林喜

（平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)先行實(shí)業(yè)有限公司，福建 平潭 350400）

0 引言

福建省素有“八山一水一分田”之稱，多山、多丘陵、地質(zhì)條件錯綜復(fù)雜，同時(shí)地處東南沿海季風(fēng)氣候，降雨量大、臺風(fēng)天氣常遇，降雨量充沛，洪澇災(zāi)害頻發(fā)。在公路建設(shè)工程中，屬邊坡問題最為棘手。高填深挖、爆破等一系列威脅邊坡穩(wěn)定性的操作，不僅影響到邊坡的底層構(gòu)造，甚至?xí)?dǎo)致滑坡、崩塌、泥石流等邊坡失穩(wěn)破壞現(xiàn)象[1]。

目前邊坡的安全隱患防治往往是通過判斷邊坡的破壞類型，采取唯一的治理措施。這往往造成邊坡防治措施單一，防治效果不佳。福建地區(qū)地層巖性復(fù)雜、降雨量豐富，如何因地制宜設(shè)計(jì)出適合福建地區(qū)土質(zhì)邊坡綜合防治措施是一道難題。在災(zāi)害排查過程中發(fā)現(xiàn)在建邊坡防護(hù)工程出現(xiàn)安全隱患，結(jié)合邊坡的特點(diǎn)，通過二次勘探及計(jì)算分析，采取預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)與現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)物相結(jié)合的防治措施，對該工程進(jìn)行二次處治，有效地提升自然災(zāi)害處治的效果。

1 工程概況

某省道承擔(dān)著繁重的交通運(yùn)輸任務(wù)。近年來由于個(gè)別地段邊坡植被因施工被砍伐修復(fù)不到位、雨水沖刷，導(dǎo)致邊坡不穩(wěn)定，出現(xiàn)滑坡、塌方、落石等自然災(zāi)害。該自然災(zāi)害防治工程施工，起訖樁號為K167+854—K167+972.9，全長118.9m。原設(shè)計(jì)處治方案為坡頂部分按照1∶1～1∶2 進(jìn)行刷坡卸載，采用土工格室植草防護(hù)，部分陡坎處采用掛網(wǎng)噴混凝土支護(hù)，對于刷坡過程中發(fā)現(xiàn)的裂縫和松軟土體采用注漿或黏土夯填處理[2]；第三、四級邊坡均采用兩道混凝土格構(gòu)+坡面植草防護(hù)；第二級邊坡采用拱形骨架+植草防護(hù)；第一級邊坡采用重力式擋土墻。

該邊坡在施工治理過程中由于進(jìn)入雨季，降雨頻繁，邊坡土體浸泡后松散變軟，導(dǎo)致已建成的擋土墻和護(hù)面墻出現(xiàn)開裂變形，且邊坡范圍有所擴(kuò)大，形成高約76m 邊坡，見圖1。經(jīng)實(shí)地勘察和計(jì)算論證，原施工方案已難以保障邊坡的安全性，為確保邊坡不會產(chǎn)生滑坡而造成危害，現(xiàn)對該邊坡重新進(jìn)行二次處治。

圖1 邊坡處治現(xiàn)狀圖

2 邊坡二次處治技術(shù)路線

邊坡工程的二次處治方案設(shè)計(jì)相比一次性處治具有更高要求和難度，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

其一，經(jīng)濟(jì)上，由于財(cái)政的壓力，不能夠?qū)σ淮翁幹芜M(jìn)行全盤拋棄，因此需要盡可能地使用到目前已經(jīng)開展的防治措施；

其二，初始狀態(tài)的判斷，由于已經(jīng)開展了部分的處治措施，對原土體狀態(tài)產(chǎn)生一些擾動，同時(shí)整個(gè)邊坡的現(xiàn)狀較最初狀態(tài)發(fā)生了改變，如何對二次處治的初始狀態(tài)進(jìn)行判斷是二次處治方案選擇的關(guān)鍵；

