王建文 昝伯陽(yáng)

（1.山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 山西太原030024；2.山西省中部引黃工程建設(shè)管理局山西太原030021）

0 引言

已建成的山西省唐河水電站是我省實(shí)施的35 個(gè)應(yīng)急新水源工程建設(shè)項(xiàng)目之一，該工程的實(shí)施，對(duì)緩解靈丘縣工農(nóng)業(yè)缺水矛盾，改善生態(tài)環(huán)境，具有十分重大的現(xiàn)實(shí)意義和極其深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。唐河水電站規(guī)劃建設(shè)中發(fā)現(xiàn)，庫(kù)區(qū)右岸的大（同）-靈（丘）公路（S203 線）的K106～K111 段位于大壩淹沒(méi)區(qū)，需要對(duì)該段公路整體進(jìn)行改線和抬高，綜合勘測(cè)和設(shè)計(jì)方案決定，將該段公路路面抬高并移到唐河南岸的山坡上，路基開(kāi)挖完成后，該段山坡出現(xiàn)裂縫并發(fā)生輕度滑塌。在對(duì)滑坡地質(zhì)資料、變形破壞機(jī)理，計(jì)算模型分析的基礎(chǔ)上，決定采用壓力分散性錨索為主的主要措施對(duì)唐河南岸山坡進(jìn)行加固處理。下面將從地質(zhì)情況、滑坡特征、錨索施工等幾個(gè)方面予以詳述。

1 工程地質(zhì)情況

1.1 地形地貌及巖性

唐河南岸滑坡區(qū)坡腳在30°～35°，山體屬于中低山地區(qū)，地形最大相對(duì)高差可達(dá)115 m，大部分邊坡基巖裸露，岸坡較陡。

滑坡治理區(qū)發(fā)育的地層巖性按照形成順序先后為太古界五臺(tái)群老潭溝組變質(zhì)巖、燕山期侵入巖和新生界第四系松散堆積層[1]。

其中五臺(tái)群老潭溝組變質(zhì)巖，以黑云斜長(zhǎng)片麻巖、黑云角閃片巖（Arwl-2），花崗片麻巖（Arwl-3）為主。燕山期侵入巖主要為變輝綠巖。

第四系松散堆積層分布于唐河河床、河漫灘及階地、山坡、山頂?shù)炔煌孛矄卧?，其中唐河河床、河漫灘巖性屬于全新統(tǒng)（Q4），以卵石混合土及粉土質(zhì)砂層為主，厚度一般為6～10 m。唐河南岸山坡巖性屬于上更新統(tǒng)（Q3），淡黃色低液限粉土為主，厚度很小，多為3～5 m。山頂巖性屬于中更新統(tǒng)（Q2），以棕色低液限黏土為主，厚度不等，一般小于10 m。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造及地震

滑坡治理區(qū)地質(zhì)條件形成過(guò)程中各種地質(zhì)活動(dòng)頻繁，節(jié)理裂隙發(fā)育，形成了復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造。節(jié)理裂隙發(fā)育，主要發(fā)育走向有N75°W、N50°～60°W、N30°W?；轮卫韰^(qū)地處山西強(qiáng)震帶東部，地震活動(dòng)相對(duì)較弱，地震基本烈度為Ⅶ度。

1.3 水文地質(zhì)條件

滑坡治理區(qū)內(nèi)存在以唐河為主要水源的地表水，以及賦存在基巖裂隙和松散巖類(lèi)孔隙中的地下水。據(jù)地質(zhì)鉆孔資料顯示，地下水位標(biāo)高，低于公路標(biāo)高，對(duì)滑坡體沒(méi)有影響。

1.4 坡體物質(zhì)及結(jié)構(gòu)特征

坡體主要由五臺(tái)群老潭溝組黑云斜長(zhǎng)片麻狀、燕山期侵入變輝綠巖脈及殘坡積層組成。由于受多期構(gòu)造活動(dòng)形成的斷層、節(jié)理的影響，同時(shí)受多期次侵入巖體的制約，巖體破碎、完整性差，風(fēng)化深度較大，局部囊狀風(fēng)化深槽處厚度達(dá)十多米；地表出露的巖石風(fēng)化程度較高，為全風(fēng)化和強(qiáng)風(fēng)化層。巖體強(qiáng)風(fēng)化層厚度為15.0～30.0 m。

2 滑坡體基本特征

滑坡體初期實(shí)施過(guò)框架錨桿和坡面掛網(wǎng)噴混凝土封閉的應(yīng)急加固措施，錨桿采用直徑Φ32 mm 的螺紋鋼以及Φ32 mm 的中空錨桿，錨孔直徑Φ100 mm，錨桿深度12.0～26.0 m。

