锚杆和混凝土面墙联合支护在边坡工程的应用

李志强 陈昌文

(1.辉固勘探(深圳)有限公司，广东 深圳 518040;2.西藏大学工学院，西藏 拉萨 850000)

随着我国基础建设的加快和山区高等级公路的大量兴建，边坡的稳定性问题日渐突出。锚杆支护是一种快捷有效的边坡支护措施，用锚杆对边坡进行支护的应用也越来越广泛，据知锚头大都采用格构梁形式。格构梁形式锚头，优点是使锚杆具有整体性，并可以起到锚杆群效应;缺点是施工工期长，工程造价高，施工难度大，特别是运输不便的山区边坡。本文通过工程实例，介绍了锚杆与混凝土面墙联合支护在边坡支护工程中的设计方案和施工工艺，并运用独立锚头和混凝土面墙的联合形式，实践论证了该方案的安全性、可靠性和经济性。

1 工程概况

本边坡位于深圳市三洲田公园骆马岭水库西侧，坡高20 m，边坡倾角约40°，坡面植被较好，坡顶有一个400 kV的超级台风高压电塔，该输电线是大亚湾核电站输送至香港特区重要线路，因此其边坡稳定性对香港特区具有特殊的重要性。然而2013年年底由于区政府新建水库的防汛道，防汛道经过本边坡顶下12 m左右即在坡面上开挖一条4.5 m宽的路面，路面内侧开挖面垂直高约2 m。工程地质条件:1)坡积土:主要为含砾粘性土，厚度1.10 m～1.50 m，普遍分布于边坡表层。2)残积土:主要为含砾质粘性土，厚度0.40 m～6.00 m。3)全风化花岗岩:岩芯呈砂土状，组织结构基本破坏，原生岩结构隐约可见，该层层厚1.20 m～5.60 m。4)强风化花岗岩:岩体呈砂土状，原岩结构清晰可辨，节理和风化裂隙发育，层厚0.90 m～4.70 m。5)中风化花岗岩:较软岩，为粗粒组成均匀的花岗岩，取芯率25%～68%，RQD为17%～45%。地下水埋深较深，边坡地下水在一般条件下对边坡的稳定性、工程施工无明显的影响，但雨季时地表水及地下水的混合作用，将导致土体含水量增大，抗剪强度降低，会削弱边坡土强度并冲刷坡面。因此，考虑到最不利因素，本设计以边坡周边水库的北侧及东侧两个堤坝坝顶标高较低者(高程+337.0 m)为设计最高地下水位，以及在坡积层里0.5 m深的上层滞水位进行稳定分析。

2 支护设计方案

根据边坡周围环境和地质条件，运用软件Geo-slope对边坡稳定分析计算，并按照香港行业要求，滑移面的最小安全系数不小于1.40，确定支护设计方案如下。

2.1 锚杆布置

防汛道上的边坡锚杆布置7排(A～G)，锚杆入射角20°，锚杆水平间距为1.5 m，垂直间距为1.5 m，锚杆长度14 m，孔径为125 mm;防汛道路边内侧垂直面布置1排(H)12 m的锚杆及200 mm厚混凝土面墙，混凝土面墙内置双向钢筋网，采用HPB235级钢筋(φ8@200×200)，混凝土强度等级C25，边坡支护断面见图1。

2.2 锚杆构造

土钉钢筋采用热轧Ⅱ级钢筋HRB335，并在一端设置至少150 mm的螺纹，钢筋直径32，所有钢筋必须遵守有关规范，强度标准值不低于335 MPa，设计值为300 MPa。锚固灌浆采用M30纯水泥浆。

图1 边坡支护断面

2.3 锚头设置

上面7排锚杆采用独立锚头形式，锚头大小800 mm×800 mm×250 mm，锚杆顶端部车丝150 mm，用螺帽固定150 mm×150 mm×20 mm的承载钢板在锚杆顶端部，并焊接φ16@200×200的钢筋，混凝土强度采用C30。最后底下锚头嵌入在混凝土面墙。

3 锚杆施工方案

锚杆施工顺序如下:

1)锚杆钉定位，在清理好的坡面上进行锚杆钉定位测量;2)造孔;3)安装锚杆;4)灌注浆;5)锚头施工。

3.1 锚杆钻孔

1)锚杆钉钻孔必须按锚杆平面图、剖面图及有关说明，穿过土层达到设计深度，钻孔直径为125 mm;2)钻孔结束后，应堵塞钻孔或用其他方法防止外部泥土进入;3)在安装锚杆之前，应将每个钻孔中的泥土、岩石、碎片等清理干净。

