錨索與抗滑樁相結合技術在高速公路邊坡滑坡中的應用

作者簡介：鄭英?。?981—），工程師，主要從事高速公路建設管理方面的工作。

摘要：文章以廣西某高速公路為研究對象，通過分析邊坡滑坡的具體原因，采用錨索抗滑樁進行加固，并探討了施工技術要點。結果表明：合理采用錨索抗滑樁加固方法可以很好地提高邊坡的防護能力以及加快施工進度。

關鍵詞：高速公路；邊坡滑坡；錨索抗滑樁

中圖分類號：U416.1+4 A 24 078 3

0 引言

近年來，隨著高速公路里程連年增加，高速公路邊坡滑坡也越來越引起人們的關注。引起邊坡滑坡的原因有很多，一些學者進行了現場調查和分析后得出［1-3］，滑坡一般是因為地下水、地表水長期對山體浸泡，增加了松軟土質的自重，降低了土體的抗剪切能力，使土體脫離原有的山體而發生的。滑坡的形式包括牽引式和推移式［4］。為了預防高速公路邊坡滑坡問題的發生，很多高速公路建設過程中廣泛應用了生態防護技術來處理工程施工中形成的各種挖、填方邊坡，并且取得了一定的效果［5］，但是并不能從根本解決邊坡滑坡問題。

目前國內邊坡防護材料、技術、管理都有了很大的發展，特別是將預應力錨索引入滑坡治理，并與傳統的抗滑工程結構相結合，形成一種新的抗滑方法和結構，如預應力錨索抗滑樁、預應力錨錠板等［6-8］。這種新型有效的工程抗滑結構受力更合理、結構更耐久、承載力也很高，逐漸在高速公路邊坡工程中得到廣泛應用。本文結合廣西某高速公路右側邊坡滑坡防護問題，介紹錨索與抗滑樁在滑坡中的應用。

1 公路隧道邊坡概況

梧州至柳州高速公路某標段右側邊坡原設計為三級邊坡，一級坡率為1∶1，其余為1∶1.25，最大坡高為25.78 m，屬于路塹挖方邊坡。按照高度劃分＜30 m，屬于一般挖方，所以采用拱形骨架植草防護形式進行防護。

施工按照設計坡率施作，同時采用預制拱形骨架防護。在施工過程中，第三級坡頂產生貫通裂縫“圈椅狀”，裂縫長約72 m，坡體后部與母體脫離，滑坡體厚度為4.2 m，為覆蓋土和強風化層沿節理面、層面形成的順層組合破壞。2016-11-01至2016-12-01期間，該邊坡坡頂開裂并出現繼續擴大的趨勢，坡口線外側40～50 m范圍新增多道裂縫，最大縫寬近2 m，最大開裂深度達5 m，滑坡前緣剪出口在第二級坡坡腳形成，滑坡周界明顯。為了防止裂縫的繼續擴展，施工方已經對主裂縫采用水泥砂漿填覆，2017年1月在最后緣外約5 m處設置了混凝土水溝，防止雨水沖刷造成二次塌方風險。同時在坡腳至第二級平臺位置進行了回填反壓，邊坡滑坡得到了一定的遏制。但是，為了長期施工及以后車輛通過的安全，必須采取更有效更長久的加固方法進行防護。

2 公路邊坡滑坡性質及原因分析

2.1 滑坡的變形特征

目前滑坡后緣主要有三條變形裂縫，裂縫距路線中線85～95 m，裂縫寬度最大約2 m，可探深度＞5 m，延伸長度約125 m，呈弧形展布，后緣裂縫大致走向與邊坡走向近一致，滑坡左右側界已完全與后緣貫通。在滑坡左側淺層滑坡自第二級坡中下部剪出，滑坡前緣出口已回填反壓。

2.2 滑坡的性質和特征

該段邊坡上覆較薄第四系覆蓋層，下伏強-中風化砂巖、炭質頁巖，風化深度大。結合場區地質資料及滑坡變形特征分析，目前滑坡變形主要為強-中風化砂巖，沿順傾層面發生滑動，主滑動方向與高速公路路線近乎正交；主滑動面依附層面、傾角為20°～28°，后緣拉裂面依附節理面、傾角為72°～89°；滑坡前緣即為高速公路路基，滑坡的滑動變形直接影響滑坡區段內高速公路的正常施工?；路譁\層、深層兩層，淺層出口位于第二級坡腳附近，深層出口位于第一級坡腳。該滑坡沿路線切向平均寬度為110.56 m，沿路線長度為100 m，滑體平均厚度為9.5 m，體積為4.5萬m3，屬于小型淺層巖質滑坡。

