永久性岩钉支护结构在某边坡工程中的应用

钱云飞

苏州二建建筑集团有限公司 江苏 苏州 215000

近年来，随着城市与道路发展，边坡支护体系在市政道路、隧道工程中的应用已非常成熟。针对山体地区，边坡支护主要有喷锚、锚索、锚杆、抗滑桩、格构梁等单个或组合支护形式。该类支护均广泛应用于大型山体或隧道工程中，有效保证了山体稳定性，但针对校园内山体且需综合考虑景观绿化整体和谐性的案例较少。

在前人研究[1-3]的基础性上，结合自身特点，镇江高等专科学校工程在山体边坡治理方面探索出安全可靠度高、经济代价小、美观性强的边坡治理方案。

1 工程概况

镇江高等专科学校（新校区）建设项目理工座为绿色二星建筑，总建筑面积49 784.60 m2，地上建筑面积39 921.05 m2，地下建筑面积9 863.55 m2。地下1层，地上10层。标准层层高3.90 m，建筑高度49.94 m。理工座±0 m相对于黄海绝对高程为87.10 m。

理工座东侧距离建筑物外轮廓线约21 m，有一山坡，山坡高度3.30～13.70 m。坡度较陡，水平角60°～80°。坡底绝对高程为86.40～88.50 m，坡顶绝对高程为91.80～100.10 m（图1）。

图1 理工座东侧边坡现场实景

2 地质危害性分析

镇江市高等专科学校新建校区位于镇江市十里长山，距离丹徒区约6.8 km，本区地层出露地层有三叠系上统青龙组和第四系残坡积物。从新构造运动、地震及第四纪沉积等特征分析，大部分断裂无活动迹象，综合评定本地区地壳属基本稳定区。但根据江苏省地质矿产局第三地质大队提供的《大学城镇江高专边坡治理工程勘察报告》（详勘），理工座东侧边坡绝对高程97.99 m以上为泥岩强分化层，绝对高程83.09～96.59 m为泥岩中分化层，绝对高程83.09 m以下为泥岩中分化层，治理区内存在的地质灾害隐患为滑坡、崩塌，现在虽未发生大规模的滑坡、崩塌地质灾害，但坡面危岩林立、缺少植被覆盖，具有引发地质灾害的隐患。

3 边坡支护方案选择

3.1 稳定性分析

针对本工程山体稳定性，采用如下3种分析方法分别对山体稳定性进行评定，并进行综合考虑。

3.1.1 工程地质分析法

从现场调查结果可知，边坡属于顺层坡，坡度较缓，坡度60°～80°，坡体主要由⑤2-1泥岩强分化层、⑥1-1泥岩中风化层、⑥1-2泥灰岩中分化层组成。岩体裂隙较发育，雨水入渗易在泥岩层、泥灰岩层形成软弱带，形成顺层滑坡。

3.1.2 边坡岩体质量分析法（CSMR）分析

依据现场调查，根据边坡特征、岩石力学性质及相关参数赋值，岩体基本质量指标计算结果如表1所示。

表1 岩体基本质量指标RMR分类法计算结果

工程因素修正考虑以下6个因素的修正系数：边坡高度ξ＝0.57＋34.4/H（H为坡高）、系数λ、边坡倾向与结构面倾向的关系F1、结构面F2、边坡倾角与结构面倾角的关系F3、边坡开挖方法F4（表2）。

表2 项目区高边坡稳定性评价

依据现场调查观测结果和表1、表2赋值，RCSM＝ξ·RMR－λF1F2F3＋F4＝52.4。

计算表明边坡整体上处于基本稳定状态，可能产生的破坏形式为小规模平面或楔形体滑动，需要采取滑动系统加固措施（坡度高度按现场山体最大值取值，不按13.7 m取值）。

3.1.3 稳定性定量分析

1）计算方案的选取。根据对已有资料的分析和现场勘察，确定治理区内的坡体软弱面为泥岩层和泥灰岩层，该滑坡属岩质滑坡，故采用极限平衡法进行评价。经定性分析得到，治理区内大多边坡处于基本稳定-欠稳定状态。根据现场勘察资料和坡体变形特征，按最不利的最有可能发生坡体失稳的滑面，选取最具代表性剖面（定性分析得到的最不稳定剖面）作为坡体稳定性验算剖面。

