滑坡整治中抗滑桩与锚索框架梁联合支护的应用

刘京学

(中铁三局集团太原勘测设计研究院有限公司，山西太原 030001)

滑坡整治中抗滑桩与锚索框架梁联合支护的应用

刘京学

(中铁三局集团太原勘测设计研究院有限公司，山西太原 030001)

根据工程实例，研究了工程地质与水文地质状况，分析了滑坡的病害特征及形成原因，并介绍了抗滑桩和预应力锚索框架梁联合支护体系的设计方案和施工工艺，以供类似工程参考借鉴。

滑坡，抗滑桩，锚索框架梁，支护

1 工程概况

某铁路专用线K32+000～K32+150段铁路为填方路基，建在古滑坡的后缘。滑坡在空间上形成圈椅状地形，滑坡周界明显，平面形态呈舌状，右侧边界为一小型冲沟，左侧边界为稳定基岩，滑坡轴线与铁路路基基本垂直。滑坡长140 m，宽50 m～85 m，滑坡体厚度1．0 m ～19．6 m，滑坡体体积约为 15．7×104m3。滑坡后缘陡壁地形坡度介于37°～42°，滑体坡度在10°左右，滑体上发育有两个小型滑坡鼓丘和两个积水洼地。

2 工程地质和水文地质状况

2．1 工程地质

滑坡体分为古滑坡体和路堤填土。古滑坡体主要由第四系全新统滑坡堆积物层粉土层及粉质粘土层组成，岩性特征如下：粉土层，褐黄色，湿，中密，干强度及韧性低，具中等压缩性;粉质粘土层，棕红色，可塑状态，干强度及韧性中等，具中压缩性。

路堤填土岩性特征可划分为3层，分述如下：第①层为碎石灰土，褐黄色～褐红色，成分包括粉土、白灰、少量碎石等，较为密实;第②层为碎石填土，灰色，成分主要为碎石，中密，母岩为灰岩，中等风化，呈棱角状，一般粒径3 cm～6 cm，粗砂充填，局部有水泥块;第③层为素填土，棕红色，岩性为粉质粘土，软塑～可塑状态，干强度及韧性中等，具中压缩性。

2．2 水文地质

工程所在地地下水包括上层滞水和孔隙潜水。上层滞水主要分布在4号，8号，15号钻孔附近地段，其中4号，8号钻孔附近地段上层滞水埋深为地表下3．00 m～3．26 m，含水层主要为碎石灰土层、碎石填土层，素填土作为相对隔水层，接受大气降水入渗补给;15号钻孔地段上层滞水埋深为地表下2．30 m，含水层为上第三系上新统粉质粘土，接受大气降水入渗补给，以铝土页岩层作为相对隔水层，这层滞水是由于构造原因而存在。

孔隙潜水在本区域广泛分布，含水层主要为上第三系上新统粉质粘土及滑坡堆积层包含粉土层和粉质粘土层，以铝土页岩层作为相对隔水层，接受大气降水入渗补给及地下水侧向径流补给，潜水埋深为地表下0．99 m～29．1 m，铝土页岩层的隔水作用对滑坡产生具有控制意义。

3 边坡滑坡产生原因分析

3．1 地层岩性是滑坡形成的根本条件

本工程滑坡滑体组成物质为人工填土及古滑坡堆积体，滑坡类型属于人工填土—古滑坡堆积体滑坡;滑坡滑动面主要位于粉质粘土与下覆铝土页岩接触面，滑带土均已经饱和，并具有明显的挤压或揉皱层理。自然状态下坡体处于基本稳定或欠稳定状态，安全储备不足。修建铁路时，路堤填土，致使古滑坡局部加载，稳定度越来越低，终于导致蠕动滑移。

3．2 地下水的影响

原古滑坡后缘有泉水出露，修建铁路时，仅考虑了地表水排水而忽略了地下水的排水问题，导致地下水水位壅高，软化土体。相关部门曾经对此处滑坡简单治理过，在路堤坡面下方注浆，注浆硬化后截断地下水下渗，导致水位不断上升。

3．3 连续降雨的影响

当年降雨量超过多年平均年降雨量。大量连续而集中的降雨，渗入岩土体中，改变了岩土体的物理力学性质，使滑带土软化，强度降低，抗滑力减弱。同时大量的降雨又产生较大的动水压力，降低了坡体的稳定性。