其三，方案上，二次處治的方案受到現(xiàn)場多種因素的影響，具有局限性，往往僅能夠獲得唯一的解決方案；

其四，施工上，二次處治需要在明確現(xiàn)有邊坡狀態(tài)的前提下施工，在一次處治后的邊坡狀態(tài)不明情況下，二次處治施工的不定因素增加。

2.1 初始狀態(tài)的判斷

為更為準(zhǔn)確地制定二次處治方案，需要對目前狀態(tài)進(jìn)行勘察，主要內(nèi)容包括：

2.1.1 現(xiàn)有結(jié)構(gòu)物的狀態(tài)檢查

通過對已建成的擋墻、護(hù)面墻等構(gòu)造物進(jìn)行外觀檢查，確認(rèn)是否存在因無法抵抗自然災(zāi)害引起的破壞情況。經(jīng)檢查，護(hù)面墻存在因背后不均勻土壓力引起的變形以及沉降開裂情況，擋墻因不均勻沉降產(chǎn)生豎向裂縫以及變形情況。

2.1.2 對現(xiàn)有狀態(tài)補(bǔ)充勘探

通過二次處治補(bǔ)充勘探，觀察新增滑坡面的土體判斷：其一，二、三、四級邊坡以散體狀強(qiáng)風(fēng)化砂巖為主，見圖2；其二，五、六、七級邊坡以全風(fēng)化砂巖為主；其三，邊坡5.30～7.10m 為滑動帶，鉆探過程中漏水嚴(yán)重，巖芯呈松散狀；其四，邊坡下部滑動面為散體狀強(qiáng)風(fēng)化砂巖與碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化砂巖接觸帶。

圖2 三級邊坡表層土體情況判斷

2.2 結(jié)構(gòu)計(jì)算評估

結(jié)合現(xiàn)場勘探結(jié)果，以散體狀強(qiáng)風(fēng)化砂巖與碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化砂巖交界面作為潛在滑動面。采用傳遞系數(shù)法計(jì)算邊坡的下滑力，為滑坡治理提供設(shè)計(jì)推力，在國家規(guī)范和行業(yè)規(guī)范中都將其列為推薦的計(jì)算方法[3]，計(jì)算原理見圖3。

圖3 傳遞系數(shù)法計(jì)算原理

第Ti條塊的下滑力：

第i 塊的抗滑力：

第i 條塊的剩余下滑力：

式（3）中推力傳遞系數(shù)

根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范與勘察報(bào)告，參照經(jīng)驗(yàn)值，此次計(jì)算參數(shù)取值見表1。計(jì)算結(jié)果見表2，結(jié)果表明目前邊坡的現(xiàn)狀存在安全隱患，最大下滑力存在五級邊坡位置，為3164kN/m，穩(wěn)定系數(shù)幾乎小于1.00。

表1 邊坡計(jì)算參數(shù)表

表2 邊坡某斷面各位置最不利各條塊下滑力計(jì)算表

2.3 二次處治技術(shù)方案的選擇

根據(jù)該邊坡的狀況以及土體特點(diǎn)，處治技術(shù)方案分為防水與支護(hù)兩塊，具體技術(shù)路線見圖4。根據(jù)邊坡的特點(diǎn)，可以采用的支護(hù)措施有預(yù)應(yīng)力錨索和抗滑樁。通過對方案的分析對比（見表3），此次邊坡二次加固工程，預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)方案能夠?qū)ν馏w產(chǎn)生主動約束作用，增加不同層級坡面的抗滑阻力，有效地提升抗滑性能和邊坡的穩(wěn)定性。選定作為該工程的二次加固方案，整體方案見圖5。

圖4 處治方案技術(shù)路線

圖5 邊坡二次防治整體方案（圖中道路樁號單位：m）

表3 支護(hù)處治方案比較分析表

表3 （續(xù)）

預(yù)應(yīng)力錨索布置方案主要有：一是四級邊坡布置兩排錨索；二是護(hù)面墻布置三排錨索；三是擋土墻布置一排錨索并設(shè)置相應(yīng)縱梁橫梁，增加墻體、錨索的整體性，剖面見圖6。預(yù)應(yīng)力錨索沿坡面分兩排或三排布設(shè)，縱橫向間距為4.0m，每孔錨索由9 根鋼絞線組成，采用直徑15.24mm、強(qiáng)度1860MPa 的高強(qiáng)度低松弛無黏結(jié)鋼絞線，下傾角20°，錨固段主要設(shè)置在中風(fēng)化砂巖巖層，根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況可部分設(shè)置在碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化層，長度6m，設(shè)計(jì)張拉預(yù)應(yīng)力為750kN，超張拉至850kN。

