胡勝華

(中建材西南勘測設計有限公司，四川 成都 610051)

0 前 言

錨索工程自1950年在國內(nèi)首次應用以來，經(jīng)過幾十年的快速發(fā)展，在我國鐵路、公路、水電、建筑邊坡等工程建設中廣泛應用，在加固工程中具有不可替代的作用。本文根據(jù)某工程實際應用，對錨索工程應用做介紹，供同行在遇到相似工程地質(zhì)條件時借鑒參考。

1 項目概況

某保障房項目場坪開挖形成了34.0～52.0 m工程邊坡。

2 地質(zhì)環(huán)境條件

項目區(qū)屬熱帶雨林溫熱帶氣候，地貌為山間溝谷地貌單元，地勢總體上呈南向北往東西方向傾斜，地面自然坡度一般為20°～35°。場地經(jīng)平整后現(xiàn)狀形成了40°～50°的工程邊坡，屬半土質(zhì)半巖質(zhì)邊坡。建設場地東側(cè)挖方形成高達34.0 m的高邊坡；建設場地南側(cè)挖方形成高達43.0 m的似弧形高邊坡；場地西側(cè)挖方形成高達52.0 m的高邊坡。圖1為場地南側(cè)邊坡照片。

邊坡揭露地層主要有：第四系殘坡積層(Q4dl+el)含角礫粉質(zhì)黏土、下伏元古界瑤山群(Pt1ys)全風化～強風化～中風化片麻巖。

1)第四系殘坡積層(Q4dl+el)。含角礫粉質(zhì)黏土①層：黃褐色，可塑～硬塑，以黏性土為主，含角礫，礫徑0.5～2.0 cm，含量10%～30%，層厚3.0～13.7 m。

2)下伏元古界瑤山群(Pt1ys)全風化～強風化～中風化片麻巖層。全風化～強風化片麻巖②1層：褐黃色、灰褐色，成分以石英、長石、云母等礦物為主，鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，礦物成分蝕變顯著，局部間夾強風化巖塊，結(jié)構(gòu)面不清晰，巖芯呈土狀、砂狀及角礫狀，風化碎塊手可折斷，層厚4.4～14.1 m。強風化～中風化片麻巖②2層：褐黃色、灰褐色，成分以石英、長石、云母等礦物為主，鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙較發(fā)育，礦物成分蝕變較顯著，局部夾中等風化巖塊，結(jié)構(gòu)較清晰，巖芯呈砂狀、角礫狀及碎塊狀，個別呈短柱狀，埋深11.90～21.30 m。

場地位于半坡上，基本無地下水，水文地質(zhì)條件簡單。

圖1 場地南側(cè)邊坡照片

3 邊坡破壞模式分析及穩(wěn)定性分析

根據(jù)邊坡地層分布，上部為第四系殘坡積層，下部為全-強-中風化片麻巖。邊坡存在主要潛在軟弱結(jié)構(gòu)面為第四系含角礫粉質(zhì)黏土層與下伏基巖接觸界面，含角礫粉質(zhì)黏土層較為松散，孔隙率較高，為相對透水層，而下伏基巖為相對隔水層，地下水易沿該接觸帶順坡滲流，軟化該接觸帶巖土，從而形成力學強度相對軟弱帶，邊坡破壞呈折線型破壞；其次，由于全風化層與上部殘坡積層物理力學性質(zhì)相近，受臨空面的影響，邊坡破壞可能在這兩層土中沿最大剪應力面形成圓弧形破壞。計算模型采用折線法或圓弧法。邊坡穩(wěn)定性計算主要巖土參數(shù)的選用見表1。

表1 邊坡穩(wěn)定性計算主要巖土參數(shù)取值表

1)圓弧滑動法計算公式：

(1)

(2)

(3)

2)折線滑動法計算公式：

Pn=0

(4)

P1=Pi-1Ψi-1+Ti-Ri/Fs

(5)

Ψi-1=cos(θi-1-θi)-sin(θi-1-θi)tanφi/Fs

(6)

Ti=(Gi+Gbi)sinθi+Qicosθi

(7)

Ri=cili+[(Gi+Gbi)cosθi-Qisinθi-Ui]tanφi

(8)