4 线路设计方案比选

4．1 清除滑坡体

如果考虑清方减载是可以减小滑坡推力的，从而可以减小支挡工程的数量。但由于滑体地貌为平缓台地，自然坡度约10°，清方不但会产生大量弃方，并可能使滑坡向后牵引发展，易引起后部老滑坡体复活变形，所以该滑坡不具备刷方减载条件。

4．2 支挡工程方案

支挡工程结构形式选择取决于滑坡推力大小，滑面埋深和施工条件。当滑坡推力小于300 kN/m，滑动面埋深小于2 m～3 m时，可用抗滑挡土墙。当滑坡推力为300 kN/m～1 000 kN/m时，采用普通抗滑桩或锚索抗滑桩。滑坡推力为1 000 kN/m～2 000 kN/m时，最好采用锚索抗滑桩以减小桩身截面和埋深。更大的滑坡推力，则需设两排桩，或桩与锚索框架共同抗滑。

此滑坡滑面埋深1．0 m～19．6 m，各断面滑坡推力范围为1 249 kN/m～2 298 kN/m，因此设计方案采用抗滑桩与锚索框架梁联合支护的方式。

5 滑坡治理方案设计

5．1 抗滑桩

为抵挡滑坡推力，在K32+018～K32+110段路堤右侧距线路中线28．2 m～30．8 m处坡脚上设置一排抗滑桩，桩截面为1．8 m ×2．6 m，桩长为16 m，桩的长边方向为80°，共计15 根。抗滑桩采用C30钢筋混凝土现浇。

5．2 锚索框架

为防止滑体从桩顶剪出，减少对抗滑桩的滑坡推力，在K32+ 018～K32+145段路堤右侧桩顶以上坡面上设置20片预应力锚索框，每片框架由2根竖梁和3道横梁连接而成，框架的竖梁和横梁截面均为0．6 m×0．7 m，框架所在坡率为1∶2，框架完全嵌入坡面，采用C25钢筋混凝土现浇。每片框架6个节点处设置预应力锚索，锚索长度19 m～34 m，锚索竖向间距3 m，沿坡面方向间距3 m，锚索倾角为28°;每孔锚索由6根φS15．24 mm高强度、低松弛的1860级钢绞线组成，锚索锚固段长为10 m，钻孔直径为130 mm。

5．3 排水工程

为截断山体内侧向路堤侧汇集的地下水，在路基左侧靠山体方向地下设置一道盲沟。盲沟高5 m，总长149 m，在终点处通过既有涵洞排走。既有涵洞出口处接长明渠，将水引至滑坡体外侧。明渠长70 m，排水纵坡为10%，采用M10水泥砂浆砌MU30片石砌筑。为疏干铁路路堤中地下水，在抗滑桩顶0．4 m处框架间设置一排φ110 mm仰斜排水孔，孔内置φ90 mm透水软管，长30 m，孔间距3 m，仰角6°，共计40孔。

6 施工工艺

6．1 抗滑桩

抗滑桩施工流程：测放桩位→清理并稳固桩孔附近坡面→施工抗滑桩锁口→开挖一节桩孔→绑扎护壁钢筋→支模→浇筑护壁混凝土→开挖下一节桩孔→重复上面三道工序直到设计标高→封底混凝土→绑扎桩身钢筋→浇灌桩身混凝土→养护。

1)抗滑桩施工前应先将桩位附近边坡或表层易滑塌部分予以清除，并做好桩位附近地表水的拦截工作。

2)抗滑桩应跳桩分节开挖，按设计做好锁口盘和每节护壁。每节开挖深度1．0 m，开挖一节，做好该节护壁，当护壁混凝土具有一定强度后方可开挖下一节，护壁各节纵向钢筋必须焊接，禁止简单绑扎。

3)浇筑护壁混凝土时，必须保证护壁不侵入桩截面净空以内。桩坑开挖过程中应随时校准其垂直度和净空尺寸。

4)桩坑挖到设计标高后进行验槽、保证封底混凝土厚度。桩身混凝土应边灌注、边振捣，全桩混凝土应不间断一次完成。

6．2 预应力锚索

1)框架锚索设计荷载660 kN，锁定荷载600 kN，张拉分五级进行，分别为锁定荷载的0．25 倍，0．5 倍，0．75 倍，1．0 倍，1．1 倍。

2)锚索孔位测放力求准确，偏差不得超过±1 cm，钻孔倾角允许误差±2°;考虑沉碴的影响，为确保锚索深度，实际钻孔深度要大于设计深度1．0 m。

3)锚索造孔禁止开水钻进，以确保锚索施工不致于恶化边坡岩体工程地质条件。钻进过程中应对每孔地层变化(岩粉情况)、进尺速度(钻速、钻压等)、地下水情况以及一些特殊情况作现场记录。若遇坍孔，应立即停钻，采用注浆等方法进行固壁处理，或可采用跟管钻进，跟管深度应超过滑面或岩层破碎带1 m。