滑坡南北長(zhǎng)約110 m，東西寬約70 m，滑體厚度10～20 m，平均厚度15 m，滑坡體積約10 萬(wàn)m3，滑動(dòng)方向N6°W，屬于中層、中型工程開(kāi)挖型巖質(zhì)滑坡。

急需處理的滑坡后緣位于山坡上部天然氣輸氣管道南側(cè)的截排水溝下方，存在多條東西向及北東向裂縫，寬度集中在1～5 cm 不等，其中最大裂縫寬度達(dá)10 cm?；麦w東側(cè)，發(fā)現(xiàn)縱向裂縫，最大裂縫寬度為2 cm，局部噴射混凝土表面已出現(xiàn)開(kāi)裂和脫落。滑坡體西部、坡腳也有裂縫和噴射混凝土鼓裂現(xiàn)象。經(jīng)模型計(jì)算分析，滑坡體主要受陡傾接力控制，各方向節(jié)理構(gòu)成折線形滑動(dòng)面造成剪切滑動(dòng)破壞。

3 治理工程設(shè)計(jì)

3.1 滑坡整治原則

1）一次根治，不留后患。

2）經(jīng)濟(jì)實(shí)用，施工簡(jiǎn)便。

3）抗滑支擋和減滑加固工程綜合整治:抗滑支擋工程措施先行實(shí)施，快速發(fā)揮作用；減滑工程措施高質(zhì)量控制，充分發(fā)揮邊坡巖土自身強(qiáng)度。

4）考慮全線工程的景觀一致，美化環(huán)境。

3.2 整治措施選擇

滑坡整治工程根據(jù)其發(fā)揮的作用包括減滑工程和抗滑工程。

減滑工程采用預(yù)應(yīng)力錨索加固滑坡體內(nèi)部巖體，掛網(wǎng)噴射混凝土對(duì)滑坡表面進(jìn)行封閉，同時(shí)坡面設(shè)置截水溝，減少地表水、雨水滲入滑坡體內(nèi)。通過(guò)以上減滑工程措施，以達(dá)到改善滑坡體內(nèi)部巖性、土質(zhì)、地下水條件，緩解剪切滑動(dòng)破壞的影響。

抗滑工程則利用布置抗滑構(gòu)筑物來(lái)支擋滑坡體運(yùn)動(dòng)，為滑坡體提供穩(wěn)定支撐。

3.3 錨索、地梁、掛網(wǎng)噴砼設(shè)計(jì)

滑坡體治理根據(jù)不同區(qū)域在不同工況下的加固力計(jì)算[1]，按照區(qū)域劃分為滑坡體上部、中部及底部三個(gè)部分，處理均采用六索的壓力分散型錨索加固，通過(guò)不同的間排距布置，為各區(qū)域提供滿足滑坡加固力要求的水平加固力。各區(qū)域錨索布置見(jiàn)表1。

表1 滑坡體各區(qū)域錨索布置

錨索長(zhǎng)度確定原則為穿過(guò)中風(fēng)化花崗片麻巖地層內(nèi)8 m，由于地勘資料中物探勘測(cè)結(jié)果跟鉆探結(jié)果反映的巖層分界面不一致，鉆探所定的強(qiáng)風(fēng)化花崗片麻巖和中風(fēng)化花崗片麻巖分界面要較物探勘測(cè)測(cè)得的分界面深，出于安全起見(jiàn)，本次設(shè)計(jì)采用的是鉆探所定的強(qiáng)風(fēng)化花崗片麻巖和中風(fēng)化花崗片麻巖分界面，如在施工時(shí)所揭露的地層巖性、滑動(dòng)面（帶）與勘探結(jié)果不符，應(yīng)及時(shí)向設(shè)計(jì)方予以說(shuō)明，在施工期間進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。

錨索之間采用截面積50 cm×50 cm 地梁連接，鋼筋網(wǎng)采用Φ6 的鋼筋制成，噴砼分兩層施工，每層厚6 cm。截水溝采用倒梯形斷面，排水溝采用矩形斷面，采用漿砌片、塊石砌筑，在陡坎或者落差較大的地段采取多級(jí)跌水坎的結(jié)構(gòu)形式。

4 錨索的施工

4.1 施工準(zhǔn)備

開(kāi)工前，工程技術(shù)人員應(yīng)充分理解設(shè)計(jì)意圖，熟悉設(shè)計(jì)圖紙，并向全體施工人員進(jìn)行技術(shù)交底。

