郭雄

（福建省交通建設(shè)工程監(jiān)理咨詢有限公司）

某高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁加固優(yōu)化研究

郭雄

（福建省交通建設(shè)工程監(jiān)理咨詢有限公司）

目前我國(guó)已經(jīng)成為世界上大規(guī)模資源開(kāi)發(fā)的國(guó)家，經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展使得大量高速公路、一級(jí)和二級(jí)公路不斷涌現(xiàn)出來(lái)，高速公路憑借自身的安全、快速、舒適等優(yōu)點(diǎn)在我國(guó)交通運(yùn)輸領(lǐng)域中受到了人們的普遍歡迎。本文在這種背景下，在實(shí)際工程背景下，對(duì)某高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的加固與優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行了深入的分析，以期為同行業(yè)人士的研究提供一些借鑒。

高邊坡；預(yù)應(yīng)力錨索；抗滑樁；加固

近年來(lái)隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，交通運(yùn)輸行業(yè)也得到了高速的發(fā)展，但是高速公路在發(fā)展的過(guò)程中也存在很多問(wèn)題，本文在這樣的背景下結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)邊坡預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的加固與優(yōu)化措施進(jìn)行了分析。

1　工程實(shí)例

場(chǎng)區(qū)屬于某高速公路某標(biāo)段，滑坡點(diǎn)位于ZK140+310～ Z140+550左側(cè)邊坡，邊坡原設(shè)計(jì)為三級(jí)，最高約26m，原設(shè)計(jì)一級(jí)坡率為1：0.75～1：1.25，二級(jí)坡率為1：1.10～1：1.25，三級(jí)坡率為1：1.25，采用普通擋墻加坡面植草防護(hù)。

坡體于2012年9月開(kāi)挖施工，10月上旬開(kāi)挖至第二級(jí)時(shí)，ZK140+520處第二級(jí)坡面附近出現(xiàn)溜塌，該塌方長(zhǎng)約30m，寬約20m，厚約2m，于2013年1月對(duì)滑塌進(jìn)行了清理。2013年2月底受強(qiáng)降雨影響，該段邊坡坡體后側(cè)便道水泥路面出現(xiàn)縱向長(zhǎng)約5m，寬約2～3cm的裂縫，坡面可見(jiàn)斷續(xù)的剪切裂縫。根據(jù)設(shè)計(jì)院對(duì)該段邊坡進(jìn)行補(bǔ)充勘察發(fā)現(xiàn)，ZK140+330～ZK140+560段邊坡坡積碎石土層較厚，顏色雜亂，地質(zhì)較為復(fù)雜，且坡面有地下水滲出，滑坡體主軸長(zhǎng)約190m，寬度約160m，平均深度約25m，滑體約52萬(wàn)m3，處于擠壓蠕動(dòng)階段（見(jiàn)圖1）。

圖1　ZK140+310～Z140+550段滑坡全貌

為確保邊坡穩(wěn)定，經(jīng)四方確定采用預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁防護(hù)形式進(jìn)行加固。

2　預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁加固機(jī)理簡(jiǎn)述

與單獨(dú)的抗滑樁結(jié)構(gòu)相比，預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁加固技術(shù)主要在原普通抗滑樁頂部設(shè)置了一孔或多孔，通過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)錨索復(fù)合支擋結(jié)構(gòu)，不僅減少了成本，同時(shí)原普通抗滑樁的加固性能也得到了極大的提高。這種新技術(shù)最突出的特點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)梁柱結(jié)構(gòu)的改變，進(jìn)而使樁身本身的受力性能得到改善，使其受力機(jī)理與實(shí)際計(jì)算相符合（預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁設(shè)計(jì)計(jì)算情況見(jiàn)圖2），同時(shí)對(duì)滑坡土起到了加固的效果，保證滑坡體的長(zhǎng)期穩(wěn)定。由于這種新型支擋結(jié)構(gòu)具有材料消耗少，造價(jià)費(fèi)用較低，且加固效果好等優(yōu)點(diǎn)，目前在很多滑坡體治理工程中得到了廣泛的應(yīng)用。

圖2　預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁設(shè)計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)圖

2.1預(yù)應(yīng)力錨索受力分析

通常情況下，預(yù)應(yīng)力錨索可以分成拉力型預(yù)應(yīng)力錨索等多種類型，其中拉力型預(yù)應(yīng)力錨索是使用范圍最廣的一種，它主要由錨頭、錨固段等部分裝置構(gòu)成（裝置結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖3）。

