道路高邊坡抗滑樁與錨索復合支護應用總結

楊永林

（韶關市鴻昊工程管理有限公司，廣東 韶關 512029）

0 引言

韶關市韶州大道建設時面臨復雜地質高邊坡處治的施工難點，采用“抗滑樁+格構梁錨索”復合結構支護后效果較好，本文從該邊坡處治全過程角度進行分析總結，為類似項目提供思路和經驗。

1 高邊坡地質情況

（1）該邊坡順道路方向長度約400 m，最高處距離路面標高約43 m，坡頂植被發育，為土質、類土質邊坡，原方案采用格構梁錨桿進行支護。進場開挖后，邊坡表層土體性狀較好，但表層土體揭露后大范圍存在全、強風化炭質頁巖煤系地層，分布形式為斷層式不連續，呈窩狀分布（見圖1和圖2），部分區域出現巖石，與原地質勘查報告中描述內容有所差別。

圖1 坡體照片

圖2 煤系地層照片

（2）第三級坡施工時遭受龍舟水暴雨長時間侵襲，邊坡出現張拉裂縫及淺層滑移等地質險情（見圖3）。為避免發生工程事故、確保工后邊坡穩定安全，參建單位及時組織了工程地質詳細補勘和巖土地質專家實地勘研。

圖3 邊坡開裂照片

（3）補勘資料顯示勘察區內覆蓋土層主要為第四系（Q4ml）素填土（平均厚度約1.5 m）、殘積（Qel）粉質黏土（厚度約6.9 m）及石炭系（C）泥質粉砂巖（強風化層厚度約10.7 m、全風化層厚度約3.5 m）、炭質頁巖（強風化層厚度約13 m、全風化層厚度約3.6 m）、灰巖風化帶（厚度約3.3 m，根據巖石抗壓強度試驗結果推薦地基承載力基本容許值f=3 000 kPa），芯樣如圖4所示。

圖4 鉆探芯樣照片

（4）坡體內各風化層具漸變性，地質軟弱層多、構造復雜（見表1）。該類泥質粉砂巖和炭質頁巖具有干縮強，遇水軟化崩解等不良性狀[1]，結構承載力低，在旱季自穩性好，在雨季（尤其是突發性暴雨）雨水侵襲作用下，坡體孔隙水壓力增大、自重陡增，結構力會快速降低，極易產生巖土界面或巖土層內軟弱構造面的坍塌滑動變形、圓弧形滑動變形及順巖土、風化界面滑動等病害，不利于邊坡穩定。如處理不當，極易造成邊坡坍塌、滑坡等地質災害。

表1 巖層分析表

（5）根據工作區氣象因素、地質構造特征、水文條件、地質勘察，結合當地類似工程（百旺路邊坡、車頭村邊坡、芙蓉隧道）建設經驗及邊坡失穩模式，采用圓弧滑動法對邊坡穩定性定量評價，在一般工況和暴雨工況下進行穩定性計算，邊坡穩定安全系數在一般工況下不小于1.35、暴雨工況下不小于1.15，邊坡坡壞型式為滑移型破壞，滑移破壞面為全、強風巖與土質界面或不同巖層的風化界面。

2 高邊坡支護設計方案

綜合考慮地質、用地、施工條件及工期、工程造價、工程經驗等因素，經過設計計算和各方技術人員論證、巖土專家評審，邊坡安全等級劃分為一級，采用“坡腳抗滑樁+坡面格構梁預應力錨索”復合型結構進行該邊坡支護處治（見圖5至圖7）。具體設計方案為：

圖5 邊坡支護橫斷面圖（單位：m）

圖6 格構梁錨索支護立面（單位：mm）

圖7 格構梁錨索支護剖面（單位：m）

（1）削坡放緩坡頂，卸除局部土體荷載，在第三級坡段臨時堆載回填反壓防止坡面下滑，提高坡體穩定性。對于第四級坡面出現的裂縫，進行灌漿補強封堵防水后和淺層滑塌面一起削除。

