浅谈省道206线更鼓赖滑坡成因分析及治理方案

2018-07-04■郑虹

福建交通科技 2018年3期

■郑虹

（三明福银高速公路有限责任公司，三明 365000）

1 工程概况

省道206线尤溪更鼓赖滑坡位于三明市尤溪县坂面镇大乾村更鼓赖附近，距坂面镇约4km，省道206线K21+300路基上边坡处。该滑坡体平面形态呈“近扇形”，后缘高程约265.10m，前缘高程约174.50m。斜长约200.0m，前缘宽约90.0m，后缘宽约40.0m。滑体上部土体厚度（6m～8m），面积约10000m2，体积6万～8万m3，主滑方向约为220°，为小型浅层土质滑坡。后缘裂缝长约大于50m，宽约0.50m，下错约0.4m。西侧有一条剪切裂缝，长约大于50m，宽约0.3m，深度约0.90m，下错约0.4m，与后缘拉张裂缝贯通，边界外侧为树林未见变形迹象。东侧边界在自来水管道便道附近发育一条剪切裂缝，长度大于40m，宽约0.2m，深约1.0m，下错约0.2m，与后缘拉张裂缝贯通。前缘以省道206线为界，前缘坡面已出现滑塌、路面出现隆起、挡墙出现开裂等变形现象。详见图1。

图1 滑坡情况图

2 滑坡产生的成因分析

2.1 气候条件

三明市尤溪县地处中亚热带季风性湿润气候，春夏多阴雨，秋冬多晴天，常年平均气温19.6℃，年极端最高气温40.1℃，最低气温-7.1℃，年无霜期平均300d。地域雨量充沛，平均年降水量为1680mm，年平均降水日数约160d，年内雨量集中在4～6月份，约占全年60%，特别是5～6月份雨量最多，日最大降水量173.4mm。无常年性地表水体，斜坡体上土体呈干燥状态，雨季坡体较湿润。

6月以来，三明市全境连续不断反复遭受持续暴雨袭击，其主要的特点是：一是过程降雨量大，24小时平均雨量达110mm；二是持续时间长，反复出现特大暴雨；三是局地短历时强降雨频繁出现，上述特点是导致该滑坡发生的外在直接原因。

2.2 地质条件

现场调查，滑坡体外西侧岩层出露的地段，岩层产状：132°∠20°。岩层主要发育两组节理面，产状分别为：189°∠72°、277°∠68°，发育密度一般8～15条/m。根据钻孔揭示及地表出露的情况，组成滑坡的土体结构较松散，孔隙大，胶结差。岩体破碎是坡体出现滑塌的内在因素。

2.3 工程因素

滑坡山体属丘陵地貌单元，整体地形坡度较缓，自然坡度约20～30°，省道206线穿过滑体前缘形成开挖边坡，坡度50～60°，改变了原有山体平衡，是影响滑坡的又一原因。

根据钻探资料表明，滑坡区内滑体的滑移带具有如下特征：滑体的滑面主要为上部坡残积物的分界面及内部，在雨水的作用下充分饱和，强度大幅降低，形成了多层面、阶梯状的滑坡。而坡积含粘土碎石和坡积含碎石粉质粘土之间、坡积含碎石粉质粘土与残积土之间的渗透性不同，对地表水的排泄能力不同，在分界处形成软弱带(面)。在钻进过程中，变层附近进尺较快，且局部出现消耗水量较大或漏水现象，滑带厚度约0.3～0.5m，总体判断滑坡体整体沿土层分界薄弱面发生向下滑动。

3 滑坡治理方案

综合考虑地形情况、滑面埋深、滑体规模、气候等情况，本着“经济合理，工期短，工程技术可行，治理效果安全可靠”的原则，采用预应力锚索挡墙+截排水工程对该滑坡进行治理。治理总体方案见图2。

图2 滑坡治理总体方案示意图

3.1 挡墙工程

挡墙墙身与基础采用C20片石砼浇注；挡墙每隔12m设置一道沉降缝，沉降缝须用硬胶合板与沥青麻絮填塞；泄水管采用Φ50mmPVC管，水平间距3m、竖向间距1.5m成品字形布置，坡度3%；砂砾与回填粘土、坡面接触处布设土工布。挡墙坡度以及水沟形式可根据现场实际情况进行适当调整。抗滑挡墙两端应顺势插入两侧土体或做成斜面与地面顺接。在挡墙距路面0.6m高处每隔10m设一个反光标。挡墙构造见图3。