圖3　拉力型預(yù)應(yīng)力錨索受力圖

2.2抗滑樁加固機(jī)理分析

與其它樁基相類似，抗滑樁主要承受的是水平的荷載作用，其承受的外力主要有兩部分，其中一部分是樁后土體存在的滑坡推力，而另一部分為樁前的土體抗力。由此來(lái)看，對(duì)樁前后滑坡推力的大小進(jìn)行確定尤為重要，通常情況下可以通過(guò)兩種方法進(jìn)行計(jì)算：①先將整個(gè)截面上存在的滑坡總體推力計(jì)算出來(lái)，然后與不同截面上的滑體厚度相結(jié)合對(duì)每延米的推力進(jìn)行分配；②先將整個(gè)截面劃分成不同且平行的分段，然后對(duì)各平行段的推力進(jìn)行計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果相加就能得到總的推力。從總體上來(lái)看，抗滑樁主要跟是樁與周圍土體之間產(chǎn)生的共同作用，將滑坡體推力傳遞到穩(wěn)定巖層中，通過(guò)穩(wěn)定巖層的錨固作用以及抗力對(duì)滑坡體的推力進(jìn)行平衡（其工作機(jī)理見(jiàn)圖4）。

圖4　抗滑樁工作機(jī)理

3　抗滑樁工程施工工藝分析

3.1施工工序

進(jìn)行樁孔開(kāi)挖并對(duì)護(hù)壁進(jìn)行及時(shí)澆筑→吊裝或者進(jìn)行孔內(nèi)綁扎鋼筋骨→對(duì)超聲監(jiān)管管進(jìn)行埋設(shè)→澆筑混凝土→對(duì)樁身的完整性進(jìn)行檢測(cè)。

一般來(lái)說(shuō)，樁坑開(kāi)挖應(yīng)按照跳二挖一、從兩側(cè)向中間的順序進(jìn)行施工，這樣可以使坡體結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)破壞作用得到減少（施工后的預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁如圖5）。

圖5　施工后的預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁示意圖

3.2施工要點(diǎn)

3.2.1施工前的準(zhǔn)備工作

測(cè)量人員應(yīng)該結(jié)合控制點(diǎn)將樁位控制點(diǎn)放出，由監(jiān)理工程師認(rèn)可之后測(cè)量控制點(diǎn)才能得到使用，并在各控制點(diǎn)設(shè)置標(biāo)志，在施工過(guò)程中應(yīng)定期對(duì)各控制點(diǎn)進(jìn)行閉合檢查，如果有異常情況出現(xiàn)應(yīng)及時(shí)對(duì)其進(jìn)行糾正。樁位施工的高程應(yīng)該將設(shè)計(jì)圖紙作為標(biāo)準(zhǔn)，第一階護(hù)壁上沿標(biāo)高就是樁孔深度的零點(diǎn)，然后按照下面的順序?qū)段贿M(jìn)行控制：樁定點(diǎn)→對(duì)第一階進(jìn)行開(kāi)挖及護(hù)壁混凝土澆筑→定出樁心控制線，沿著樁心垂直的方向?qū)⒅行目刂凭€引出來(lái)，并相應(yīng)的做出標(biāo)記，以便后續(xù)施工時(shí)可以通過(guò)標(biāo)記對(duì)樁心軸線進(jìn)行控制。

3.2.2人工開(kāi)挖成孔

樁孔應(yīng)按照從上到下的順序進(jìn)行逐階的施工，然后進(jìn)行上階的護(hù)壁混凝土澆筑，保證其強(qiáng)度之后才能進(jìn)行下一階的護(hù)壁開(kāi)挖。

（1）樁孔開(kāi)挖

人工開(kāi)挖是樁孔開(kāi)挖的主要施工方式，并將電動(dòng)和氣動(dòng)工具作為輔助性機(jī)械，如果樁內(nèi)地層相對(duì)軟弱，可以對(duì)風(fēng)鉆等設(shè)備進(jìn)行使用。進(jìn)行孔內(nèi)施工時(shí)，應(yīng)在孔口四周對(duì)安全防護(hù)欄桿進(jìn)行設(shè)置，在起吊重物的過(guò)程中，井下的施工人員一定要適當(dāng)躲避，并發(fā)出起吊聯(lián)系信號(hào)。對(duì)使用軸流鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行送風(fēng)，隨時(shí)對(duì)井下的二氧化碳、瓦斯等含量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在開(kāi)挖的過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)井內(nèi)有滲水現(xiàn)象，應(yīng)一邊排水一邊施工，在孔口搭建雨棚，以便可以在雨天正常施工，保證施工的連續(xù)進(jìn)行。在成孔之前還要進(jìn)行地質(zhì)驗(yàn)槽，如果發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)勘察資料存在不相符的現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)與設(shè)計(jì)人員取得聯(lián)系，以便可以展開(kāi)動(dòng)態(tài)的設(shè)計(jì)與施工。

