永久性巖釘支護結構在某邊坡工程中的應用

錢云飛

蘇州二建建筑集團有限公司 江蘇 蘇州 215000

近年來，隨著城市與道路發展，邊坡支護體系在市政道路、隧道工程中的應用已非常成熟。針對山體地區，邊坡支護主要有噴錨、錨索、錨桿、抗滑樁、格構梁等單個或組合支護形式。該類支護均廣泛應用于大型山體或隧道工程中，有效保證了山體穩定性，但針對校園內山體且需綜合考慮景觀綠化整體和諧性的案例較少。

在前人研究[1-3]的基礎性上，結合自身特點，鎮江高等專科學校工程在山體邊坡治理方面探索出安全可靠度高、經濟代價小、美觀性強的邊坡治理方案。

1 工程概況

鎮江高等專科學校（新校區）建設項目理工座為綠色二星建筑，總建筑面積49 784.60 m2，地上建筑面積39 921.05 m2，地下建筑面積9 863.55 m2。地下1層，地上10層。標準層層高3.90 m，建筑高度49.94 m。理工座±0 m相對于黃海絕對高程為87.10 m。

理工座東側距離建筑物外輪廓線約21 m，有一山坡，山坡高度3.30～13.70 m。坡度較陡，水平角60°～80°。坡底絕對高程為86.40～88.50 m，坡頂絕對高程為91.80～100.10 m（圖1）。

圖1 理工座東側邊坡現場實景

2 地質危害性分析

鎮江市高等專科學校新建校區位于鎮江市十里長山，距離丹徒區約6.8 km，本區地層出露地層有三疊系上統青龍組和第四系殘坡積物。從新構造運動、地震及第四紀沉積等特征分析，大部分斷裂無活動跡象，綜合評定本地區地殼屬基本穩定區。但根據江蘇省地質礦產局第三地質大隊提供的《大學城鎮江高專邊坡治理工程勘察報告》（詳勘），理工座東側邊坡絕對高程97.99 m以上為泥巖強分化層，絕對高程83.09～96.59 m為泥巖中分化層，絕對高程83.09 m以下為泥巖中分化層，治理區內存在的地質災害隱患為滑坡、崩塌，現在雖未發生大規模的滑坡、崩塌地質災害，但坡面危巖林立、缺少植被覆蓋，具有引發地質災害的隱患。

3 邊坡支護方案選擇

3.1 穩定性分析

針對本工程山體穩定性，采用如下3種分析方法分別對山體穩定性進行評定，并進行綜合考慮。

3.1.1 工程地質分析法

從現場調查結果可知，邊坡屬于順層坡，坡度較緩，坡度60°～80°，坡體主要由⑤2-1泥巖強分化層、⑥1-1泥巖中風化層、⑥1-2泥灰巖中分化層組成。巖體裂隙較發育，雨水入滲易在泥巖層、泥灰巖層形成軟弱帶，形成順層滑坡。

3.1.2 邊坡巖體質量分析法（CSMR）分析

依據現場調查，根據邊坡特征、巖石力學性質及相關參數賦值，巖體基本質量指標計算結果如表1所示。

表1 巖體基本質量指標RMR分類法計算結果

工程因素修正考慮以下6個因素的修正系數：邊坡高度ξ＝0.57＋34.4/H（H為坡高）、系數λ、邊坡傾向與結構面傾向的關系F1、結構面F2、邊坡傾角與結構面傾角的關系F3、邊坡開挖方法F4（表2）。

表2 項目區高邊坡穩定性評價

依據現場調查觀測結果和表1、表2賦值，RCSM＝ξ·RMR－λF1F2F3＋F4＝52.4。

計算表明邊坡整體上處于基本穩定狀態，可能產生的破壞形式為小規模平面或楔形體滑動，需要采取滑動系統加固措施（坡度高度按現場山體最大值取值，不按13.7 m取值）。

3.1.3 穩定性定量分析

1）計算方案的選取。根據對已有資料的分析和現場勘察，確定治理區內的坡體軟弱面為泥巖層和泥灰巖層，該滑坡屬巖質滑坡，故采用極限平衡法進行評價。經定性分析得到，治理區內大多邊坡處于基本穩定-欠穩定狀態。根據現場勘察資料和坡體變形特征，按最不利的最有可能發生坡體失穩的滑面，選取最具代表性剖面（定性分析得到的最不穩定剖面）作為坡體穩定性驗算剖面。