4)框架锚索终孔孔径均为130 mm，成孔后的孔径不得小于该值。钻孔完成之后必须使用高压空气(风压0．2 MPa～0．4 MPa)将孔中岩粉或地下水全部清除孔外，以免降低水泥砂浆与孔壁岩体的粘结强度。

5)锚索孔内灌注水泥砂浆，水灰比0．4 ～0．45，灰砂比1∶1，砂浆体强度不低于30 MPa。采用从孔底到孔口返浆式注浆，注浆压力不低于 0．25 MPa。

6)锚索张拉前必须对张拉设备进行标定。锚索张拉分五级进行，除最后一级需稳定10 min～20 min外，其余每级需稳定5 min，并分别记录每一级钢绞线的伸长量，在每一级稳定时间里必须读锚头位移三次，待锚索预应力没有明显衰减时再行锁定。机具切除多余的钢绞线，严禁电割，并留10 cm钢绞线，以防拽滑，最后封闭锚头。

6．3 锚索框架

1)框架梁采用C25钢筋混凝土现场浇筑，浇筑时预埋OVM锚垫板、螺旋筋及孔口PVC管，节点处务必振捣密实。2)2根竖梁及3根横梁组成一片框架，每片框架整体浇灌，一次完成，两片框架之间设置2 cm伸缩缝，内填浸沥青木板。待框架梁混凝土达到设计强度的80%后方能进行张拉锁定锚索。

6．4 排水工程

1)盲沟底采用C25混凝土，盲沟顶设砂砾石作为反滤层，厚度不小于50 cm，盲沟中部采用干砌片石堆砌，盲沟两侧采用粗砂(洗净)作为垫层，厚度不小于10 cm。

2)现场开挖后若发现水沟底面线高于铝土页岩层，需在盲沟底做C25混凝土垫层，垫层嵌入铝土页岩层不少于50 cm，宽400 cm。为使山体内侧水能顺利进入盲沟，必须保证C25混凝土垫层的施工长度及质量。

3)盲沟出水口处应能保证水流顺利排至涵洞，并应防止水流冲刷。

4)盲沟施工完成后将其上方填土恢复原样。盲沟施工时需分段开挖，分段长度不超过5 m，均采用钢板桩防护。

5)盲沟终点处设置护墙，护墙高5 m～7 m，面坡坡率1∶0．5，背坡坡率1∶0．45，材料采用C25混凝土。

7 结语

该边坡加固工程证明，采用锚索与抗滑桩相联合的抗滑结构治理滑坡体，抗滑桩桩身插入稳定层后，在锚索的作用下，其受力状态更加合理，桩身内力在一定程度上大大降低，可以大大减小桩身截面尺寸和配筋量。

锚索框架梁施工工艺简单，高效和安全，便于机械化施工，能有效降低对坡体的扰动;抗滑桩具有抗滑力强，适用条件广泛，对滑坡的根治性能好等优点。两种支护体系的联合应用可以弥补传统支护方式的不足，并能取得显著的工程经济效益。

［1］徐峻岭，王恭先．滑坡学与滑坡防治技术［M］．北京：中国铁道出版社，2004．

［2］夏 雄，周德培．预应力锚索框架型地梁在边坡加固中的应用［J］．路基工程，2006(2)：68-70．

［3］李江涛，雷防队．高填方路基滑坡整治方案［J］．山西建筑，2012，38(16)：156-157．

Application of combining support of frame beams of prestressed anchor rope and anti-slide piles to treatment of landslide

LIU Jing-xue

(China Railway No．3 Engineering Group Taiyuan Investigation Design ＆ Research Institute Co．，Ltd，Taiyuan 030001，China)

Through certain practical cases，researches engineering geology and hydrogeololgy condition，it analyzes the causes and disease character of landslide，introduces the design scheme and construction technique of combining support system of anti-slide piles and frame beams of prestressed anchor rope，which could be reference for similar projects．

landslide，anti-slide pile，frame beam of prestressed anchor rope，support

TU413．62

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2013.10.039

1009-6825(2013)10-0087-02

2013-01-28

刘京学(1977-)，男，助理工程师，注册岩土工程师