錨索抗剪擴大型錨座在牽引式滑坡處治中的應用

李博

摘 要：滇西北橫斷山脈腹地路基邊坡牽引式滑坡的施工中，采用削坡減載及壓力分散型錨索聯合處治，并對山體地下水采用疏干孔方式引排。但因開挖后坡面富水極軟，坡面與框格梁梁肋無法共同承載張拉應力，在張拉時極易造成錨孔附近梁肋混凝土開裂，一定時期后錨索原本作用被削弱。采用抗剪型錨座能有效防止梁肋開裂，改善錨孔周邊梁肋受力環境，保證壓力分散型錨索“固腳強腰”的作用及結構的耐久性。

關鍵詞：牽引式滑坡；壓力分散型錨索；梁肋開裂；梁肋沉陷；抗剪擴大型錨座

中圖分類號：U416.14 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2023）01-0010-02

1 工程概況

1.1 工程簡介

維通公路（維西段）LJ5合同段起點里程為K23+660，止點里程為K26+533.391，線路全長2.87 km，設計標準為二級公路，設計速度為60 km/h，路基寬度為8.5 m。本段位于構造侵蝕中切割中高山陡坡地形地貌區，微地貌以陡坡、斜坡為主。設計路線沿斜坡布設，地形起伏大，橫坡較陡，自然坡度35°～45°，局部大于45°，地質作用以風化剝蝕、流水侵蝕作用為主。地表現狀為耕地、荒地，位于慶福村東山區，滑坡段線路中線距最近的房戶水平距離160 m，最遠處截水天溝距線路中線89 m。

根據地質調查、鉆探揭露結果，滑坡區地層主要有第四系人工填土（Q4ml）層、第四系殘坡積（Q4el+dl）層、第三系中新統雙河組（N1s）層。根據現場地質調查，滑坡區K24+050段右側坡面上出現點滴狀滲水，為上層滯水滲出，無統一出水點，沿坡面排泄，表層土體受水浸泡后，自穩能力差，滑坡全貌見圖1。根據調查可知，水量受季節影響大，旱季多呈點滴狀滲水，甚至干枯；雨季水量較大，可達0.5～1 L/s。另K24+000 段右側約35 m處坡面，3～5年前有地下水出露，現狀下未見水體分布。

1.2 情況描述

K23+960～K24+079.25段邊坡錨桿框格梁及抗滑樁于2019年3～7月進行施工，因7～9月為當地雨季未進行后續土方開挖施工，2019年12月10日完成擋土板施工。擋土板施工完后，工地連續出現雨雪天氣。抗滑樁錨固端設計為10 m（除1#、16#為6 m，2#、15#為7 m），自由端6～8 m（即樁頂標高為路面標高上8 m，1、16#為6m，2#、15#為9 m）。12月15日，施工單位按設計要求對路床標高下1.3 m（路面標高下2 m）進行片碎石換填施工開挖工序。12月16日，發現擋土板后側及邊坡上方出現多處裂縫，隨后經檢測，1#～16#抗滑樁出現131～785 mm不等的偏移。

1.3 原因分析

地下水是導致此次滑坡的主要因素，因段內巖體以粉砂質泥巖為主，為極軟巖，巖體風化強烈，節理裂隙極發育，巖石極破碎。受水浸泡后，巖體軟化，強度降低，形成軟弱結構面，加重抗滑樁荷載。同時抗滑樁在換填時懸臂端變長，錨固端變短，而且地下水動態變化產生的動水頭壓力對路基邊坡穩定性影響很大，從而導致抗滑樁位移及山體多處開裂[1，2]。

1.4 設計及形式

滑坡處治大原則便是“固腳強腰”。根據現場實際地形地貌及地質條件，采用5級邊坡減載[3]，第一臺坡比1∶1.25，坡高H=8 m；第二臺坡比1∶1.25，H=8 m；第三臺坡比1∶1.5，H=10 m；第四臺坡比1∶1.5，H=10 m；第五臺坡比1∶1.5，H=8 m。鑿除路面標高上3～8 m范圍內原設計抗滑樁，并采用C30混凝土路塹墻形式進行包裹。第一、二、三、四臺錨索采用壓力分散型錨索（二單元）框格梁，錨索長度L=35 m，自由端10 m，錨固端20 m，每孔設計張拉力P=600 kN（100%P，按標定千斤頂計算油表壓力為30 MPa）。第五臺采用C20混凝土拱形格防護。為保證錨體長期有效，在坡面上設置疏干孔，其中第五臺、第四臺疏干孔長度20 m（臺階最底層一排按35 m施作），間距5 m×5 m梅花形布置，第一臺至第三臺疏干孔長度25 m（臺階最底層一排按35 m施作），間距4 m×4 m梅花形布置，疏干孔仰角10°，孔徑100 mm。

2 抗剪型錨座使用因由

施工之初錨索框格梁錨孔采用正常十字交叉設計（見圖2），橫肋規格40 cm×45 cm，豎肋規格40 cm ×45 cm，梁肋主筋采用HRB400鋼筋Φ22（下側）和Φ16（上側）兩種，箍筋采用HRB400鋼筋Φ12。在按設計及規范要求進行施工。在框格梁混凝土及灌漿體強度達標，進行錨索試驗孔張拉過程中，出現梁肋沉陷和開裂現象，在荷載加至100%P時錨孔附近橫肋及豎肋下側可見2～5 mm的裂縫，且梁肋比張拉之前嵌入山體深度最大達5 cm。