4.2 施工順序

第三級(jí)（底部）、第二級(jí)（中部）斜坡錨索施工完后才可進(jìn)行第一級(jí)（上部）斜坡錨索施工和天然氣管道上方削坡卸載的工作。

4.3 施工測(cè)量放線

利用全站儀將施工圖中設(shè)計(jì)的錨索點(diǎn)位進(jìn)行測(cè)量放線，并在滑坡坡面對(duì)確定的錨索點(diǎn)位進(jìn)行標(biāo)記和編號(hào)，錨索點(diǎn)位的允許偏差控制在±50 mm。

4.4 成孔

鉆孔是錨索施工中控制工期的關(guān)鍵工序，采用風(fēng)動(dòng)式鑿巖機(jī)，鉆孔孔徑Φ130 mm，方法采用干鉆，嚴(yán)禁水鉆。由于坡體比較破碎普通風(fēng)鉆存在塌孔和埋鉆事故，經(jīng)試驗(yàn)本次鉆孔施工采用跟管鉆進(jìn)的鉆孔工藝:套管前部加工跟管管靴，鉆進(jìn)采用沖擊器加擊管器一體的風(fēng)鉆形式，在鉆進(jìn)過(guò)程中套管同時(shí)跟進(jìn)，鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，繼續(xù)穩(wěn)鉆，保持3～5 min。鉆孔工序結(jié)束后，為保證灌漿效果，保證后續(xù)水泥砂漿灌漿時(shí)與巖體的粘結(jié)強(qiáng)度，利用高壓空氣（風(fēng)壓0.2～0.4 MPa）吹孔，對(duì)成孔中的巖分、水及其他雜質(zhì)進(jìn)行清理。為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)孔深是否符合實(shí)際地質(zhì)情況，采用自行研制的ZKDS-2 型鉆孔電視設(shè)備對(duì)對(duì)底部滑坡體部位進(jìn)行精確掃描，經(jīng)主要分段區(qū)抽取3%孔檢查發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)孔深和實(shí)際地質(zhì)情況基本吻合，故未對(duì)設(shè)計(jì)孔深進(jìn)行變更。

鉆孔工序完成后，為避免成孔長(zhǎng)時(shí)間擱置形成袒孔，應(yīng)在24 h 以?xún)?nèi)安裝錨索桿體并進(jìn)行注漿。

4.5 錨索制作、安放

1）錨索材料選用高強(qiáng)度、低松弛無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線，為了準(zhǔn)確區(qū)分錨索外露段、自由段、內(nèi)錨固段三個(gè)單元，在錨索體各段頂部分別采用三種顏色予以區(qū)分，錨索技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為270 級(jí)，直徑Φ=15.24 mm，極限強(qiáng)度1 860 MPa。鋼絞線各段長(zhǎng)度根據(jù)設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)格控制，誤差控制在±50 mm 范圍之內(nèi)。

2）錨索編束前，要檢查每根鋼絞線是否順直，無(wú)扭曲、死彎、機(jī)械損傷、交叉、油污、銹蝕等現(xiàn)象，一旦發(fā)現(xiàn)上述問(wèn)題，應(yīng)立即處理后才能進(jìn)入下一工序。

3）為保證鋼絞線順直，鋼絞線沿錨索體軸線方向設(shè)置一架線環(huán)，保證錨索體保護(hù)層厚度不小于20mm，錨固段架線環(huán)間距1 m，自由段架線環(huán)間距2 m。

4）安裝錨索前，再次核對(duì)錨孔編號(hào)，確認(rèn)無(wú)誤人工緩緩將錨索體放入孔內(nèi)，用鋼尺量出孔外露出的鋼絞線長(zhǎng)度，計(jì)算孔內(nèi)錨索長(zhǎng)度（誤差控制在50 mm 范圍內(nèi)），確保錨固長(zhǎng)度。下放過(guò)程中應(yīng)避免鋼絞線粘附油脂、泥土等物。注漿管隨錨索安放時(shí)一并準(zhǔn)確放入鉆孔設(shè)計(jì)位置，注漿管底段下放至距孔底10 cm 位置。

4.6 注漿

錨索注漿材料采用水灰比0.4～0.5 的純水泥漿，注漿體強(qiáng)度不低于30 MPa，施工前應(yīng)進(jìn)行室內(nèi)漿液配比試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)，以確定注漿壓力和檢驗(yàn)施工方法及設(shè)備。

注漿過(guò)程中，應(yīng)密切關(guān)注錨固段巖性變化，如在錨固段中發(fā)現(xiàn)強(qiáng)風(fēng)化巖層或豐富的地下水，應(yīng)及時(shí)增加錨固段長(zhǎng)度，并采用高壓劈裂灌漿，加固巖層。