（2）坡頂往下設置五級坡面，每級高度8 m，每級坡腳設置2m寬平臺，坡腳往上每級坡率按1∶1、1∶1.25、1∶1.5、1∶1.5、1∶1.5。

（3）第四級坡面結合利用已施工的錨桿骨架梁，采用格構梁預應力錨索加固防護；第三、二級坡面設置格構梁預應力錨索支護；高邊坡兩翼矮坡設置格構梁錨索支護。總共設置512根錨索，錨索根據受力設計計算模擬，在不同排位置設置不同的索束以滿足受力需要，參數見表2。

表2 錨索設計參數表

（4）在第一級坡頂設置6 m寬平臺打入雙排抗滑樁，樁長約19 m，嵌固深度12 m，樁徑1.5 m、排距4.5 m、樁距3 m，共設94根圓樁，樁頂處設置冠梁將所有抗滑樁聯結成整體，外排樁設置樁間板加強聯結和支擋樁間巖土。

（5）坡面采用噴混植生護面封水并按梅花樁打入長短不同的深淺層泄水管排泄坡體地下水，用以釋放孔隙水壓力，減少坡體自重及土壓力，邊坡平臺設置水溝引流確保坡面排水順捷。

（6）為提升邊坡工后整體綠化景觀效果，在每一級坡腳種設勒杜鵑和爬山虎。

（7）高邊坡施工期和工后2 a運行期內，對坡體及支護結構進行周期監測[2]（見表3）。采用儀器監測、巡視檢查相結合，對邊坡位移進行動態數據分析，及時有效反饋邊坡在施工擾動后一段時期的變形情況，達到動態優化設計、指導施工、運行安全的目的，確保邊坡施工期出現異常情況時能及時反饋處理或調整施工工藝及修改設計方案。

表3 邊坡監測表

3 高邊坡支護處治施工情況

3.1 施工工序

（1）總體工序：嚴格按照自上而下、逐級開挖、逐級防護的原則組織施工。

（2）錨索施工：施工放樣及邊坡土方開挖削坡→錨孔測放及鉆孔→錨索制作安裝→格構梁施工→錨索張拉鎖定→錨索檢測及封錨→坡面附屬設施施工。

（3）抗滑樁施工：樁柱鋼筋籠制作→樁基礎鉆孔及灌注混凝土→樁基檢測→冠梁施工→土方開挖削坡→樁間板施工→坡面附屬設施施工。

3.2 施工準備

（1）編制專項施工方案：高邊坡屬危險性較大工程，施工前須組織編制安全專項施工方案，內部評審合格后組織專家論證審查，通過后須嚴格按照實施。

（2）施工圖會審及安全技術交底：進場施工前須組織相關技術管理人員進行圖紙會審，明確設計方案要點和技術要求，熟悉所有工藝流程；組織做好三級安全技術交底，著重對各部施工班組人員的安全技術交底工作須嚴格落實執行到位。

（3）材料、設備、大型機械進場報驗檢測：鋼絞線及組合件、錨具和夾片、鋼筋、商品混凝土等材料按要求提供出廠合格證及檢測試驗報告等證明，水泥、砂石等所有進場使用材料均需試配、報驗或見證取樣送檢合格后方可使用。錨索張拉設備（千斤頂、油壓表等）按規定周期送當地計量監督部門配套檢測標定；提前配備錨索錨桿拉力計。跟管鉆機、潛孔鉆機、空壓機、注漿機、旋挖機、挖掘機、吊機等大型施工機械提供設備合格相關證明報驗通過后方可使用。

（4）布置錨索及鋼筋加工場地：在施工現場就近選取平順開闊場地硬化作為錨索、格構梁鋼筋、抗滑樁鋼筋籠等材料的臨時預制加工場，場地應方便材料進出卸落與吊裝。本項目選取坡腳附近已平整好的路基硬化后作為加工場地，搭設防雨排水、鋼筋防除銹、安全文明施工等措施。場地按原材、加工、成品區等功能劃分，各類材料分類整齊堆放并做好標識，方便報驗、檢測及取用。

3.3 施工工藝要點

（1）邊坡開挖：須自上而下逐級、順層、分段、跳槽開挖，開挖一級及時防護一級，按開挖方式分段跳槽防護，不得長時間暴露開挖面，嚴禁亂挖、超挖、掏底開挖、大開挖施工，嚴格按照設計要求線位及坡率準確放樣，坡面應一次修整成形。開挖前須做好施工期間的防排水及遮攔雨水措施，優先組織邊坡截水排水溝、臨時排水通道的施工，盡量避免雨季施工，嚴禁雨期施工。