3.2 预应力锚索工程

图3 挡墙构造示意图（单位：cm）

预应力锚索框架单独采用竖肋。竖肋采用C30砼浇筑，竖肋嵌入挡墙，锚索单孔设计拉力为700kN；锚索结构采用压力分散型结构，每孔锚索采用6根Φ15.24高强度低松弛无粘结钢绞线组成.若锚索与框架箍筋相干扰，可局部调整箍筋间距。

预应力锚索施工主要包括施工准备、锚孔钻造、锚筋制安、锚孔注浆、锚孔张拉锁定和验收封锚等工作流程。其中有两个主要环节，一是锚孔成孔，二是锚孔注浆，锚孔成孔的技术关键是如何防止孔壁坍塌、卡钻；注浆的技术关键是如何将孔底的空气、岩（土）沉渣和地下水体排除孔外，保证注浆饱满密实。锚索构造见图4。

图4 锚索构造示意图(单位：cm)

3.2.1 施工准备

进行预应力锚索施工前做好施工组织设计，明确施工方法、施工工艺、工序流程、人员组织和施工设备、材料、试验、监测安排及安全、质量管理。接着，申请单项工程开工，开工条件包括开工报告、锚筋材料试验、浆体材料试验、配合比试验、相关机械设备等。并应注意张拉设备及有关机具应进行标定。在单项工程开工申请批复后，按设计要求先进行锚索基本试验，即抗拔拉破坏试验。在基本试验锚孔施工完成后，在锚固浆体达到28d龄期且锚墩砼强度达到80%后进行试验。

基本试验的目的是验证设计采用的工作锚索的性质和性能、施工工艺、设计质量、设计合理性以及所提供的安全储备，同时考虑有关搬运、储存、安装和施工过程中抗物理破坏的能力。

锚索施工前，应根据锚固地层、锚固吨位做破坏性抗拔试验。试验孔锚索长度与设计长度一致具体以全部锚固段深入设计锚固地层1m以上控制），试验孔锚固段长度根据锚固地层、锚固吨位综合确定。

锚固工程试验孔锚固段注浆遇土质或砂土状强风化岩层且富水时须采用二次高压劈裂注浆法。试验孔具体位置应由监理和设计代表现场确定，使试验孔可代表工程孔锚固地层实际情况。锚固段外侧应设引排气管，排气管伸入锚固段内5～10cm，其注浆方法与充满标准和工程孔相同。试验时应记录各级荷载及锚头位移等详细数据，并在工程锚索施工前及时向设计单位提交试验报告，以验证与调整设计。

安装锚索前，应先进行钻孔深度、钻孔倾角、锚索长度的检验；然后安装经现场监理检验制作合格的锚索并注浆；锚索施工完毕后，按规范要求进行锚索验收试验和长度检验。

3.2.2 锚孔钻造

按照设计桩号采用拉线尺量，结合水准测量进行放线，并用铁钎和油漆标记准确定位锚孔位置。钻机严格按照设计孔位、倾角和方位准确就位，采用测角量具控制角度，钻机导轨倾角误差不超过+1°，方位误差不超过+2°。锚索成孔应根据地层选用相应的锚杆钻机，且钻进过程中严禁开水冲钻及冲洗孔壁，同时应严格控制钻进速度，防止钻孔偏斜、扭曲或变径。在钻进过程中要认真做好施工记录，如钻压、钻速、地层和地下水情况等。钻孔孔径、孔深要求不得小于设计值，并超钻50cm，钻进达到设计深度后，不能立即停钻，要求稳钻3～5min，防止孔底尖灭，同时，及时进行锚孔清理。钻进过程中若遇到塌孔，应立即停钻，并通知监理工程师后采用注浆固壁处理，24h后重新钻进，或采用跟管钻进工艺。

