巖土工程中邊坡加固施工技術(shù)

0 前言

巖土工程作為大型工程項(xiàng)目建設(shè)中的基礎(chǔ)工程，其施工質(zhì)量對整個(gè)工程的質(zhì)量、效益有著直接影響。在巖土工程中，邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象較為常見，嚴(yán)重影響巖土工程的安全與穩(wěn)定。隨著城市化進(jìn)程持續(xù)推進(jìn)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，巖土工程面臨的地質(zhì)環(huán)境日趨復(fù)雜。邊坡穩(wěn)定性問題不僅可能誘發(fā)滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，更會對周邊生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生連鎖性破壞。在此背景下，研發(fā)高效可靠的邊坡加固技術(shù)成為當(dāng)前巖土工程領(lǐng)域亟待突破的關(guān)鍵技術(shù)難題。本文基于典型工程案例，系統(tǒng)分析預(yù)應(yīng)力錨索加固技術(shù)的工程應(yīng)用特點(diǎn)，旨在為復(fù)雜地質(zhì)條件下的邊坡治理提供切實(shí)可行的技術(shù)方案，進(jìn)而推動巖土工程行業(yè)的技術(shù)革新與可持續(xù)發(fā)展。

1巖土工程的特點(diǎn)

巖土工程的所處環(huán)境具有不確定性，在空間層面，巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)具有變異性特點(diǎn)，在同一工程場地，不同位置、深度的巖土，其參數(shù)可能存在較大差異。因此，很難精準(zhǔn)描述巖土體的特性。巖土體屬于高非線性材料，應(yīng)力水平不同，其呈現(xiàn)出的變形特性也不同，巖土工程在多種因素的影響下，可能達(dá)到極限狀態(tài)，也呈現(xiàn)出高度非線性特點(diǎn)[1]。巖土工程具有隱蔽性，其基礎(chǔ)施工質(zhì)量、巖土體加固效果等，難以直接檢驗(yàn)出來，一旦出現(xiàn)問題，事后檢測、處理的難度較大。并且，巖土工程具有不可逆性的特點(diǎn)，完工之后很難再對工程進(jìn)行大規(guī)模修改、重建，一旦設(shè)計(jì)或施工中失誤，則會對整個(gè)工程安全帶來巨大影響。此外，巖土工程還具有計(jì)算模型不確定性，由于巖土材料和工程環(huán)境的復(fù)雜性，理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)際工程情況往往存在一定的差異，許多巖土工程問題需要結(jié)合大量的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，表現(xiàn)出理論與實(shí)踐的高度耦合性。

2巖土工程中邊坡加固施工的重要性

邊坡加固是針對穩(wěn)定性不足的邊坡工程所采取的關(guān)鍵技術(shù)措施，其核心目標(biāo)是提升邊坡結(jié)構(gòu)的抗滑移和抗坍塌性能，確保周邊工程設(shè)施的安全可靠[2]。作為巖土工程中的常見結(jié)構(gòu)，邊坡的穩(wěn)定性直接關(guān)系到整體工程安全。邊坡失穩(wěn)不僅會破壞工程基礎(chǔ)，更可能誘發(fā)泥石流、滑坡等次生地質(zhì)災(zāi)害，從而對周邊生態(tài)環(huán)境造成連鎖性破壞，導(dǎo)致生物多樣性下降和生態(tài)系統(tǒng)失衡[3]。通過科學(xué)的加固措施，既能顯著提升巖土體的抗滑性能，又可有效保護(hù)周邊生態(tài)環(huán)境。同時(shí)，邊坡失穩(wěn)帶來的災(zāi)害損失往往涉及巨額的經(jīng)濟(jì)成本，包括搶險(xiǎn)救災(zāi)、工程修復(fù)等后續(xù)投入。因此，實(shí)施合理的邊坡加固工程，對預(yù)防重大安全事故、避免不可逆的經(jīng)濟(jì)損失具有重要的工程價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

