某高陡邊坡樁錨格梁組合加固工程技術

何勝暉 歐陽權

（廣東省有色礦山地質災害防治中心）

1 工程概況

廣州科學城保利林語山莊7A6N6H 邊坡位于廣州科學城林語山莊內東南側，山體高陡，自然坡角35～75°；加固段邊坡高差約35.2～41.7m。坡腳總長度約300m。表層第四紀風化層為砂質粘性土，坡面零散見孤石出露；下覆花崗巖全風化巖、強風化巖、中風化巖和微風化巖。邊坡曾于2008 年前進行過地質災害治理設計和施工。2018 年巡查發現有少數錨頭松垮崩落、部分排水溝和平臺及少數格梁出現裂縫等現象，研判認為可能是坡面淺層位移或錨索部分失效導致。建設方委托設計單位進行邊坡加固設計，并進行加固處理。

2 設計和穩定性分析評價

2.1 設計治理等級

根據《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330-2013）的相關規定，該邊坡安全等級為一級，邊坡治理防治等級為一級。

2.2 主要巖土層

⑴素填土

分布于坡腳，灰褐色、褐黃色，松散、局部稍密，由粘性土組成，夾少量碎石、塊石，局部含建筑垃圾及混凝土磚塊，厚度一般3.50～7.10m，平均4.70m。

⑵粉質粘土

分布于坡腰處，褐紅色、褐黃色、可塑，以粉質粘性土為主，局部含石英細砂，局部底部呈硬塑，粘性較好，干強度一般。層頂標高65.0～102.0m，層頂埋深0.0～11.20m，層厚2.60～11.20m，平均6.54m。

⑶砂質粘性土該層大部分鉆孔有揭露，黃褐色、淺黃色、硬塑，稍濕，為黑云母二長花崗巖風化殘積土，遇水易軟化、崩解。層頂標高53.60～97.60m，層頂埋深3.40～11.50m，層厚3.10～26.00m。平均18.84m。

⑷全風化花崗巖

淺黃色間褐黃色，原巖結構已基本破壞，但尚可辨認，并有微弱的殘余結構強度，巖芯呈堅硬土狀，稍濕，遇水軟化崩解。該層大部分鉆孔均有揭露，層頂標高39.0～92.6m，平均75.2m；層厚1.05～25.80m，平均厚度9.3m。

⑸強風化花崗巖

淺黃色間褐黃色，原巖結構已基本破壞，巖石強烈風化，礦物成分已顯著變化，巖芯呈半巖半土狀，局部夾中風化巖塊，砂質含量較多。層頂標高36.10～80.30m，平均65.37m；層厚1.30～3.30m，平均厚度2.20m。

⑹中風化花崗巖

青灰色、灰白色，中粒花崗巖結構，塊狀構造，巖芯呈塊狀、短柱狀，裂隙發育，局部較破碎，巖質硬，巖體基本質量等級Ⅳ，錘擊聲較脆，屬于酸性淺成巖類。層頂標高32.2～75.5m，平均57.9m；層厚0.70～3.90m，平均厚度2.1m。

⑺微風化花崗巖

青灰色、灰白色，中粒花崗巖結構，塊狀構造，巖芯呈短柱狀，裂隙弱發育，巖質硬，巖體基本質量等級III，錘擊聲脆，屬于酸性淺成巖類。層頂標高30.0～78.2m，平均51.24m；層厚3.10～20.20m，揭露平均厚度6.45m。

2.3 穩定性分析評價

因坡面有相對較厚的殘積土層和全風化層，根據實踐經驗采用圓弧滑動法理論計算，并考慮自重＋暴雨＋地下水工況的情況下，加固后穩定安全系數不小于1.35。

2.4 主要設計剖面

加固剖面圖見圖1。

圖1 加固剖面圖

2.5 錨固體承壓面積

壓力分散型錨索由若干單元錨索組成。其錨固體的尺寸設計應首先滿足錨固體抗壓承載力的要求。

式中，

P——壓力分散型錨索的總承載力；

n——單元錨索數；

Ap——單元錨索承載體與灌漿體接觸面積；

β——錨固段灌漿體局部受壓時強度提高系數，β=（A／Ap）；

A——灌漿體截面積；

ξ——錨固段灌漿體受壓時側向地層約束力作用的抗壓強度提高系數，由試驗確定；

fc——灌漿體軸心抗壓強度標準值。

2.6 錨固體長度

錨固體的設計還應滿足錨固灌漿體與周邊地層間的粘結摩阻力的要求，也就是錨固體長度的要求。

式中，

P——壓力分散型錨索的總承載力；

D——錨固體直徑；

l1、l2、l3——各單元錨索的錨固段長度；

qr1、qr2、qr3——各單元錨索錨固段灌漿體與周邊地層間的粘結摩阻強度。

3 施工關鍵技術及難點解決

經設計計算及穩定性分析評價，加固處理方案為：抗滑樁＋錨索＋格構梁＋坡面重新袋裝綠化＋主動防護網，重新整治排水系統，并對出露的危險孤石進行錨定加固或靜態破除處理。

3.1 施工順序

邊坡加固施工順序：測量放線→搭設腳手架→施工抗滑樁以上錨索→施工格梁→待錨索及格梁強度達到設計強度的80%后張拉鎖定→施工抗滑樁→施工抗滑樁以下錨索→施工格梁→混凝土封錨頭→袋裝綠化→主動防護網→排水系統→綠化養護。