锚孔钻造结束后，使用高压空气将孔中岩（土）粉及水全部清除出孔外，经现场监理检验合格后，方可进行锚筋体安装。

3.2.3 锚筋制安

锚筋的制作应搭建高于地面50cm以上与锚筋设计长度相适应的制作台及简易防晒雨棚。

锚筋下料应整齐准确，误差不大于+50mm，预留张拉段钢绞线长度1.5m。

设计预应力锚索为压力分散型锚索，其锚筋材料采用无粘结高强度低松弛钢绞线，对钢绞线不同单元和钢筋锚接头进行醒目可靠的标记。钢绞线一律采用机械切割下料。

挤压头的组装，挤压套、挤压簧安装准确，挤压顶推进应均匀充分，施工中应严格控制钢绞线挤压套挤压工艺，并抽样3%进行检测，确保单根挤压强度不低于200kN。

组装承载体时应定位准确，挤压套通过螺栓在承载体和限位片之间栓接牢固。架线环间距为1.0～1.5m，应准确定位、绑接牢固，锚孔孔口位置必须设置一个架线环。注浆管穿索安装准确定位，绑扎结实牢固，应深入导向帽5～10cm。导向帽可点焊固定于最前端承载板上，并应留有溢浆孔，保证孔底返浆。所有的钢质部分均应涂刷防腐油漆。

锚筋体摆放顺直，不扭不叉，排列均匀。锚筋体经检验合格后，方可运输至相应孔位进行安装。水平运输时，各支点间距不小于2m，且转弯半径不宜太小；垂直运输时，除主吊点外，其它吊点应使锚筋体快速安全脱钩。锚筋体安装时应按设计倾角和方位平顺推进，严禁抖动、扭转和串动，防止中途散束和卡阻。安装完成后，不得随意敲击锚筋或悬挂重物。锚筋体的安装，必须在现场监理旁站的条件下进行。

3.2.4 锚孔注浆

锚索注浆采用水灰比0.4～0.5的纯水泥浆，其中锚固段遇土质或砂土状强风化岩层且富水时应采用二次高压劈裂注浆法来提高地层锚固力。

注浆材料要求严格按照经试验合格的配比备料，注浆浆液应严格按照配合比搅拌均匀，随拌随用，浆体强度不低于40MPa。锚孔注浆必须采用孔底返浆方法（注浆压力一般为2.0MPa左右），直至孔口溢出新鲜浆液，严禁抽拔注浆管或孔口注浆；如发现孔口浆面回落，应在30min内进行孔底压注补浆2～3次，确保孔口浆体充满。在注浆作业开始和中途停止较长时间再作业时，应用水或水泥稀浆润滑注浆泵及注浆管路。注浆过程应认真做好现场施工注浆记录，每批次注浆都应进行浆体强度试验，试件不得小于两组。浆体未达到设计强度的70%时，不得在锚筋体端头悬挂重物和拉绑碰撞。

锚孔钻造完成后应及时进行锚筋体安装和锚孔注浆，原则上不得超过24h。当采用二次劈裂注浆提高地层锚固力时，以浆体强度控制开始劈注时间（一次注浆体强度为5.0MPa），需在二次注浆管的锚固段内设花孔和封塞，二次注浆的高压注浆管应采用镀锌铁管或钢管。

3.2.5 锚筋张拉锁定

在注浆浆体与台座混凝土强度达到设计强度80%以上时，方可进行张拉锁定作业。如为选定进行验收试验的锚孔，应在达到设计强度的条件下，待验收试验结束并检验合格后再进行，验收试验的锚孔应由监理工程师、设计代表现场确定。

锚斜托台座的承压面应平整，并与锚筋的轴线方向垂直。锚具安装应与锚垫板和千斤顶密贴对中，千斤顶轴线与锚孔及锚筋体同一轴线，确保承载均匀。锚筋的张拉必须采用专用设备，设备在张拉作业前应进行标定，锚具、夹片等检验合格后方可使用。

锚索正式张拉前，应取10～20%的设计张拉荷载，对其张拉1～2次，使其各部位接触紧密，钢绞线完全平直。

对于压力分散型锚索，因各单元锚索长度不同，张拉应注意严格按设计次序分单元采用差异分步张拉，根据设计荷载和锚筋长度计算确定差异荷载，并根据计算的差异荷载进行分单元张拉。

