某高陡边坡桩锚格梁组合加固工程技术

何胜晖 欧阳权

（广东省有色矿山地质灾害防治中心）

1 工程概况

广州科学城保利林语山庄7A6N6H 边坡位于广州科学城林语山庄内东南侧，山体高陡，自然坡角35～75°；加固段边坡高差约35.2～41.7m。坡脚总长度约300m。表层第四纪风化层为砂质粘性土，坡面零散见孤石出露；下覆花岗岩全风化岩、强风化岩、中风化岩和微风化岩。边坡曾于2008 年前进行过地质灾害治理设计和施工。2018 年巡查发现有少数锚头松垮崩落、部分排水沟和平台及少数格梁出现裂缝等现象，研判认为可能是坡面浅层位移或锚索部分失效导致。建设方委托设计单位进行边坡加固设计，并进行加固处理。

2 设计和稳定性分析评价

2.1 设计治理等级

根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）的相关规定，该边坡安全等级为一级，边坡治理防治等级为一级。

2.2 主要岩土层

⑴素填土

分布于坡脚，灰褐色、褐黄色，松散、局部稍密，由粘性土组成，夹少量碎石、块石，局部含建筑垃圾及混凝土砖块，厚度一般3.50～7.10m，平均4.70m。

⑵粉质粘土

分布于坡腰处，褐红色、褐黄色、可塑，以粉质粘性土为主，局部含石英细砂，局部底部呈硬塑，粘性较好，干强度一般。层顶标高65.0～102.0m，层顶埋深0.0～11.20m，层厚2.60～11.20m，平均6.54m。

⑶砂质粘性土该层大部分钻孔有揭露，黄褐色、浅黄色、硬塑，稍湿，为黑云母二长花岗岩风化残积土，遇水易软化、崩解。层顶标高53.60～97.60m，层顶埋深3.40～11.50m，层厚3.10～26.00m。平均18.84m。

⑷全风化花岗岩

浅黄色间褐黄色，原岩结构已基本破坏，但尚可辨认，并有微弱的残余结构强度，岩芯呈坚硬土状，稍湿，遇水软化崩解。该层大部分钻孔均有揭露，层顶标高39.0～92.6m，平均75.2m；层厚1.05～25.80m，平均厚度9.3m。

⑸强风化花岗岩

浅黄色间褐黄色，原岩结构已基本破坏，岩石强烈风化，矿物成分已显著变化，岩芯呈半岩半土状，局部夹中风化岩块，砂质含量较多。层顶标高36.10～80.30m，平均65.37m；层厚1.30～3.30m，平均厚度2.20m。

⑹中风化花岗岩

青灰色、灰白色，中粒花岗岩结构，块状构造，岩芯呈块状、短柱状，裂隙发育，局部较破碎，岩质硬，岩体基本质量等级Ⅳ，锤击声较脆，属于酸性浅成岩类。层顶标高32.2～75.5m，平均57.9m；层厚0.70～3.90m，平均厚度2.1m。

⑺微风化花岗岩

青灰色、灰白色，中粒花岗岩结构，块状构造，岩芯呈短柱状，裂隙弱发育，岩质硬，岩体基本质量等级III，锤击声脆，属于酸性浅成岩类。层顶标高30.0～78.2m，平均51.24m；层厚3.10～20.20m，揭露平均厚度6.45m。

2.3 稳定性分析评价

因坡面有相对较厚的残积土层和全风化层，根据实践经验采用圆弧滑动法理论计算，并考虑自重＋暴雨＋地下水工况的情况下，加固后稳定安全系数不小于1.35。

2.4 主要设计剖面

加固剖面图见图1。

图1 加固剖面图

2.5 锚固体承压面积

压力分散型锚索由若干单元锚索组成。其锚固体的尺寸设计应首先满足锚固体抗压承载力的要求。

式中，

P——压力分散型锚索的总承载力；

n——单元锚索数；

Ap——单元锚索承载体与灌浆体接触面积；

β——锚固段灌浆体局部受压时强度提高系数，β=（A／Ap）；

A——灌浆体截面积；

ξ——锚固段灌浆体受压时侧向地层约束力作用的抗压强度提高系数，由试验确定；

fc——灌浆体轴心抗压强度标准值。

2.6 锚固体长度

锚固体的设计还应满足锚固灌浆体与周边地层间的粘结摩阻力的要求，也就是锚固体长度的要求。

式中，

P——压力分散型锚索的总承载力；

D——锚固体直径；

l1、l2、l3——各单元锚索的锚固段长度；

qr1、qr2、qr3——各单元锚索锚固段灌浆体与周边地层间的粘结摩阻强度。

3 施工关键技术及难点解决

经设计计算及稳定性分析评价，加固处理方案为：抗滑桩＋锚索＋格构梁＋坡面重新袋装绿化＋主动防护网，重新整治排水系统，并对出露的危险孤石进行锚定加固或静态破除处理。

3.1 施工顺序

边坡加固施工顺序：测量放线→搭设脚手架→施工抗滑桩以上锚索→施工格梁→待锚索及格梁强度达到设计强度的80%后张拉锁定→施工抗滑桩→施工抗滑桩以下锚索→施工格梁→混凝土封锚头→袋装绿化→主动防护网→排水系统→绿化养护。