（2）護(hù)壁鋼筋安裝

抗滑樁需要隨開(kāi)挖隨護(hù)壁，在施工過(guò)程中護(hù)壁的結(jié)構(gòu)通常為斜階形，每一階完成開(kāi)挖之后，應(yīng)由施工人員對(duì)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求進(jìn)行檢查，然后安裝護(hù)壁鋼筋。一般來(lái)說(shuō)，護(hù)壁鋼筋都是在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行集中操作的，將單根鋼筋彎折成型之后將其搬至樁孔中，并進(jìn)行電弧焊搭接。

（3）安裝模板及護(hù)壁混凝土澆筑

完成護(hù)壁鋼筋安裝以后應(yīng)由監(jiān)理員進(jìn)行檢查，待檢查合格之后才能展開(kāi)護(hù)壁模板安裝。使用鋼模板拼制成模板，用插銷連接，并用鋼管橫撐進(jìn)行加固，這樣就可以對(duì)樁孔尺寸符合設(shè)計(jì)要求進(jìn)行保證。

3.2.3樁身鋼筋籠制作

成孔完成之后應(yīng)由監(jiān)理人員與設(shè)計(jì)人員對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢查，待檢查合格之后才能展開(kāi)后續(xù)施工。因?yàn)榭够瑯豆こ讨行枰庸さ匿摻顢?shù)量相對(duì)較大，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)專門鋼筋進(jìn)行布置，進(jìn)行集中的加工。焊接時(shí)還要在孔內(nèi)搭設(shè)工作平臺(tái)，由現(xiàn)場(chǎng)指揮人員對(duì)井內(nèi)外的施工進(jìn)行統(tǒng)一的指揮。

3.3施工中可能遇到問(wèn)題及處理方法

3.3.1抗滑樁孔內(nèi)涌水處理

因?yàn)榈叵滤容^豐富，在開(kāi)挖過(guò)程中地下水可能會(huì)向孔內(nèi)滲流，這時(shí)如果水量不大可以用水桶提水進(jìn)行處理，如果水量較大，應(yīng)該利用潛水泵進(jìn)行排水，并在涌水段加大力量開(kāi)挖，使用高強(qiáng)度的混凝土，對(duì)孔壁的穩(wěn)定進(jìn)行保證。

3.3.2樁井壁坍塌處理

如果樁井開(kāi)挖到滑動(dòng)帶附近，樁井圍巖容易出現(xiàn)坍塌的現(xiàn)象，這時(shí)應(yīng)該采用緊跟護(hù)壁、小段挖、多次循環(huán)的開(kāi)挖方式，在有裂縫出現(xiàn)的護(hù)壁面打入鋼釬，對(duì)井壁進(jìn)行加固。另外，如果在小段開(kāi)挖過(guò)程中遇到局部坍塌的現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)通過(guò)壓砂包、打鋼釬的方式防止坍塌面積擴(kuò)大。

3.3.3預(yù)應(yīng)力錨索的主要問(wèn)題及處理

預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)在已經(jīng)相對(duì)成熟，在很多領(lǐng)域中都有應(yīng)用，尤其是邊坡加固領(lǐng)域中的應(yīng)用更為廣泛，但是在施工過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到一些問(wèn)題，例如預(yù)應(yīng)力衰減、鋼絞線腐蝕等，如果在施工過(guò)程中遇到這些問(wèn)題，應(yīng)與施工實(shí)際情況相結(jié)合，采取合適的方式對(duì)其進(jìn)行解決。

4　結(jié)束語(yǔ)

（1）本文滑坡治理工程案例運(yùn)用預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁加固方案，自施工完成至今已經(jīng)歷兩三年的雨季、臺(tái)風(fēng)季節(jié)考驗(yàn)，滑坡體及周圍未出現(xiàn)新的變形和裂縫跡象，達(dá)到了“一次根治、安全穩(wěn)妥、施工簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)合理”的目的。

（2）預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁支護(hù)的結(jié)構(gòu)形式與受力都非常合理，抗滑樁樁身插入穩(wěn)定層后，在錨索的作用下樁身內(nèi)力在一定程度上大大降低，將其材料強(qiáng)度充分發(fā)揮出來(lái)，極大地提高邊坡的穩(wěn)定性，現(xiàn)在已經(jīng)在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。

本文在具體的工程背景下，從預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁加固機(jī)理、抗滑樁工程施工工藝兩方面，對(duì)高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的加固優(yōu)化展開(kāi)了一系列的分析與研究，供大家參考。

[1]梁俊勛，盧玉南，許英姿.豎向預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].工程勘察，2010（1）：529～533.

[2]楚小剛，王引生.大型厚層滑坡多錨點(diǎn)預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].施工技術(shù)，2011（1）：98～100.

[3]陶連金，沈小輝，王開(kāi)源，魏云杰，王文沛.某大型高速公路滑坡穩(wěn)定性分析及錨樁加固的模擬研究[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2012（2）：259～265.

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1673-0038（2015）22-0238-03

2015-5-16