（2）錨孔施工：采用全站儀按圖精確測放錨孔，孔位驗收后方可鉆孔；本項目地質條件差、軟弱層多，采用跟管鉆進技術成孔，鉆頭適當大于孔徑；采用干鉆，禁止水鉆，防止坡體深處巖土地質結構惡化、破壞孔壁造成塌孔，保證錨索與坡體粘結性能；穩固搭設鉆孔平臺，精準調整鉆孔角度，根據鉆機性能及錨固地層不同合理調整鉆孔速度，防止錨孔扭曲、變徑造成無法插錨；鉆孔深度大于設計深度0.5 m，鉆進達到深度并穩鉆2分鐘后采用高壓空氣清孔（風壓0.2～0.4 MPa）。在鉆進過程中，隨時關注鉆進狀態，要求對鉆進時地質巖層變化、地下水等特殊情況做好記錄，如遇卡鉆、塌孔等異常時須立即停鉆研判處理。

（3）錨索施工：錨索按設計要求的錨固段、張拉段、錨端鎖定段長度和結構制作。錨索采用?15.24 mm高強度低松馳鋼絞線（標準強度為1 860 MPa）編索，中置?25 mm塑料注漿管，外置?22 mm二次劈裂注漿鍍鋅鋼管（在錨固段梅花形布置注漿孔，孔徑5 mm，間距30 cm），四周環列鋼絞線（見圖8）。從導向頭開始，等距使用擴張環和緊箍環將錨索擴束編制呈節狀，錨固段間隔0.5 m，張拉段間隔1.5 m。錨索鋼絞線需除銹使用，自由段需在除銹后涂油或刷漆、包裹、套管、管內注油，形成多層防腐效果。錨索長度長于設計長度1.5 m，作為錨端鎖定段張拉使用。錨索制作完成后平順擺放在支架上。鋼絞線采用無齒鋸切割，嚴禁采用電焊或氣焊切割。

圖8 錨索截面圖

（4）錨索注漿：錨孔驗收后立即下錨并采用注漿機注漿，第一次注漿采用M35水泥砂漿，配合比由試驗確定，注漿壓力大于0.8 MPa，注漿必須飽滿密實，注漿完畢待水泥砂漿凝固收縮后，孔口應補漿。嚴禁上拔注漿管、確保注漿壓力，保證孔底返漿式一次注漿成型。第一次注漿強度達5 MPa后（約4 h），即可對錨固段進行第二次高壓劈裂注漿，注漿采用M35純水泥漿，注漿壓力不小于2 MPa，注漿時長1 h。

需特別說明的是，該項目在施工過程中做過比較試驗：在第一次注漿后2 h左右（即漿體初凝前）進行二次劈裂注漿，注漿難度比第一次注漿4 h后進行二次注漿明顯較低，且進漿量會增加，后續檢測顯示錨索張拉錨固效果表現良好。有業界人士提出，一次注漿強度達5 MPa后進行二次劈裂注漿的規范做法[3]，未必是最合理注漿方案。

（5）格構梁施工：每段錨索注漿凝固后盡快在坡面人工挖格構梁槽，清槽后放置骨架鋼筋并采用錨釘穩固后支立模板，封模后及時澆筑C30水泥混凝土。各項工序按設計要求進行，且需報驗合格后方可進行下道工序。格構梁應一次連續澆筑成型，邊澆筑邊振搗，要確保密實。先施工豎梁后施工橫梁，澆注前對每束錨索要預埋錨墊板和孔口管，錨具工作臺需與格構梁同步澆筑完成，注意設置梁上伸縮縫。

（6）錨索張拉鎖定：在錨固體及格構梁錨臺混凝土達到設計強度80%后進行錨索張拉。張拉前按3%的比例進行錨索拉拔試驗測試錨固性能；張拉設備配套送檢標定后根據結果繪制千斤頂出力和壓力表指示壓強的關系曲線，作為錨索張拉依據；錨索張拉分五級遞增，各級張拉力分別為設計預應力的25%、50%、75%、100%、110%（超張拉），每級間隔2～5 min，最后一級穩拉30 min后鎖錨。為克服地層徐變等因素造成錨索預應力損失，鎖錨30 d后進行一次補償張拉；驗收合格后切除多余鋼絞線，采用C30混凝土封錨；封錨前注意對錨索、錨具、夾片等設備做好除銹防腐處理。每根錨索的張拉均需做好原始張拉記錄。