3巖土工程中邊坡加固施工技術(shù)的實(shí)踐

3.1 案例分析

在某公路擴(kuò)建中，其中一段降坡形成了坡高19m 、坡度 59^°～70^° 的陡坡。在該公路的北側(cè)，山坡土體發(fā)生滑動，降雨期間有大量雨水沿著坡體滲透其中，導(dǎo)致整個(gè)山體的覆蓋層達(dá)到極限飽和的狀態(tài)。在該工程的坡腳處，由于動土施工導(dǎo)致坡體失穩(wěn)，在山體的多處出現(xiàn)滑動以及張拉裂縫，對行車造成嚴(yán)重影響。在該巖土工程治理中，采取預(yù)應(yīng)力錨索加固的方式，解決邊坡與山體失穩(wěn)這一問題。

3.2 技術(shù)要點(diǎn)

3.2.1預(yù)應(yīng)力錨索布置

在該工程中，采取預(yù)應(yīng)力錨索加固技術(shù)，在開挖成形的公路北側(cè)斜坡上布置98束預(yù)應(yīng)力錨索。錨索孔、垂直間距皆為 4m ，對于臨時(shí)錨索，則采取動態(tài)化設(shè)計(jì)方式，依據(jù)具體開挖地質(zhì)情況，通過分析不穩(wěn)定地塊的實(shí)際狀態(tài)，再確定如何布置臨時(shí)錨索。

3.2.2錨索成孔

在錨孔測放環(huán)節(jié)，應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)圖紙要求，將錨孔位置精準(zhǔn)定位至素樁面，并清晰標(biāo)注錨索開孔的具體點(diǎn)位，須確保位置偏差嚴(yán)格控制在 50mm 以內(nèi)。測放工作完成后進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后，要對錨孔位置逐一編號。

鉆孔作業(yè)時(shí)，需綜合考量錨固地層類別、錨孔深度及孔徑等多方面因素，選用MXL-150D型雙套管鉆機(jī)。場地平整完畢后，在坑底完成鉆機(jī)組裝，利用錨釘對鉆孔基座進(jìn)行加固，隨后將鉆頭對準(zhǔn)錨孔，調(diào)整鉆機(jī)傾角，采用全套管跟進(jìn)鉆孔的方式開展鉆進(jìn)作 。鉆進(jìn)過程中，嚴(yán)禁采用水鉆方式，而應(yīng)采用干鉆工藝，以防止對邊坡巖體產(chǎn)生不利影響。鉆進(jìn)開孔使用偏心鉆頭，若鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，則先進(jìn)行注漿再繼續(xù)鉆孔，注漿壓力控制在 0.1～0.2Mpa ，待水泥砂漿凝固后進(jìn)行掃孔鉆進(jìn)。鉆孔斜率應(yīng)控制在1% 以內(nèi)，鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度后，先持續(xù)穩(wěn)鉆 1～2min 以確保達(dá)到設(shè)計(jì)孔徑，隨后使用強(qiáng)風(fēng)清孔 10min 以上，清孔過程中同步提鉆。成孔后，對孔深、孔位偏差、直徑等參數(shù)進(jìn)行檢查并詳細(xì)記錄。

3.2.3錨索制作、安裝

施工前，嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)要求制作導(dǎo)向帽與架線環(huán)，于內(nèi)錨段與自由段交匯處設(shè)置止?jié){環(huán)。錨索以鋼絞線編束而成，根據(jù)計(jì)算長度進(jìn)行下料，下料長度在鉆孔長度基礎(chǔ)上預(yù)留 1.5m 。外錨段下料時(shí)確保同孔鋼絞線長度一致，用鐵絲將兩端扎緊，并徹底清理鋼絞線表面雜質(zhì)。在內(nèi)錨固段，每 1.5～2.0m 設(shè)置1個(gè)隔離架，采用束線環(huán)固定相鄰隔離架間的鋼絞線扎牢固，隨后串至導(dǎo)向帽尖并用鐵絲固定。自由段鋼絞線先進(jìn)行防腐處理，涂刷一層無氯石油瀝青，待其硬化后再涂刷黃油，套上聚乙烯管并進(jìn)行編號。