锚索的预应力在补足差异荷载后分5级按有关规范或规定施加，即设计荷载的25%、50%、75%、100%和110%。在张拉最后一级荷载时，应持荷稳定10～15min后卸荷锁定。锚索锁定后18h内，若发现明显的预应力损失现象，则应及时进行补偿张拉。锚索张拉现场图如图5。

图5 锚索张拉现场图

3.2.6 锚孔验收封锚

验收试验的目的是检验施工质量是否达到设计要求，也称现场验收试验或质量控制试验，它是针对所有工程锚索进行的；通过验收试验，可获知锚索受力大于设计荷载时的短期锚固性能，一级满足设计条件时锚索的安全系数。将验收试验结果与基本试验结果进行恰当的对比，可作为锚索长期性能评价的参考。

验收试验设备和方法：

（1）试验设备包括张拉千斤顶、油压表、油泵和用于连接它们的高压油管，以及相关变形量测系统和固定设施。张拉设备投入正式使用前，应由具有相应资质的计量单位进行标定，且在有效期内，并应绘制压力表读数与系统出力曲线。

（2）验收试验对张拉系统的精度要求一般较高，试验时对锚索施加应力和变形需要几种设备同时进行测定，如精度较高的油压表、压力传感器、千分表、游标卡尺、挠度计等。

（3）验收试验可选择下述两种方式之一进行试验：

①业主委托具有相关试验经验业绩的滑坡锚固工程专业单位或部门进行验收试验。

②在有关业主、监理和设计代表的指导和监督下由施工单位组织进行验收试验。

（4）验收试验应按有关规范和规定要求认真做好记录，并提交试验报告，供工程验收使用。

验收试验的规定和要求：

验收试验锚索数量不少于工程锚索总数的5%，且不得少于3根。验收试验锚索孔由业主、监理和设计代表根据普遍性和代表性的原则进行随机抽样。

验收试验应分级加荷，起始荷载宜为锚索设计荷载的30%，分级加荷值分别为设计荷载的0.5、0.75、1.0、1.2、1.33和1.5倍，最大试验荷载不能大于锚筋承载力标准值的0.8倍。对于压力分散型锚索，要求以设计最大试验张拉荷载计算补足差异伸长量（张拉荷载）后同步张拉至锚索设计荷载的30%作为起始荷载。如果最大差异张拉荷载大于设计荷载的30%，则以最大差异张拉荷载作为起始荷载。

验收试验中，当荷载每增加一级，均应持荷稳定10min，并记录位移读数。最后一级试验荷载也应维持10min。如果在历时10min内位移超过1mm，则该级荷载再维持50min，并在15、20、25、30、45和60min时记录其位移量。

验收试验中，从50%设计荷载到最大试验荷载之间所测得的总位移量，应当超过该荷载范围内锚筋自由段长度的预应力筋理论弹性伸长量的80%，且小于自由段与1/2锚固段长度之和的预应力筋的理论弹性伸长值。对于压力分散型锚索，锚固段应视为零，其自由段应分单元按实际全长计算。大量的工程实践表明，对于土质或类土质及破碎锚固地层，考虑锚孔轴向压缩与锚固段孔壁剪切变形特性，其实测上限值一般比理论上限值偏大5%～10%，应具体情况具体分析。

在最后一级荷载作用下的位移观测期内，锚头位移稳定，即在历时10min内位移不超过1mm，或者2h蠕变量不大于2mm。

在全部工程锚索经抽样进行验收试验并符合上述有关规定和要求条件后，方可按照有关设计要求张拉锁定程序进行张拉锁定和封锚工作。对验收试验锚索一般应从1.5倍设计荷载全部退荷至零后，再重新进行张拉锁定作业。

锚索张拉完成后应及时对锚头进行补浆和封锚，外锚头应用与锚梁同标号的砼封头，以防锈蚀破坏。对于锚具和锚索等空隙的补浆应作为锚头防腐的一项关键工序在现场监理旁站的条件下认真进行，补浆管应插入锚梁底面以下进行返式补充注浆，直至补浆孔溢浆为止。对于锚具及锚筋外露部分应严格进行去锈除油后并及时采用与锚梁同标号混凝土进行封锚。