2）計算參數的確定。巖土體重度的確定是在進行了室內試驗的基礎上，參考區域經驗值得到的，最終選取的參數值如表3所示。

表3 巖土體重度和抗剪強度參數取值

3）穩定性計算結果。按上述工況和計算方法，采用北京理正巖土計算軟件6.0版進行建模及計算，計算結果如表4所示。

表4 工況和安全系數統計

4）坡體穩定性評價。按DZ/T 0219—2006《滑坡防治工程設計與施工技術規范》，進行坡體穩定性評價。

根據表4，坡體在天然狀態下的穩定系數在1.00～1.05間，處于欠穩定狀態，不能滿足該一級邊坡安全要求。

3.2 設計創新點

本工程邊坡治理按永久性工程設計，設計安全等級為一級，邊坡穩定性系數不小于1.30。因邊坡巖石坡體較高且巖石風化相對嚴重，巖石坡體剩余下滑力較大，需要對巖石邊坡進行削坡并加固，以保證山體邊坡的穩定性。同時，地表水容易通過巖石縫隙進入山體，須設置截（排）水溝對地表水進行攔截，將雨水導入坡下進行有組織的規劃排水。

另外，考慮到巖石邊坡與學校周圍景觀和諧性，對邊坡表面進行綠化，使山體邊坡成為校園中獨特的風景線。

4 施工操作要點

4.1 施工工藝

巖坡削坡→坡面清理→測量放線→鉆機就位→鉆巖釘→巖釘置入→一次注漿→二次注漿→巖坡掛網→噴射混凝土→預制混凝土塊安裝→培土→草皮鋪裝

4.2 削坡、坡面清理

由于本工程邊坡高差最高處為13.7 m，破碎機在坡底難以一次操作便削坡成形，需在坡底回填一部分巖石，直至巖石破碎機在坡底能對坡頂部位進行削坡。在巖石邊坡坡中、坡底削坡前，先對回填巖石進行清運。

考慮到坡面要進行放置六棱形混凝土預制塊，并播種植草皮，而巖石破碎機削坡平整度誤差較大，故在破碎機削坡工作完成后，對坡度平整度較差部位進行人工修整，確保坡面平整度誤差控制在5 cm左右。

4.3 坡面修整

清除松散浮石與巖渣，對于平整度誤差較大的部位，采用人工鑿除。

4.4 鉆孔

1）根據設計要求定出鉆孔位置，并經設計確認后，標注醒目的標志。本工程鉆孔直徑為100 mm，角度為15°。

2）在鉆孔過程中需實時關注鉆孔速度、壓力和鉆孔的角度，待鉆至設計深度后繼續用水反復沖洗鉆孔中的巖砂，直至溢出清水為止，然后分節拔出錨桿。

3）錨桿施工一般采取跳打法（若同一排錨桿的傾角有2種時則必須用跳打法）以減小相鄰錨桿的影響效應。

4）對于較軟巖和次堅巖，鉆頭效率太低，可采用更換潛孔錘頭沖擊打孔，形成巖孔。

4.5 錨筋安裝

為便于灌漿，需將灌漿膠管與錨桿綁在一起，放置于巖石鉆孔內。

4.6 攪漿與注漿

注漿要求為：第1次注漿，水灰比0.55，采用P.O 42.5水泥制漿，注漿壓力0.2～0.5 MPa，當漿液從孔口溢出即可結束注漿；第2次注漿，水灰比0.50，采用純水泥漿，注漿壓力1.5～2.0 MPa，漿液沖破封口薄膜及初凝水泥漿，注入到水泥漿和土體之間，達到注漿壓力后維持1～2 min，孔口返漿即可結束注漿。

4.7 掛網、噴射混凝土

1）邊坡根據圖紙設計要求掛網，嚴格控制鋼筋間距及鋼筋保護層。

2）邊坡表面分2次噴射混凝土，混凝土總厚度為80 mm，混凝土強度為C25，分段進行施工，同一分段內噴射順序應自下而上。

3）噴射時噴頭與受噴面宜保持垂直，間距宜為0.6～1.0 m，且不大于1.5 m。

4）鋼筋網與一次噴射混凝土壁間間隙20～30 mm，鋼筋網采用搭接，搭接長度≥300 mm。

5）在巖石坡面表面混凝土面層背部，以水平間距每2 m設置1個泄水孔，管徑不小于70 mm。

6）混凝土面層沿邊坡縱向每間距20～25 m設置1道豎向伸縮縫，變形縫寬度為20～30 mm，并填涂瀝青杉板，塞入深度同面板厚度。

4.8 六棱形預制混凝土塊的安裝

預制混凝土塊鋪磚自下而上分層鋪砌，并進行掛線，保證縫隙順直。

4.9 培土、草皮鋪設

1）本邊坡由于坡度為45°且面積較大，培土采用起重機進行土方調運。

2）播種草皮時，應在現有土壤表層均勻撒營養土，確保營養土和種植土配比為1∶5，鋪設草皮時先在已有種植土和營養土混合層表面鋪上一層細砂，以保證草坪鋪設的平整度。

5 結語

本工程借鑒了市政、隧道工程在山坡治理工程中采用噴錨＋錨桿的設計思路，結合學校景觀綠化需求，在巖釘支護的基礎上進行培土、綠化，不僅保證了邊坡穩定，而且形成了極具自身特色的景觀工程。同時，鎮江高等專科學校山坡治理實施全過程中所積累的數據及相應的分析過程，也為周邊地形今后的規劃提供了一定的經驗。