錨索安裝前，采用強(qiáng)風(fēng)清孔，隨后緩慢下放錨索與注漿管。若下料過程中遇到阻力，可適當(dāng)活動錨索，以防止扭轉(zhuǎn)。在錨頭位置綁扎橡膠，能避免損傷孔壁，同時(shí)提升下錨效率[5]。在錨索外側(cè)套上定位片，可起到固定作用，防止扭曲。當(dāng)注漿管頭部距孔底剩余 10cm ，且錨索定位止?jié){環(huán)到達(dá)孔口時(shí)，停止下錨。此時(shí)計(jì)算錨孔內(nèi)部錨固長度，將誤差控制在

50mm 以內(nèi)，并檢查排氣管是否暢通，確認(rèn)無誤后開始注漿工序。

3.2.4 注漿

注漿所需砂漿的拌制原料，須經(jīng)檢測合格后方可投入使用。砂料過篩去除雜質(zhì)后，采用機(jī)械拌和方式，將注漿液充分?jǐn)嚢杈鶆颍韬蜁r(shí)間嚴(yán)格控制在3min 以上。選用M40水泥砂漿，并添加 0.5% ~1.5% 的膨脹劑，隨后分2次進(jìn)行注漿操作。首次注漿為錨固段注漿，待其達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，張拉至預(yù)先設(shè)定的錨固力，再開展第2次注漿。注漿選用小泵量的擠壓泵，以泵送方式注入，注漿壓力控制在0.3~0.5Mpa 。當(dāng)漿液溢出孔口時(shí)，需穩(wěn)壓約 10min 后再停止灌漿。整個(gè)注漿過程應(yīng)一氣呵成，中間不得停頓。若孔內(nèi)漿液凝固后未能充滿錨孔，需及時(shí)補(bǔ)漿，要確保鋼絞線完全被砂漿包裹，能起到防銹保護(hù)作用。

3.2.5框架梁施工

依據(jù)測量的具體位置，開挖框架基槽，并綁扎鋼筋，安裝模板。混凝土框架梁包括3根橫梁、2片豎肋，在澆筑時(shí)，使用鋼筋混凝土現(xiàn)場進(jìn)行澆灌，整個(gè)過程應(yīng)一次完成，避免中斷。澆筑過程中，應(yīng)預(yù)埋錨墊板，并在整個(gè)節(jié)點(diǎn)處，加大搗實(shí)力度，增強(qiáng)其穩(wěn)固性。另外，在2個(gè)框架梁中間，應(yīng)設(shè)置伸縮縫，寬為2cm 左右，將木板完全浸入瀝青內(nèi)，然后填入縫隙內(nèi)部。

3.2.6 錨索預(yù)緊

進(jìn)行錨索預(yù)緊作業(yè)時(shí)，首先需將錨索孔口周邊的雜物徹底清理干凈，在錨索外露端精準(zhǔn)安裝千斤頂，確保其軸線與錨索軸線完全重合。隨后，緩慢施加較小的初始力，將力值控制在設(shè)計(jì)張拉力的 10% ~20% 范圍內(nèi)，以此消除錨索安裝過程中產(chǎn)生的松弛，保障各部件緊密貼合，并對錨索的受力狀態(tài)進(jìn)行合理調(diào)整[6]。在施加初始力的過程中，要密切觀察錨索與周圍巖土體是否存在異常變化。若確認(rèn)無異常狀況，則保持初始力 5～10min 。預(yù)緊過程中，需留意錨索的伸長量，將其與理論值進(jìn)行對比，以此判斷錨索是否存在異常情況。若伸長量過大，可能是錨索在孔內(nèi)發(fā)生彎曲所致，應(yīng)及時(shí)查明原因并妥善處理。

3.2.7錨索張拉

在張拉之前，使用小千斤頂，分別對單根鋼絞線進(jìn)行張拉，以保證其受力均勻。接著，按照設(shè)計(jì)要求，分階段逐步增加張拉力。張拉力分為五級進(jìn)行，分別是設(shè)計(jì)錨固力的 25% 、 50% 、 75% 、 100% ？

