高工天滑坡综合治理与施工

2011-04-13冯国卫

山西建筑 2011年2期

冯国卫

1 工程概述

崇遵高速公路第五合同段K 25+190～K 25+320段路基，位于高工天古滑坡体边缘，边坡高度为 40m～50m不等。原设计边坡坡度1∶0.5，每8m一级，每级边坡之间设2m宽碎落台。边坡防护形式采用预应力锚索与地基梁结合防护，坡面采用普通砂浆锚杆挂网喷射混凝土防护。地基梁长度分为 13m和 18m两种，纵向间距2.7m，采用C 30钢筋混凝土。每根地基梁采用3根或4根锚索索固，根据地质情况，锚索长度18m～27m不等，锚固段长度 9m，锚孔倾角 15°。设计要求边坡施工一级一级开挖，开挖完成一级防护一级。

施工单位于 2003年 10月份开始施工，于 2004年 4月底完成大部分锚索和地基梁及喷射混凝土工程。2004年 5月份，两次大暴雨后，坡面喷射混凝土出现裂缝，坡顶出现开裂，裂缝与路线交角约 50°。随后一两天内裂缝开裂加快，出现与路线斜交 50°下滑，部分地基梁拉断，锚索全部失效，古滑坡体激活，形成新滑坡体。经初步勘察，已经滑塌部分呈撮箕形，体积在 10万 m3左右，滑坡裂缝后缘呈陡壁状，且为碎块石堆积层。若已滑动部分继续向路线方向滑动，失去对整个坡体的反压作用，可能使后缘坡体发生更大滑动。

2 滑坡体产生原因分析

设计单位对古滑坡体重新进行地质钻探，经地面地质调绘及钻探资料分析，K 25+190～K25+320左侧为一古滑坡体，滑坡体规模大。滑坡舌为现已开挖的路基部分，滑坡鼓丘位于现防护坡面，滑坡台阶为坡口以上的平台，滑坡后缘已被崩塌岩堆覆盖，属顺向坡。该古滑坡体在路基开挖前较稳定。经调查，约 80年前，由于山洪等原因出现过一次滑动，但滑动规模较小。

新滑坡体形成机理分析:

1)该古滑坡体在长时间的蠕滑后，已形成相对稳定状态，然而路基开挖后，形成新的临空面，破坏了坡体的平衡。虽然设计采用锚索及地基梁，边坡喷锚等防护措施，但滑坡体下滑方向并不与路线方向垂直，锚索不能充分发挥锚固作用。

2)该滑坡体表面覆盖层较厚，主要分为两层，上层为块、碎石砂砾及粘土堆积物。下层为砂岩、砂质泥岩块石组成。由于坡面堆积物较松散，锚索按照设计张拉后，经过一段时间，受张拉力作用，地基梁下陷，致使锚索出现部分拉力失效，从而不能抵抗滑坡体下滑力。

3)滑坡体上方为水稻田，加之 5月份两次连续强降雨，地表水排泄不畅，雨水沿松散的碎块石下渗，使古滑坡体形成新的软弱滑动面，诱导或触发滑坡的形成。

3 滑坡治理设计

3.1 地质勘察

地质勘察共施钻 15个，经过对芯样分析，滑坡体为残坡积层、古滑坡堆积层及下伏基岩组成，其中残坡积层主要由块石、碎石砂砾及粘土组成，直径20mm～1 500mm不等，中间粘土含量10%～90%，厚度0.8m～4.0m，较为松散;古滑坡、崩塌堆积层由砂岩、砂质泥岩块石组成，层间夹少量粘土，块石直径 200mm～4 000mm，含量约55%～90%，层厚为2.0m～29.0m。该层底部为紫色砂砾粘土、含砂质泥岩及砂岩风化残块，厚度0.5m～3.0m，为主滑动面。

3.2 滑坡治理设计要点

此滑坡体体积较大，如采用单一治理方案无法根治。根据地质勘察结果，结合实际情况，治理采用抗滑桩支挡防护、井字梁锚索防护、花管注浆防护及防排水、坡面植草等防护措施相结合的方案。

3.2.1 防排水

该滑坡体滑动产生原因最主要为裂隙水，特别是坡顶上水田，常年对滑坡体产生影响，为此，解决渗水问题为首要问题。排水采用防排结合，主要有:

1)由业主协调，对坡顶上面水田进行改造。改为旱田，以减少水对坡面的影响。

2)在坡顶处设计水沟，与原截水沟相连，防止坡角上水流冲刷及灌入滑坡体。

3)在滑坡体裂缝以后设置纵向渗沟，将坡体内地下水排入截水沟内，防止后缘坡体发生更大范围的坍塌。

3.2.2 花管喷锚

为防止地表水沿滑坡体上缘渗入，造成新的滑动，滑坡体上缘部分坡面采用花管(土钉)注浆防护，外面挂网喷射混凝土。花管采用外径33.5mm普通钢管，长10m，间距1.2m，呈正方形布置。花管注浆压力不小于 0.8MPa，注浆采用525纯水泥浆。花管(土钉)大样图见图1。

3.2.3 抗滑桩、挡墙支挡防护

根据地质勘察结果及滑坡体的大小进行推力计算后，确定采用两排抗滑桩防护。第一排设置于距路基边缘 16.7m处，与左侧路线方向呈 47°角，垂直于主滑动面，共设置 9根，抗滑桩截面尺寸为2m×3m，桩间距为 4m，由地勘确定桩长20m。第二排设置于路基边缘，分为A型和B型桩。A型桩4根，垂直于主滑动面方向设置，抗滑桩截面尺寸为2m×3m，桩间距为4m;B型桩平行于路线方向设置，共 13根，抗滑桩截面尺寸为 2m×3m，桩间距为4m。根据地形在K 25+190～K 25+211.5位置设置抗滑挡墙，挡墙墙高6.0m。

3.2.4 预应力锚索及井字梁

顺主滑动面及路基面方向，设置两排井字梁锚索，以稳定边坡。井字梁9.8m×9.8m，梁体宽度为80mm。十字交叉处采用锚索拉紧。每孔锚索采用 7根 φ15.24mm钢绞线构成，锚固段长度为 9m。钻孔孔径 135mm。锚索孔内自孔底一次性压满水泥砂浆，浆体强度不小于25MPa，注浆压力不小于0.15MPa，锚索自由段采用防护油及塑料管隔离。锚索最终设计施加张拉力为1 500 kN，张拉为两次四级张拉，每级间隔时间 30min，每级拉力为375 kN。

3.2.5 坡面防护

在该段滑坡路线的切割坡面上采用挂网喷射混凝土防护，在侧向坡面上采用喷播草籽进行绿化防护。

4 滑坡治理施工要点及存在问题解决方案

高工天滑坡治理施工要点主要有:1)花管(土钉)注浆施工。2)井字梁锚索施工。3)抗滑桩施工。在施工过程中存在如下问题:1)花管及锚索施工中成孔困难，存在塌孔问题。2)花管及锚索注浆过程中由于裂隙发育，浆液无法注满。3)井字梁施工完毕张拉前，存在蠕动及张拉时下陷问题。针对以上存在的问题，制订了相应的解决方案。

4.1 成孔问题

由于滑坡体表层较为松散，在成孔过程中多次出现塌孔现象，特别是最初 3m～4m左右极易塌孔，为保证成孔质量及施工速度，针对花管及锚索各自成孔要求，分别采取如下措施。

4.1.1 花管成孔

施工初期采用普通钻杆，钻进速度慢，且易塌孔。后采用螺旋钻杆，十字钻头，加快了施工速度，缩短了成孔时间。但部分孔眼仍然出现塌孔。对于此类塌孔孔眼，直接将花管套在钻机上钻进，然后边注浆边退出，待 24 h后重新采用钻杆钻进，从而避免出现塌孔。

4.1.2 锚索成孔

由于锚索要求孔径较大，设计为135mm，更易塌孔。为保证施工进度，最终决定采用以套管护壁成孔代替裸眼成孔。根据地勘资料及现场施工机具，采用 3m长φ140mm套管。钻机采用MD-50型锚杆钻机及相应的跟管钻具，利用气动潜孔锤的冲击功对钻头做高频冲击的同时，经连接在钻头上方的专用接头，对套管靴产生高频锤击，使套管随钻头同步下入。当套管进入设计深度后，反向转动钻头，钻头便随钻杆一起从套管中提出钻孔。

4.2 注浆渗漏问题

由于该滑坡体大部分为块、碎石及粘土组成，裂隙发育。如果采用设计要求一次完成注浆，注浆数量很大，且无法注满。最终采用二次注浆完成。

首先在锚索制作时预埋两根注浆管，一根为活动管，可以拔出;另一根为固定管，其中锚固段每隔 1m开两个注浆孔。注浆时先使用活动注浆管，采用常压注浆，注浆压力控制在0.2MPa，边注浆边拔出活动管，拔出速度控制在注浆液扩散半径达到0.5m左右，浆液加入1%速凝剂。一次注浆完成后待 24 h，开始二次注浆，注浆按照设计要求的压力完成。