3.2 施工关键技术及难点解决

3.2.1 压力分散型锚索

压力分散型锚索最主要特征就是“压力”，即在构成锚索的钢绞线预应力作用下，锚固段的注浆体处于受压状态，注浆体与孔壁岩土体之间处于压剪状态，从而很好地解决了拉力型锚索在预应力作用下导致注浆体处于受拉状态、注浆体与孔壁岩土体处于拉剪状态的问题，有效利用了注浆体和岩土体抗压性能明显优于抗拉性能的特点，对锚索工程的耐久性具有较大优势；同时也避免了拉力型锚索由于应力集中容易破坏的问题。

锚固段的浆体与孔壁之间在压应力状态下，将会提高浆体与岩土体的致密性，且使其产生不同程度的膨胀趋势，浆体与孔壁岩土体之间的压应力增加，从而使岩土体的摩阻力得到不同程度的提高，这非常利于锚索受力环境的改善和锚固能力的提高，从而提高锚索的耐久性和锚固效果。

本项目锚索为压力型（或压力分散型）锚索，全长采用无粘结钢绞线，锚索末端和各单元锚固段均设置螺旋筋、钢质承载体和反锁扣锚具；并采用二次注浆工艺，待注浆体及腰梁混凝土强度达到设计强度的80%后进行张拉锁定（不少于10 天）。注浆材料采用42.5MPa 普硅水泥，水灰比0.45～0.5，中心预埋注浆管，隔3～5 个小时后进行二次注浆。

3.2.2 抗滑桩开挖施工遇流砂层塌孔处理

因坡面平台较窄，大型施工机械没有足够的作业空间，抗滑桩施工方式为人工挖孔桩。抗滑桩设计桩径有1.8m×1.5m、1.8m×1.25m、1.4m×1.25m 三种，护壁厚度200mm，桩长22～25m。 由于本地层存在强风化花岗岩，含砂量较大，且有较大的富水性，当人工开挖至此层位置时，发现有地下水涌出，导致塌孔。经研究，采用减小每段护壁的掘进量，增大护壁的主筋至16mm，并加密；同时用稻草或纱网拦挡并用粘土填堵，水流很大的地段可加注早强剂水泥浆封堵，及时抽水，做混凝土护壁，护壁混凝土可视情况添加早强剂。虽然进度有所影响，但严格保证了安全和质量。

3.2.3 新格梁与旧格梁的施工衔接处理

新设计纵向格构梁与旧格梁有交接，旧格梁300mm×450mm，新格梁750mm×450mm。为保证新旧格梁的衔接和绑扎钢筋骨架的稳定性，需在旧格梁上进行植筋，且不能破坏旧格梁的整体性。为此，植筋时需要利用大小合适的钻头进行造孔，造孔时边洒水；同时，造孔深度宜为12～15cm，并用耐用胶或浓水泥浆固定。绑扎钢筋后，浇筑混凝土每段约25m，并预留伸缩缝，伸缩缝按设计充填沥青麻筋。

3.2.4 坡面出露孤石的处理

广州萝岗一带，基岩一般为花岗岩地层，由于花岗岩风化程度不均，有的地段风化壳较厚，有的较薄，风化残积土层厚度变化也往往较大，甚至此区域的山坡上经常可见孤石出露，大小不一；本山坡坡面也可见零散的孤石出露。坡脚是居住小区。通过对此类孤石进行勘查研判，对有危险的孤石，根据其大小、形状、根基，结合孤石所处的微地形，采取不同的处理方法和手段，如锚索加固、静力破除、部分破除增加基座等办法，很好地消除了孤石滚落的隐患。

3.2.5 袋装绿化的施工质量控制

袋装绿化施工质量主要由混合营养土、草籽、袋子质量等及后期适当洒水保养控制。因此，需要根据本地的气候、水土、边坡土质等因素选取适当的草种籽，配以适当的营养土，袋子采用耐用的材质并确保适量的通透性适合草的生长，坡上配备足够的洒水喷淋设施等。经精心选材施工，目前，袋装绿化长势良好。

3.2.6 施工过程监测

本项目设置了坡面水平位移竖向位移观测点各18个，深层水平位移孔7 个，锚索应力监测点34 个。监测施工期间及之后2.5 年的变形情况。监测频率：施工期间2 天/次，雨天加密为1 天/次。根据监测报告结果，水平位移及沉降位移变化速率均在±2mm/d 内。最大水平累计位移8.7mm，最大沉降累计值6.99mm。锚索应力变化监测点的累计变化量在-27.9～13.9KN;深层水平位移监测点的累计位移量2.8～5.8mm，位移变化率均在±2mm/天内。

各变形量和变形速率均在设计允许范围之内。

4 结论

⑴在空间有限、大型机械无法施展、岩土层地下水不甚丰富的情况下，采用人工挖孔桩作为抗滑桩是可行的，但必须采取可靠的防涌水措施。

⑵压力分散型锚索的耐久性比较好，质量控制很重要，宜采用二次注浆灌注。

⑶袋装绿化需选用适当的营养土和草籽，并精心养护。

⑷对于坡面存在危险孤石的边坡，必须严格排查隐患，并根据实际采取不同的处理加固措施。