3.2 施工關鍵技術及難點解決

3.2.1 壓力分散型錨索

壓力分散型錨索最主要特征就是“壓力”，即在構成錨索的鋼絞線預應力作用下，錨固段的注漿體處于受壓狀態，注漿體與孔壁巖土體之間處于壓剪狀態，從而很好地解決了拉力型錨索在預應力作用下導致注漿體處于受拉狀態、注漿體與孔壁巖土體處于拉剪狀態的問題，有效利用了注漿體和巖土體抗壓性能明顯優于抗拉性能的特點，對錨索工程的耐久性具有較大優勢；同時也避免了拉力型錨索由于應力集中容易破壞的問題。

錨固段的漿體與孔壁之間在壓應力狀態下，將會提高漿體與巖土體的致密性，且使其產生不同程度的膨脹趨勢，漿體與孔壁巖土體之間的壓應力增加，從而使巖土體的摩阻力得到不同程度的提高，這非常利于錨索受力環境的改善和錨固能力的提高，從而提高錨索的耐久性和錨固效果。

本項目錨索為壓力型（或壓力分散型）錨索，全長采用無粘結鋼絞線，錨索末端和各單元錨固段均設置螺旋筋、鋼質承載體和反鎖扣錨具；并采用二次注漿工藝，待注漿體及腰梁混凝土強度達到設計強度的80%后進行張拉鎖定（不少于10 天）。注漿材料采用42.5MPa 普硅水泥，水灰比0.45～0.5，中心預埋注漿管，隔3～5 個小時后進行二次注漿。

3.2.2 抗滑樁開挖施工遇流砂層塌孔處理

因坡面平臺較窄，大型施工機械沒有足夠的作業空間，抗滑樁施工方式為人工挖孔樁。抗滑樁設計樁徑有1.8m×1.5m、1.8m×1.25m、1.4m×1.25m 三種，護壁厚度200mm，樁長22～25m。 由于本地層存在強風化花崗巖，含砂量較大，且有較大的富水性，當人工開挖至此層位置時，發現有地下水涌出，導致塌孔。經研究，采用減小每段護壁的掘進量，增大護壁的主筋至16mm，并加密；同時用稻草或紗網攔擋并用粘土填堵，水流很大的地段可加注早強劑水泥漿封堵，及時抽水，做混凝土護壁，護壁混凝土可視情況添加早強劑。雖然進度有所影響，但嚴格保證了安全和質量。

3.2.3 新格梁與舊格梁的施工銜接處理

新設計縱向格構梁與舊格梁有交接，舊格梁300mm×450mm，新格梁750mm×450mm。為保證新舊格梁的銜接和綁扎鋼筋骨架的穩定性，需在舊格梁上進行植筋，且不能破壞舊格梁的整體性。為此，植筋時需要利用大小合適的鉆頭進行造孔，造孔時邊灑水；同時，造孔深度宜為12～15cm，并用耐用膠或濃水泥漿固定。綁扎鋼筋后，澆筑混凝土每段約25m，并預留伸縮縫，伸縮縫按設計充填瀝青麻筋。

3.2.4 坡面出露孤石的處理

廣州蘿崗一帶，基巖一般為花崗巖地層，由于花崗巖風化程度不均，有的地段風化殼較厚，有的較薄，風化殘積土層厚度變化也往往較大，甚至此區域的山坡上經常可見孤石出露，大小不一；本山坡坡面也可見零散的孤石出露。坡腳是居住小區。通過對此類孤石進行勘查研判，對有危險的孤石，根據其大小、形狀、根基，結合孤石所處的微地形，采取不同的處理方法和手段，如錨索加固、靜力破除、部分破除增加基座等辦法，很好地消除了孤石滾落的隱患。

3.2.5 袋裝綠化的施工質量控制

袋裝綠化施工質量主要由混合營養土、草籽、袋子質量等及后期適當灑水保養控制。因此，需要根據本地的氣候、水土、邊坡土質等因素選取適當的草種籽，配以適當的營養土，袋子采用耐用的材質并確保適量的通透性適合草的生長，坡上配備足夠的灑水噴淋設施等。經精心選材施工，目前，袋裝綠化長勢良好。

3.2.6 施工過程監測

本項目設置了坡面水平位移豎向位移觀測點各18個，深層水平位移孔7 個，錨索應力監測點34 個。監測施工期間及之后2.5 年的變形情況。監測頻率：施工期間2 天/次，雨天加密為1 天/次。根據監測報告結果，水平位移及沉降位移變化速率均在±2mm/d 內。最大水平累計位移8.7mm，最大沉降累計值6.99mm。錨索應力變化監測點的累計變化量在-27.9～13.9KN;深層水平位移監測點的累計位移量2.8～5.8mm，位移變化率均在±2mm/天內。

各變形量和變形速率均在設計允許范圍之內。

4 結論

⑴在空間有限、大型機械無法施展、巖土層地下水不甚豐富的情況下，采用人工挖孔樁作為抗滑樁是可行的，但必須采取可靠的防涌水措施。

⑵壓力分散型錨索的耐久性比較好，質量控制很重要，宜采用二次注漿灌注。

⑶袋裝綠化需選用適當的營養土和草籽，并精心養護。

⑷對于坡面存在危險孤石的邊坡，必須嚴格排查隱患，并根據實際采取不同的處理加固措施。