3.2 锚杆安装

1)应向监理提交锚杆整套材料检验报告，试验报告中应有材料出厂合格证检查、材料现场抽检，在经监理代表同意后方可进行锚杆安装;2)安装每根锚杆须同时安装实心导线，以便抽检锚杆的长度。抽检率为锚杆总数的5%～10%，采用非破损检验的方法，包括时域电磁反射法;3)锚杆杆体材料采用1根直径为32 mm(HRB335)钢筋，锚杆为全粘结锚杆，锚杆安放时应防止扭压、弯曲，杆体放入角度应与钻孔角度一致，每隔2.0 m设对中支架;4)安装的锚杆应保证每个锚杆都能在承受抗拔试验荷载时不超过设计允许位移值，钢筋不能产生弯曲，锚杆伸出一端的螺纹不能有损伤。

3.3 锚杆灌浆

为保证加固边坡的稳定性与加固质量，在锚杆安装好后，应尽快灌浆;如不能立即灌浆，也必须在72 h之内，灌浆所需的所有准备工作应该在锚杆安装过程中做好。

锚杆灌浆要求:1)所有灌浆的水泥应使用普通硅酸盐水泥，且强度不应低于42.5 MPa;2)水中不应含有影响水泥正常凝结和硬化的有害物质，不得使用污水;3)纯水泥浆的水灰比不应超过0.45，纯水泥浆的28 d的无侧限抗压强度最小应达到30 MPa，注浆压力不小于0.8 MPa;4)浆体的混合，添加剂的使用，混合方法，灌浆压力，灌浆过程和灌浆设备等都要按有关施工规范的要求而且得到监理代表的批准;5)纯水泥浆应从土钉底部逐渐向上注入，当从钻孔中流出的纯水泥浆和注入的纯水泥浆的粘度相同时，确保灌浆饱满，才能停止灌浆;6)灌浆和锚杆钢筋插入应在同一天进行。如果灌浆在钢筋插入钻孔后不能立即进行，经过一个晚上之后，钢筋应从钻孔抽回，并由监理工程师检查钻孔的清洁符合要求后再插入钢筋;7)在灌浆完成后的12 h内，在10 m半径范围内不得进行钻孔，灌浆或抗拔试验等。

3.4 锚杆的试验和监测

1)锚杆的基本试验，锚杆试验数量不得少于3根，基本试验为破坏性试验，试验结束后应及时将试验数据送设计单位以校核设计;2)锚杆的验收试验，锚杆试验数量不得少于锚杆总数的5%，且不得少于5根［1］。验收试验最大试验荷载不能大于设计值。

4 混凝土面墙、锚头施工要点

1)由于路面下是残积土层，所以混凝土面墙必须埋入路面下500 mm以作为持力层;2)混凝土面墙的排水孔采用100PVC管，在泄水孔0.3 m范围内填直径20 mm左右的碎石，外包透水无纺土工布，外围再填0.2 m厚直径3 mm左右的砾石，排水管外倾5%，水平间距为2.0 m，一字排列;3)混凝土面墙每隔15 m～20 m设20 mm厚的伸缩缝，用沥青木板沿内、外、顶三边填塞;4)混凝土面墙及锚杆混凝土强度C30;5)锚头及混凝土面墙的钢筋保护层大于50 mm;6)锚头开挖深度是350 mm，锚头的厚度是250 mm，预留10 mm可以在锚头上覆盖土工袋，并可撒草种进行绿化。

5 独立锚头的优点

独立锚头的优点是施工工艺简单，工期短，造价低，并且独立锚头混凝土浇筑施工完后，还可以在锚头上面覆盖10 mm厚装有种植土的土工袋，土工袋布置完后进行坡面清理，最后在整个坡面进行撒草种。草种养护几个月后，坡面恢复施工前貌，看不出有锚杆边坡支护的痕迹。

6 结语

实践证明，独立锚头的锚杆和混凝土面墙联合支护体系在本工程边坡治理支护中的应用是极其成功的。观测结果表明，该支护结构体系满足了边坡支护的要求，同时也达到香港行业要求，确保了该电塔边坡的稳定和安全，支护效果良好，坡面植被长势较好，观感效果良好，受到香港电塔业主及区质量监督局的一致好评，取得了良好的经济、社会、环境和安全效益。

［1］GB 50330-2002，建筑边坡工程技术规范［S］.

［2］GB 50007-2002，建筑地基基础设计规范［S］.

［3］CECS 22∶2005，岩土锚杆(索)技术规程［S］.

［4］GB 50010-2002，混凝土结构设计规范［S］.

［5］GJB 5055-2006，土钉支护技术规范［S］.