分析出現此情況的主要原因為山體富水，開挖后的坡面極軟，手戳可留明顯洼痕，且軟硬不均，張拉過程中梁肋下方山體無法與梁肋形成整體受力，導致梁肋陷入坡面內，并在錨孔周邊形成開裂現象。

3 抗剪型錨座設計

根據試驗孔反映出的問題，現場分析若將梁肋混凝土標號提升至C40，成本過高；混凝土摻加早強劑，則會影響混凝土的耐久性和后期強度。充分考慮經濟性及可操作性，從增大錨孔周邊土體的受壓面及增強錨孔附近梁肋的抗剪能力兩方面入手，對梁肋交叉處進行優化調整[4]。

3.1 設置擴大型錨座

將原十字交叉型混凝土梁肋上方調整為20 cm的擴大型倒角交叉，下方調整為40 cm擴大型倒角交叉，擴大型錨座采用HRB400鋼筋Φ16鋼筋，分上中下三層進行環箍，并對環箍鋼筋采用HRB400鋼筋Φ16鋼筋雙排對角固定，詳見圖3。

3.2 設置抗剪型梁肋結構鋼筋

以擴大梁肋下方斷面為起終點，將錨區中心混凝土底部調整為底長為120 cm的反向等腰梯形狀，并沿橫豎肋原有梁內主筋方向各布置如圖4中N1、N2兩道HRB400Φ22抗剪鋼筋，以此增加錨區中心范圍梁肋剛度，避免因山體過軟張拉時梁肋交叉處的開裂，詳見圖4、圖5。

4 抗剪型擴大錨座施工流程

4.1 施工流程

錨座施工與框格梁同步進行，施工步驟如下：施工準備→施工放樣→開挖錨座基礎→錨座鋼筋制安→模板安裝加固→混凝土澆筑及養護→錨索張拉過程梁肋監測。

4.2 錨座施工方法

4.2.1 測量放樣

首先按設計要求對橫肋、豎肋進行刻槽，然后在橫豎肋交叉位置按抗剪型擴大錨座相應的輪廓及深度進行放樣。

4.2.2 開挖錨座基礎

采用人工開挖的方式，依據定位好的輪廓將錨座的底部開挖至設計深度，輪廓周邊預留10 cm空間以便立模。

4.2.3 錨座鋼筋制安

錨座鋼筋由鋼筋加工廠統一彎制，由專用機械運輸至現場，由監理工程師現場驗槽后，采用自下而上、由內到外的順序，按優化后的尺寸及位置與梁肋鋼筋一起進行綁扎。

4.2.4 錨座模板安裝加固

因結構形式差異，擴大錨座區域模板需采用竹夾板現場加工。施工前采用滾筒或刷子對面板涂抹脫模劑，脫模劑要均勻[5]。模板外側采用φ42鋼管進行固定，鋼管外側每隔1 m緊靠鋼管設置1根Φ25螺紋鋼（即短錨桿）與之進行焊接，螺紋鋼打入土體50～100 cm，模板內側用Φ20對拉螺桿固定，對拉螺桿間距按提前預留于模板之上的孔位，對拉桿蝴蝶卡固定于外側鋼管上。模板連接緊密后，密實且與面板相平，保證拼縫面平且不漏漿。

4.2.5 混凝土澆筑及養護

采用攪拌站拌合混凝土，用輸送泵進行澆筑施工的方法。混凝土澆筑過程中，加強振搗，特別注意錨座部位混凝土施工質量，并采用土工布覆蓋及澆水的養護方式，養護時間按7 d控制。

4.2.6 錨索張拉過程梁肋監測

張拉前，在抗剪擴大型錨座與橫豎肋變截面位置布置觀測點并采集初始數據，現場檢測混凝土強度。待錨座混凝土強度達到設計要求后，按設計要求的兩單元壓力分散型錨索張拉步驟及要求進行張拉。在張拉各個階段，持續觀測錨座混凝土是否有開裂及沉陷情況，若出現開裂及大幅沉陷，立即停止張拉，并分析原因，適當增大張拉各階段周期。

5 錨座施工效果評價

在本富水牽引式滑坡坡面應用抗剪型擴大錨座，解決了梁肋開裂問題。經監控量測數據顯示，錨區中心梁肋位置張拉完成1周內，垂直坡面累計最大沉陷為6 mm。

6 結語

抗剪型擴大錨座成功解決了常規錨索張拉因山體過軟導致的梁肋混凝土開裂及沉陷問題，有效保障了框格梁的整體受力效果及結構耐久性，降低了后期運營中山體存在滑塌的風險，在富水山體錨索框格梁施工中具有一定的應用價值。

參考文獻

[1] 馮偉，王辰.太鳳高速某段滑坡穩定性分析及治理措施[J].科技視界，2020（24）：98-100.

[2] 顧問，周玲玲，顏世明，等.道路滑坡機理研究——以江蘇句容寶華青龍山為例[J].黑龍江科學，2020，11（12）：47-48+51.

[3] 李海軍，董建輝，朱要強，等.貴州織金垮坡組滑坡成因分析及穩定性評價[J].科技和產業，2020，20（5）：156-160.

[4] 陳琛.壓力分散型錨索錨固機理及錨固段設計方法研究[D].武漢：武漢理工大學，2010.

[5] 曹興松，周德培.壓力分散型錨索錨固段的設計方法[J].巖土工程學報，2005（09）：1033-1039.