿為主，單液注漿為輔的施工工藝，試驗(yàn)結(jié)果顯示：該方法能滿足類土質(zhì)邊坡中預(yù)應(yīng)力錨桿抗拔力的要求，節(jié)約了施工時(shí)間和水泥用量，解決了常規(guī)方法下錨桿孔注漿無法注滿問題，經(jīng)濟(jì)合理具有較好的實(shí)用價(jià)值，以期為類似工程施工提供借鑒。

［1］趙曉彥.類土質(zhì)邊坡特性及其錨固設(shè)計(jì)理論研究［D］.成都：西南交通大學(xué)，2005.

［2］廖小平.類土質(zhì)路塹邊坡變形破壞類型及其穩(wěn)定性分析［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2003，22（S2）：2 765-2 772. LIAO X P.Failure mechanism and stability analysis of cutting soil slopes［J］.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2003，22（S2）：2 765-2 772.

［3］謝林.復(fù)雜土質(zhì)高邊坡治理的工程實(shí)踐［J］.電力勘測設(shè)計(jì)，2006（3）：24-26. XIE L.The engineering practice of highwall slope father in complex earthiness［J］.Electric Power Survey&Design，2006（3）：24-26.

［4］楊海峰，喬春生，羅鵬程，等.淺談類土質(zhì)高邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)［J］.公路交通科技：應(yīng)用技術(shù)版，2011（11）：116-117，126. YANG H F，QIAO C S，LUO P C，et al.Discussion on protective design of high soil?like slope［J］.Journal of Highway and Transpor?tation Research and Development：Application Technology Edition，2011（11）：116-117，126.

［5］Hencher S R，Mcnicholl D P.Engineering in weathered rock［J］.Quarterly Journal of Engineering Geology，2007，28：253-266.

［6］Donald I，Chen Z Y.Slope stability analysis by the upper bound approach：fundamentals and methods［J］.Can.Geotech.J.，1997，34（6）：853-862.

［7］Zienkiewiez O C，Humpheson C，Lewis R W.Assoeiated and non assoeiated viseo?plastieity and plasticity in soil mechanics［J］. Geoteehnique，1975，25（4）：671-689.

［8］Woods R I，Barkhodrari K.The influence of bond stress distribution on ground desing［C］//Proc.Int.Symp.on Ground Anchorages and Anchored Structures.London：Themas Telofd，1997：300-306.

Treatment techniques of pseudo?soil high slope in inland river terminal

LI Pi?an,DENG Da?ning
(CCCC Second Harbor Engineering Investigation and Design Institute Co.,Ltd.,Wuhan 430071,China)

For the treatment of pseudo?soil high slope in inland river terminal,it is rather difficult for design and construction because of the complex geological conditions.Combining with project example,the treatment meth?od of pseudo?soil high slope was discussed,and the double liquid slurry as the main and single liquid slurry as a supplement method was proposed to solve the problem which conventional method cannot fill anchor hole.Experi?mental results reveal that the pull out force of pre?stressed anchor meets the requirement of the design,and the whole slope is stable.

inland river terminal;pseudo?soil high slope;double liquid slurry;prestressed anchor;slope sta?bility

U 655

A

1005-8443（2016）04-0451-04

2015-12-01；

2016-02-17

李丕安（1986-），男，湖北省襄陽人，助理工程師，主要從事碼頭相關(guān)設(shè)計(jì)、施工等方面的工作。

Biography：LI Pi?an（1986-），male，assistant engineer.