圖6 預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)方案圖（尺寸單位：cm）

2.4 預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)專項(xiàng)方案

預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)的施工流程包括：錨索成孔—錨索制作—錨索安裝—錨索注漿—錨索張拉—錨索鎖定—錨頭保護(hù)。

2.4.1 鉆孔施工：鉆孔施工是錨索技術(shù)的重要環(huán)節(jié)，需要做好鉆孔位置、深度控制，調(diào)試鉆孔設(shè)備性能，施工長度一般要超過設(shè)計(jì)長度0.5m。對孔體施工中出現(xiàn)如滲水、塌孔、卡鉆等問題要能及時(shí)處理。

2.4.2 錨索制作及錨固區(qū)施工：預(yù)應(yīng)力錨由格梁、自由段、錨固段和安全段四部分組成。采用壓力分散型錨索，采用φ15.24mm 高強(qiáng)度低松弛無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線[4]。錨索注漿以形成錨固段和為錨索體提供防腐蝕保護(hù)層。OVM15-7 錨具、格構(gòu)梁與錨斜托均采用C30 混凝土現(xiàn)場整體澆筑固定。

2.4.3 錨索張拉：當(dāng)漿體及格梁達(dá)到施工強(qiáng)度的80%后進(jìn)行張拉。錨索張拉及鎖定分級進(jìn)行，嚴(yán)格按施工要求和操作規(guī)程執(zhí)行。

2.4.4 封孔注漿：注漿做好科學(xué)管控，注漿施工中預(yù)留注漿管，保障空氣被順利排除。封孔施工完成之后，做好必要的砂漿保護(hù)層施工，一般不低于50cm。

3 施工效果評價(jià)

3.1 邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測

施工后，對邊坡開展為期2年的整體穩(wěn)定性的監(jiān)測，整體測點(diǎn)布置見圖7。根據(jù)處治方案，制定對應(yīng)的監(jiān)測內(nèi)容、方法及測點(diǎn)數(shù)量見表4。

表4 整體穩(wěn)定性監(jiān)測內(nèi)容、方法及數(shù)量匯總表

圖7 穩(wěn)定性監(jiān)測測點(diǎn)布置（圖中道路樁號單位：m）

3.2 處治效果評價(jià)

該邊坡工程處治后，經(jīng)歷了2年的監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果如下：

二次加固工程地表存在滑動水平位移，深層位移較小，且隨著時(shí)間推移趨于穩(wěn)定，見圖8、圖9。錨索的有效拉力值也趨于平穩(wěn)，監(jiān)測曲線見圖10。邊坡整體穩(wěn)定性好，排水系統(tǒng)運(yùn)行完善、植被覆蓋率高，沒有發(fā)生異常的結(jié)構(gòu)物變形以及異?；?、沉降、溜方等自然災(zāi)害。經(jīng)竣工評價(jià)，該工程處治效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

圖8 二級平臺深層水平位移測點(diǎn)位移曲線

圖9 四級以上平臺表層位移曲線

圖10 錨索有效拉力曲線

4 結(jié)論

第一，邊坡防治應(yīng)對現(xiàn)場進(jìn)行充分的勘探，做好充足的方案，避免二次處治帶來經(jīng)濟(jì)、人力、資源上的浪費(fèi)；第二，二次處治較一次處治具有一定的局限性，方案選擇具有特定性，施工難度更大、要求更高、風(fēng)險(xiǎn)加?。坏谌?，處治方案的選擇需要考慮一次處治后的結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀、現(xiàn)有結(jié)構(gòu)物的合理利用、安全隱患以及可能存在的施工局限性；第四，預(yù)應(yīng)力錨桿具有主動加固、材料性能發(fā)揮良好、施加預(yù)應(yīng)力增加土體法向應(yīng)力提升抗滑阻力效果顯著，能夠與現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)相互配合提升整體穩(wěn)定性；第五，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果，該預(yù)應(yīng)力錨桿加固法在邊坡二次加固工程中效果好，可以在同類項(xiàng)目中推廣應(yīng)用。