注漿選用檢驗(yàn)合格的原材料，并嚴(yán)格按照配比要求拌合均勻，利用注漿孔底進(jìn)行返漿灌注，觀察孔口漿液變化，灌注過(guò)程中嚴(yán)禁抽拔注漿管?？卓谝绯鰸{液后，觀察漿液高度變化，若漿液出現(xiàn)回落，應(yīng)立即對(duì)注漿孔進(jìn)行補(bǔ)漿灌注，直至孔口漿液飽滿穩(wěn)定。漿體未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%前，不得在桿體端頭施加外力，影響灌漿效果。

為保證注漿管路通常，應(yīng)在注漿前及間歇時(shí)間長(zhǎng)重新灌注前，應(yīng)采用水貨水泥稀漿對(duì)注漿管進(jìn)行清理和潤(rùn)滑。

注漿過(guò)程應(yīng)認(rèn)真做好現(xiàn)場(chǎng)注漿記錄，漿體強(qiáng)度檢驗(yàn)用試塊的數(shù)量每30 根錨索不少于一組，每組試塊應(yīng)不少于6 個(gè)。

4.7 張拉、鎖定

1）張拉作業(yè)開(kāi)始前，應(yīng)對(duì)張拉機(jī)具設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定，重復(fù)三次取平均值。張拉前，應(yīng)確保錨索注漿段強(qiáng)度和錨墩混凝土強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%以上。

2）錨索張拉按照分次分級(jí)、對(duì)稱(chēng)張拉的原則進(jìn)行。唐河水電站滑坡治理錨索張拉為保證張拉過(guò)程中應(yīng)力均勻，分兩次進(jìn)行張拉，第一次張拉力為預(yù)拉力值的一半，第二次張拉直接張拉至預(yù)定噸位。每次張拉按照張拉荷載不同分五級(jí)，并分別記錄每一級(jí)鋼絞線的伸長(zhǎng)量。具體要求見(jiàn)表2。

3）張拉到位后，即鎖定，機(jī)械切除多余的鋼絞線，嚴(yán)禁電割、氧割，并應(yīng)留長(zhǎng)5～10 cm 的鋼絞線以防滑，錨索鎖定后48 h 內(nèi)，若發(fā)現(xiàn)明顯的預(yù)應(yīng)力損失現(xiàn)象，則應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。

表2 預(yù)應(yīng)力錨索分次分級(jí)張拉要求

5 監(jiān)測(cè)

本次監(jiān)測(cè)采用地表位移監(jiān)測(cè)、測(cè)斜孔、錨索張拉后受力監(jiān)測(cè)三部分，地表位移監(jiān)測(cè)采用高精度全站儀觀測(cè)，測(cè)斜儀采用國(guó)航天科工集團(tuán)三十三所的CX-03鉆孔測(cè)斜儀。

通過(guò)監(jiān)測(cè):地表位移監(jiān)測(cè)由從開(kāi)工到施工結(jié)束后一個(gè)月一直進(jìn)行，錨索張拉前局部滑坡方向位移最大5.5 mm，張拉開(kāi)始后發(fā)生最大8.7 mm 的反向位移，張拉結(jié)束后2 個(gè)月左右趨于穩(wěn)定。測(cè)斜孔中有代表性的2#和錨索施工同時(shí)進(jìn)行經(jīng)監(jiān)測(cè)，在張拉前一月于孔深1 m 產(chǎn)生滑坡方向1.33 mm 的位移，在一月后錨索張拉開(kāi)始，及發(fā)生4.5 mm 的反向位移，且錨索拉力對(duì)巖體的影響深度為8 m，8 m 以下的巖體基本沒(méi)有變化。通過(guò)錨索拉力監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)拉力隨時(shí)間推移產(chǎn)生衰減:在張拉完成后初期7～10 天的初始階段為速降階段，之后為緩降階段，2 個(gè)月后趨于平穩(wěn)。

6 結(jié)語(yǔ)

壓力分散型錨索對(duì)完整性差非常破碎的滑塌巖體的使用無(wú)疑是一種非常有效的處理方案。前期勘察和設(shè)計(jì)需對(duì)滑坡體的深度精確勘探和模型計(jì)算，在施工中嚴(yán)格按設(shè)計(jì)文件要求從底部開(kāi)始、錨索鉆孔跟管鉆進(jìn)、鉆孔電視復(fù)核滑坡體后緣深度，確保施工中的安全。最后通過(guò)對(duì)滑坡體綜合監(jiān)測(cè)，為設(shè)計(jì)提供有效參數(shù)以利于對(duì)將來(lái)的應(yīng)用提供科學(xué)參照。