（7）抗滑樁施工：第二級坡面錨索施工完成后，平整第一級坡體作為抗滑樁施工平臺，鉆孔測放準確后，采用套筒配合旋挖機跳段鉆孔，成孔驗收后立即吊放鋼筋籠并灌注C35水下混凝土，完整記錄每根樁的鉆進及澆筑過程，特別關注鉆進巖層變化、地下水及塌孔情況；鋼筋籠應在加工廠提前制作，驗收后使用，吊裝轉運時需防止結構損傷，吊放下孔需就位精準立直，位移偏差不能超過規范及設計要求，驗收后方可澆筑混凝土。樁基澆筑完成28 d后采用低應變動測法按20%的比例檢測樁身完整性，驗收檢測合格后再進行冠梁、樁間板及附屬施工。

（8）邊坡收尾清場：坡面支護結構完工后及時完善邊坡整體附屬設施，盡快撤除施工設備、材料，清除廢料、落石、殘土，保證坡面整潔安全。

4 高邊坡支護應用總結

該項目采用抗滑樁+格構梁預應力錨索復合結構進行高邊坡支護處治，經過工后長期監測和檢查，經歷雨季侵襲，邊坡各部運行狀況良好，達到了預期效果，現已趨于穩定狀態（見圖9）。結合項目實施情況總結該類結構的建設要點如下。

圖9 高邊坡完工后照片

（1）地質勘察：高大邊坡支護工程建設的方案選擇和施工質量受地形地貌、地質結構和水文條件等因素變化帶來的影響極大，因此地質詳細勘察報告的準確度至關重要。勘察階段應結合項目當地地質特征、水文環境以及周邊巖土工程建設經驗進行地勘。在邊坡范圍內應加密鉆探，確保勘查報告盡可能準確的分析坡體巖土地質構造和地下水文分布狀況，為邊坡支護設計提供有效的基礎資料。必要時，施工進場前可進行超前鉆補探分析驗證。

（2）動態設計：高大邊坡要嚴格執行“開挖一級、防護一級”的施工原則，不能盲目無序施工追趕工期。邊坡施工擾動后穩定性降低，變形風險增加，地下巖土地質情況通常變化復雜多樣且隱秘，施工工藝不同、施工水平高低等眾多因素綜合作用下邊坡支護設計計算結果會與實際施工效果有所出入。因此高邊坡支護工程設計應堅持信息動態設計理念[4]。在邊坡施工期動態變化過程中，應基于開挖暴露的地質巖土構造、水文條件、氣候環境和施工情況等因素，階段性評價設計方案的實施效果，及時調整優化設計方案，方案應根據實際情況充分計算、論證、評審后方可實施。施工要靈活基于規范、理論、經驗和實踐相結合形成合理工藝。

（3）排水防水處治：對于巖土地質結構復雜、條件差的高大邊坡支護處治，水文環境對施工安全和質量的影響極大，因此支護設計方案要優先整體考慮邊坡排水通道構筑物布設[5]，施工時優先做好臨時排、防水應急方案和措施，科學制定工期，避免雨季施工，嚴禁雨天施工。如工期跨越雨季，尤其要特別做好支護結構半成品的臨時保護。

（4）錨索支護：高邊坡錨索針對不同巖土構造合理設置錨索孔徑、長度和預應力，嚴格執行規范和設計的施工要求，能較好確保錨索工后錨固能力滿足支護需求。在煤系地層的炭質頁巖、泥巖等類土質軟弱層中應用錨索支護，一次注漿往往無法達到錨固要求，采取二次注漿、擴大鉆孔等方式補強能提升錨固效果。錨索施工技術難度大、專業性強，應選擇具有豐富經驗的專業班組進行施工。

5 結 語

本文從支護處治韶州大道高邊坡作為突破口，對“坡腳抗滑樁+坡面格構梁預應力錨索”復合型支護結構在工程應用中的要點做出分析和探討，爭取為其他類似項目建設提供建設經驗和參考借鑒。