2.3 邊坡滑坡原因分析

通過對現場邊坡滑坡的勘查，造成山體滑坡的原因主要包括以下幾個方面：

（1）工程地質條件。通過現場調查發現，邊坡所在山體橫坡相對較高，場區地層上覆較薄的第四系堆積層黃土，下伏基巖為砂巖、炭質頁巖。由于地質構造因素的影響，巖層呈單斜狀產出，與路線切向方向為順傾邊坡，層面傾角為20°～28°，相較于邊坡坡率45°來說較緩。砂巖與頁巖泥化夾層發育，巖體節理裂隙發育，并存在泥質充填，在斜坡前緣開挖擾動山體非常容易造成坡體變形和失穩的不良情況。而且第一級坡出露炭質頁巖，形成上硬下軟的坡體結構，從而容易形成軟弱基座，在前緣開挖臨空后有可能造成坡體變形問題。所以，場區地質條件差屬于這次滑坡發生的基礎因素。

（2）人類工程活動。高速公路路線開挖深度處在斜坡前緣地帶，且二級平臺位置處于砂巖與頁巖分界面，形成了高約25 m的挖方邊坡，開挖切削坡腳。在應力重分布的過程中，邊坡及自然坡在重力分布高程中巖質分界面位置產生裂縫；由于風化、降雨等外在因素的影響，裂隙逐漸發育，既有預制拱形骨架防護工程已經無法滿足邊坡穩定要求，導致邊坡變形，進而造成滑坡問題。所以，高速公路施工時因開挖作業而對山體整體穩定性產生影響，是滑坡發生的主要外在原因。

（3）降雨的誘發和促進。由于降水、地表水下滲到坡體，加重了坡體的重度，并導致巖土體特別是層間軟弱夾層和節理面的土體粘聚力等物理力學參數指標下降，同時雨水沖刷加大了裂縫寬度，都對邊坡的穩定不利。因此，施工區域氣象天氣是邊坡產生滑坡的誘發和促進因素。

（4）山體排水不暢通。該段屬于高邊坡地勢，山體兩邊地勢比較高，在該段形成一個低洼的坡底，雨水流到坡底，不斷積累在坡底而不能排出去；長時間的積累使該段的土體液化，土體承載力嚴重下降，無法承受上部山體的重量而發生整體滑坡。因此，山體排水不暢通是此次滑坡產生的另一個主要外因。

3 邊坡滑坡治理設計方案

根據工程地質調查和滑坡的嚴重程度，經過分析、計算和對比，最終采用錨索抗滑樁方案進行高邊坡治理。錨索可以提高邊坡的承載力和剛度，不過一般要對錨索進行預拉提高其強度，提供預拉力的載體就是抗滑樁?？够瑯兑话惴譃槟Σ翗逗投顺袠?，本工程采用端承樁，端承樁主要靠樁底的巖石提供承載力，所以抗滑樁要打入巖石3 m以上，以提供足夠的承載力。抗滑樁可以抵抗側面土體的壓力，防止土體再次發生滑動。

在現有反壓土體上方6 m處開始布置抗滑樁。抗滑樁采用圓截面，樁身直徑為2 m，沿滑坡體下緣直線布置兩排，樁長24 m的35根，樁長22 m的16根，共51根。為保證施工中樁基成孔，防止發生二次滑塌，在距抗滑樁橫向距離16.1 m處設置3排鋼花管并注漿，鋼管深度至中風化基巖層?？够瑯稑堕g縱向距中-中2.25 m，橫向距中-中1.0 m，進入底層基巖5 m。樁身采用C35鋼筋混凝土現澆，樁頂設置1.5 m高帽梁與其他抗滑樁連接形成一個整體，以提高抗滑樁的整體抗剪切能力。在每根抗滑樁樁頭下1.0 m處設1孔預應力錨索，錨索長為25 m，與水平線向下夾角為22°，錨索由4S15.2 mm高強度低松弛的1 860級鋼絞線組成，錨索錨固段長為10 m，鉆孔直徑為130 mm。單束錨索設計錨固力為400 kN，安全系數為1.8。具體布置如圖1所示。

錨索與抗滑樁相結合技術在高速公路邊坡滑坡中的應用/鄭英俊

4 邊坡錨索抗滑樁的施工技術

該高速公路邊坡加固的整個施工順序為抗滑樁→鋼花管→錨索。

4.1 抗滑樁的施工技術

（1）場地清理。對抗滑樁施工范圍內的場地進行平整，方便沖擊鉆或旋挖鉆的到位，然后根據圖紙設計要求放置樁位點，放置誤差范圍在10 cm之內，移動鉆機到指定的點位，并清理樁位周圍的土體。

（2）樁孔成型。根據圖紙設計要求采用鉆機進行鉆孔，將樁孔鉆取到設計長度；鉆孔過程中要檢查是否遇到溶洞或滯水帶，如遇到溶洞及時回填，避免出現塌方，并記錄每天鉆孔的深度；當鉆孔深度達到設計要求，要及時報檢，進行穿錨，注漿避免塌孔。

（3）鋼筋籠制作。為了提供抗滑樁的整體強度和剛度，一般采用鋼筋混凝土樁，所以需要制作鋼筋籠。鋼筋籠通常在工區進行加工，采用立焊法，并在鋼筋籠預留吊放的孔洞，以方便將鋼筋籠運往現場。