110% 。在前四級張拉過程中，每一級需穩(wěn)定 2～ 3min ，在最后一級張拉時(shí)，則需穩(wěn)定 20～30min ，以避免出現(xiàn)偏心張拉現(xiàn)象。張拉的同時(shí)，還應(yīng)將鋼絞線的伸長量全部記錄下來。錨索張拉 5～10 天之后，再次使用大千斤頂進(jìn)行張拉，作為補(bǔ)償張拉。同一根縱梁錨索同時(shí)進(jìn)行張拉，要確保壓力穩(wěn)定施加與上升，然后測量其伸長值，并與理論伸長值進(jìn)行對比，若偏差較大則需暫停張拉，要找出具體原因并解決。在整個(gè)穩(wěn)壓過程中，一旦壓力表返回，則對這一級進(jìn)行補(bǔ)償張拉，待其穩(wěn)定之后再開始下一級張拉[7]。

3.2.8錨索鎖定

當(dāng)錨索張拉到設(shè)計(jì)張拉力，并穩(wěn)定保持一段時(shí)間之后，確認(rèn)錨索受力是否正常，若無異常變化，則可鎖定。在鎖定之前，應(yīng)檢查錨具的安裝情況，確認(rèn)錨具與錨索、墊板緊密貼合[8]。接著，使用鎖緊螺母或夾片等專門的鎖定工具，在設(shè)計(jì)位置將錨索鎖定，從而有效抵抗錨索的回縮力。之后，將錨索外露多余部分切除，保留 5～10cm 即可，以避免錨索松動情況的發(fā)生。對于錨具、外露錨索，需在其表層涂抹防腐漆，對其進(jìn)行防腐處理，避免被腐蝕，從而延長其使用壽命，并依據(jù)設(shè)計(jì)要求對其做封錨處理，封錨混凝土強(qiáng)度不應(yīng) 。完成鎖定后，應(yīng)復(fù)查鎖定狀態(tài)，對錨索回縮量進(jìn)行測量，以此判斷鎖定的效果，若回縮量過大，超出可允許范圍，則需重新鎖定。

3.2.9施工檢查

應(yīng)依據(jù)邊坡錨索加固施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對邊坡錨固防護(hù)施工進(jìn)行檢查（見表1)，要確保每一細(xì)節(jié)均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1邊坡錨索加固施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

3.3 實(shí)踐效果

在該巖土工程中，通過采用預(yù)應(yīng)力錨索加固技術(shù)，利用專業(yè)邊坡穩(wěn)定性分析軟件模擬計(jì)算，顯示該邊坡安全系數(shù)從1.05提升到1.35，邊坡穩(wěn)定性得到顯著提高，并且在之后的暴雨等極端天氣下，邊坡未出現(xiàn)失穩(wěn)跡象。同時(shí)，在該工程邊坡上設(shè)置多個(gè)位移監(jiān)測點(diǎn)，利用全站儀、水準(zhǔn)儀等設(shè)備進(jìn)行了監(jiān)測。數(shù)據(jù)表明，邊坡頂部水平位移速率從 5mm 月降至0.5mm 月，垂直位移速率從 3mm 月降至 0.3mm 月，位移變形得到有效控制。此外，采用預(yù)應(yīng)力錨索加固技術(shù)能夠帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。該技術(shù)施工工藝相對簡便，可有效壓縮施工周期，在人力與設(shè)備等資源投入方面實(shí)現(xiàn)成本削減。同時(shí)，該技術(shù)的應(yīng)用顯著提升了工程邊坡的穩(wěn)定性，有效規(guī)避了因邊坡失穩(wěn)可能引發(fā)的工期延誤、修復(fù)等額外成本支出。綜合考量，其經(jīng)濟(jì)效益十分突出。

4結(jié)語

在巖土工程領(lǐng)域，邊坡加固施工技術(shù)的應(yīng)用直接關(guān)乎邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與巖土體質(zhì)量。實(shí)際巖土工程施工時(shí)，需緊密結(jié)合工程實(shí)際，綜合考量地質(zhì)條件、施工環(huán)境等多方面因素，科學(xué)選用適宜的邊坡加固技術(shù)，以此切實(shí)增強(qiáng)邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。本文以實(shí)際巖王工程為依托，采用預(yù)應(yīng)力錨索加固技術(shù)，經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，成效顯著，極大提升了該工程邊坡的穩(wěn)定性。

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