2）计算参数的确定。岩土体重度的确定是在进行了室内试验的基础上，参考区域经验值得到的，最终选取的参数值如表3所示。

表3 岩土体重度和抗剪强度参数取值

3）稳定性计算结果。按上述工况和计算方法，采用北京理正岩土计算软件6.0版进行建模及计算，计算结果如表4所示。

表4 工况和安全系数统计

4）坡体稳定性评价。按DZ/T 0219—2006《滑坡防治工程设计与施工技术规范》，进行坡体稳定性评价。

根据表4，坡体在天然状态下的稳定系数在1.00～1.05间，处于欠稳定状态，不能满足该一级边坡安全要求。

3.2 设计创新点

本工程边坡治理按永久性工程设计，设计安全等级为一级，边坡稳定性系数不小于1.30。因边坡岩石坡体较高且岩石风化相对严重，岩石坡体剩余下滑力较大，需要对岩石边坡进行削坡并加固，以保证山体边坡的稳定性。同时，地表水容易通过岩石缝隙进入山体，须设置截（排）水沟对地表水进行拦截，将雨水导入坡下进行有组织的规划排水。

另外，考虑到岩石边坡与学校周围景观和谐性，对边坡表面进行绿化，使山体边坡成为校园中独特的风景线。

4 施工操作要点

4.1 施工工艺

岩坡削坡→坡面清理→测量放线→钻机就位→钻岩钉→岩钉置入→一次注浆→二次注浆→岩坡挂网→喷射混凝土→预制混凝土块安装→培土→草皮铺装

4.2 削坡、坡面清理

由于本工程边坡高差最高处为13.7 m，破碎机在坡底难以一次操作便削坡成形，需在坡底回填一部分岩石，直至岩石破碎机在坡底能对坡顶部位进行削坡。在岩石边坡坡中、坡底削坡前，先对回填岩石进行清运。

考虑到坡面要进行放置六棱形混凝土预制块，并播种植草皮，而岩石破碎机削坡平整度误差较大，故在破碎机削坡工作完成后，对坡度平整度较差部位进行人工修整，确保坡面平整度误差控制在5 cm左右。

4.3 坡面修整

清除松散浮石与岩渣，对于平整度误差较大的部位，采用人工凿除。

4.4 钻孔

1）根据设计要求定出钻孔位置，并经设计确认后，标注醒目的标志。本工程钻孔直径为100 mm，角度为15°。

2）在钻孔过程中需实时关注钻孔速度、压力和钻孔的角度，待钻至设计深度后继续用水反复冲洗钻孔中的岩砂，直至溢出清水为止，然后分节拔出锚杆。

3）锚杆施工一般采取跳打法（若同一排锚杆的倾角有2种时则必须用跳打法）以减小相邻锚杆的影响效应。

4）对于较软岩和次坚岩，钻头效率太低，可采用更换潜孔锤头冲击打孔，形成岩孔。

4.5 锚筋安装

为便于灌浆，需将灌浆胶管与锚杆绑在一起，放置于岩石钻孔内。

4.6 搅浆与注浆

注浆要求为：第1次注浆，水灰比0.55，采用P.O 42.5水泥制浆，注浆压力0.2～0.5 MPa，当浆液从孔口溢出即可结束注浆；第2次注浆，水灰比0.50，采用纯水泥浆，注浆压力1.5～2.0 MPa，浆液冲破封口薄膜及初凝水泥浆，注入到水泥浆和土体之间，达到注浆压力后维持1～2 min，孔口返浆即可结束注浆。

4.7 挂网、喷射混凝土

1）边坡根据图纸设计要求挂网，严格控制钢筋间距及钢筋保护层。

2）边坡表面分2次喷射混凝土，混凝土总厚度为80 mm，混凝土强度为C25，分段进行施工，同一分段内喷射顺序应自下而上。

3）喷射时喷头与受喷面宜保持垂直，间距宜为0.6～1.0 m，且不大于1.5 m。

4）钢筋网与一次喷射混凝土壁间间隙20～30 mm，钢筋网采用搭接，搭接长度≥300 mm。

5）在岩石坡面表面混凝土面层背部，以水平间距每2 m设置1个泄水孔，管径不小于70 mm。

6）混凝土面层沿边坡纵向每间距20～25 m设置1道竖向伸缩缝，变形缝宽度为20～30 mm，并填涂沥青杉板，塞入深度同面板厚度。

4.8 六棱形预制混凝土块的安装

预制混凝土块铺砖自下而上分层铺砌，并进行挂线，保证缝隙顺直。

4.9 培土、草皮铺设

1）本边坡由于坡度为45°且面积较大，培土采用起重机进行土方调运。

2）播种草皮时，应在现有土壤表层均匀撒营养土，确保营养土和种植土配比为1∶5，铺设草皮时先在已有种植土和营养土混合层表面铺上一层细砂，以保证草坪铺设的平整度。

5 结语

本工程借鉴了市政、隧道工程在山坡治理工程中采用喷锚＋锚杆的设计思路，结合学校景观绿化需求，在岩钉支护的基础上进行培土、绿化，不仅保证了边坡稳定，而且形成了极具自身特色的景观工程。同时，镇江高等专科学校山坡治理实施全过程中所积累的数据及相应的分析过程，也为周边地形今后的规划提供了一定的经验。