（4）混凝土澆筑。樁孔成型并報檢后開始下放鋼筋籠，確保鋼筋籠與孔壁預留一定的保護層厚度，避免鋼筋籠后期過早出現腐蝕。采用C35攪拌站提供的混凝土，運輸至工地后使用混凝土泵送機輸送至樁井口，灌注通過串筒伸至澆筑面1～2 m，施工過程中盡可能做到連續性，并確保符合設計標準，結束時需要對露出地面的抗滑樁采取養護措施。

4.2 鋼花管施工技術

為了減緩在樁頭開孔時樁后土體蠕動，在第一排樁上方16 m處增設3排146 mm×5 mm規格鋼花管注漿，注漿管長16 m，以穿過滑帶土為宜。注漿范圍在8～16 m區域。

（1）鋼花管埋設。對預埋設鋼花管的位置進行平整，預留鉆機擺放的位置，然后對鋼花管的位置進行定位，采用鉆機將鋼花管埋入到邊坡中，并穿過滑帶土。

（2）注射漿液。鋼花管到位之后將水泥漿注入到土體中，注漿范圍為8～16 m區域。

4.3 預應力錨索的施工技術

根據圖紙設計要求，錨索采用預應力方式，以便與抗滑樁形成整體共同受力。預應力錨索工藝流程為：架設鉆機→鉆孔→穿錨安裝錨索→孔內注漿→錨座墊墩、地梁澆筑→錨索張拉及鎖定、封錨。

（1）鉆機到位。明確鉆孔范圍，清理孔位工作面，需要預留鉆機擺放位置，保證鉆機底座處在水平面上，再結合坡度調整鉆機立軸角度。

（2）鉆取錨孔。該工程采用100B輕型潛孔式鉆機干法成孔，鉆孔直徑為130 mm。在鉆孔過程中記錄每個孔的地層變化、鉆進狀態和一些異常情況。如果發生塌孔、縮孔等問題，必須馬上停止鉆進，并迅速實施注漿，以達到固壁效果，當注漿24 h后再繼續掃孔鉆進。鉆孔結束后，清理干凈孔內的沉渣和水體粘滯，以防止水泥砂漿和孔壁巖土體的粘結強度下降。

（3）制作、安裝錨索?，F場選取鋼絞線，切割長度比設計長度長1.2 m，每根錨索由4股鋼絞線組成，選用4S15.2 mm高強度低松弛的1 860級鋼絞線，并認真核對錨孔編號。在錨索端部設置導向帽，并按一定間隔布置定位支架，確保安裝錨索位于錨孔中央。在整個安放過程中錨索要保持順直、不打彎，并留足錨固長度。

（4）孔內注漿。采用水泥砂漿注漿，選用砂漿配比按水∶水泥∶砂=0.5∶1.0∶1.0。砂漿體凝固強度≤30 MPa。注漿采用從孔底到孔口返漿注漿工藝，注漿壓力控制在0.7～0.9 MPa，直到注滿整個錨孔。一般理論注漿量小于實際注漿量，這與錨孔附近巖體的密實度有很大的關系。注漿結束后及時清洗注漿器具，避免水泥漿在注漿器具中凝固，同時記錄實際的注漿量和注漿時間。當砂漿強度滿足設計強度的80%后才能開展下一道工序。

（5）錨座墊墩、地梁澆筑。為便于接下來的張拉作業，應提前根據設計要求制作好鋼筋籠和錨墊板，并架模澆筑錨座墊墩、地梁混凝土。

（6）錨索的張拉鎖定及封錨。首先在抗滑樁樁頂進行鉆孔以便錨索從樁中穿過，然后對錨索進行張拉。張拉分五級進行，每級荷載為設計拉力的20%、45%、70%、95%和105%，每級張拉停留5 min，最后一次張拉停留10 min，并記錄每次張拉的鋼絞線伸長量。預應力達到設計要求后采用OVM15-4型錨具鎖定，并剪除多余的鋼絞線，最后用C30混凝土對錨頭進行封閉。

5 施工效果評價

在梧州至柳州高速公路某標段右側邊坡治理中，通過結合使用抗滑樁和錨索施工技術，并嚴格控制施工過程中每一個環節的施工質量，不僅改善了邊坡土體的受力情況，而且經過了雨季考驗，錨索預應力抗滑樁結構未受到損壞，充分發揮了阻滑抗滑的作用。經過監測發現，滑坡體并未出現變形，處于穩定的狀態，邊坡穩定性良好。

6 結語

本文根據實際工程邊坡發生的滑坡問題進行了深入分析，經過多種方案對比，選取錨索與抗滑樁相結合的技術用于該工程邊坡滑坡的防護中，并對錨索抗滑樁的施工技術進行分析。通過合理應用錨索抗滑樁加固方法，可以加快施工進度，大大提高該工程邊坡防護的質量，滿足高速公路防護規范的要求。

此外，為了保證和提升抗滑樁和錨索施工技術在邊坡治理中的應用效果，在施工過程中，如發現滑坡體處于活動的狀態，在開展作業時需涉及鑿巖爆破巖石、大量抽水時，必須做好監測工作，以防發生護壁混凝土擠壓、斷裂、錯位、樁孔坍塌等事故。

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收稿日期：2022-10-12