4 治理工程設計

1)方案選型分析。

(1)比先方案：初步設計一級邊坡采用錨索+懸臂樁支護，二級邊坡采用錨桿框架梁進行支護，但抗滑樁樁截面達2m×3m，樁長達30m。該方案由于造價高，沒有充分利用下部較好的穩(wěn)定地層，沒有采用該方案。

(2)推薦方案：分三級放坡，充分利用下部較好地層的自穩(wěn)性，一級邊坡采用拱型護坡，二級邊坡采用錨桿框架，三級邊坡采用錨索框架，工程造價低，工期短。最終采用推薦方案實施，工程運營多年以來，邊坡安全。

綜合各部位剩余下滑推力，錨索單孔鋼絞線為4束，鉆孔孔徑130mm，錨索與水平夾角取20°。

2)錨固力采用式(2)計算：

Pt=Fl/n[sin(α+β)tanφ+cos(α+β)]

(9)

3)群錨效應復核采用以下公式計算

D=ln(T2×L/ρ)

(10)

4)典型剖面結(jié)構(gòu)設計圖如圖2所示。

圖2 典型剖面結(jié)構(gòu)設計圖

5 主要技術(shù)要求

1)孔徑及孔深。鉆孔孔徑、孔深要求不得小于設計值，要求實際使用鉆頭直徑不得小于設計孔徑(130mm)，實際鉆孔深度大于設計深度50cm。

2)注漿。錨索注漿以形成錨固段和為錨索體提供防腐蝕保護層，另外，一定壓力的注漿可以使注漿體滲入地層裂隙中，起到固結(jié)地層、提高地層力學性質(zhì)的作用。注漿是錨索施工的關(guān)鍵工序之一，其效果好壞將直接影響到錨索的錨固性能和永久性。

錨索注漿采用普通硅酸鹽水泥，注漿采用水泥砂漿，施工配合比經(jīng)試驗比選后確定。水泥砂漿強度不低于30MPa，水灰比0.4～0.5。

為增加漿液的和易性和早期強度，在漿液中摻入適量減水劑和早強劑；為防止水泥砂漿凝固收縮時錨固體與孔壁錨固力的損失，摻入適量膨脹劑；水泥砂漿拌和均勻，隨拌隨用，一次拌和的水泥漿、水泥砂漿在初凝前用完，以保證灌漿達到“早強、高強和高時效”的效果。

一般地層采用一次注漿，采用孔底返漿法，注漿壓力0.5～0.8MPa。遇巖體節(jié)理裂隙發(fā)育、破碎構(gòu)造帶、軟弱巖層，為提高地層錨固力，采用二次高壓劈裂注漿，即第一次注漿材料和注漿壓力與一般地層相同，第二次注漿為高壓劈裂注漿，待第一次注漿4～5h后，采用M30純水泥漿對錨固段進行劈裂注漿，注漿壓力不小于1.5～2.0MPa。

3)錨索張拉及鎖定。當漿體及框格梁達到設計強度的100%后進行張拉，張拉分5次施加，一次取設計值的0.3、0.5、0.75、1.0和1.1倍進行逐級張拉，每級荷載施加后，穩(wěn)定觀測時間不小于10min。張拉荷載嚴禁一次加至鎖定荷載。錨索穩(wěn)定后48h內(nèi)，若發(fā)生明顯的應力松弛，必須進行補償張拉。張拉采用“雙控法”進行質(zhì)量控制，即以控制油表讀數(shù)為準，用伸長量進行校核。

6 總 結(jié)

通過對地質(zhì)條件的分析論證，優(yōu)化設計方案，針對工程地質(zhì)條件采用錨索對建筑邊坡進行支護治理的應用介紹，節(jié)約了大量的資金及縮短工程工期。從項目運營10余年的情況來看，工程安全可靠。工程治理消除了場坪形成的高邊坡對擬建保障房存在的威脅，有效保護人民生命財產(chǎn)安全，對當?shù)厣鐣姆€(wěn)定與發(fā)展和人民群眾的安居樂業(yè)起到了積極的作用，同時可供廣大同行巖土工程人員借鑒參考。

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