龙家背滑坡抢险治理施工技术研究

2023-11-14曾兴楚夏威

运输经理世界 2023年20期

曾兴楚、夏威

（湖南建工交通建设有限公司，湖南长沙 410000）

0 引言

地质灾害整体整治是“除险安居”专项行动中非常重要的组成部分。在郴州市人民东路龙家背路段发生了山体滑坡，且有继续发展的趋势。该路段所在区域地质条件复杂，周边环境制约条件众多，滑坡危害极大。公路位于滑坡之上，且路边有民居；滑坡前缘向坡脚处数栋居民房屋区推移，使得坡脚处居民置身于悬崖之下；即将施工的人民东路延伸段隧道的施工安全受到威胁，且可能危及隧道的使用安全。因此，必须尽快采取有效措施对该滑坡进行处治。

1 滑坡加固治理工程概况

1.1 主体项目位置

郴州市人民东路延伸段地处郴州市城东郊，路线基本呈东西走向，有两处隧道穿越山体。滑坡抢险工程位于该路段两隧道间的东隧道出口处，地属郴州市苏仙区白鹿洞街道石榴湾社区。因地名为龙家背，所以称之为龙家背滑坡抢险治理工程。

1.2 地形地貌

龙家背滑坡所处地块为湘南低山丘陵地貌区，地处隧道出口处，地形特点呈西高东低，地面高程在195～235m 之间。勘测地块宽度最大值为150m，长度最大值为160m，滑动体积约为24 万立方米，属于中等规模推移型滑坡。据调查，该边坡在公路动工建设之前就已有很多纵向裂缝，原因是自然条件下坡体受力失衡，导致形状改变和表面出现裂缝等现象，坡顶缝隙大约在1～3cm。经钻探勘察，该边坡岩土层结构自上而下可分为人工填土、粉质黏土、强风化页岩、中风化页岩、破碎灰岩、中风化灰岩六大层。

1.3 监控数据

龙家背滑坡区域地质条件复杂。已有监测资料表明，该地段滑坡始于2015 年11 月上旬，在滑坡后缘出现小规模滑动，坡顶房屋地面出现少量宽约4cm 的中型裂缝，并伴有0.2m 的地面沉降，后经房主自行填实处理。2016 年3 月下旬持续强降雨，滑坡整体发生明显滑动，滑坡体后缘出现大量宽约10～50cm 的张拉裂缝，房屋前方地面被拉裂下沉30～70cm。滑坡体坡顶为村民自建房，基础为人工挖孔桩基础，桩端埋藏深度约10m，滑坡后房屋暂未见明显裂缝。房屋前新建公路路面出现多条宽裂缝，并下挫50cm。

2 滑坡治理思路

根据对该滑坡特点的分析，结合郴州市人民东路延伸段东2 号隧道的建设情况，秉持动态设计的原则，将该滑坡治理工程细分为以下六个部分。

第一，滑坡顶部房屋与道路保护。设置后排桩，保护滑坡后部房屋与道路。同时，在此设置抗滑桩以减小滑坡推力，对下方坡体起到部分保护作用。

第二，隧道出口洞门保护。前排抗滑桩设置在洞门位置，两隧道间和隧道口两侧的局部区域设置双排桩，对拟建隧道的洞门结构起到保护作用，确保隧道出口的安全。

第三，前后排桩之间进行放坡减载，放缓坡度处理。同时在坡面采用锚杆框格梁支护，保证表层滑坡体的稳定。

第四，对洞门前两侧边坡进行放坡处理。放坡坡比1∶1.5，以保留更多土体，在保证边坡本身稳定的情况下起到类似于坡脚加载的效果。

第五，距隧道出口6m，沿隧道轴线至后排桩区域采用钢花管注浆工艺，确保隧道开挖过程中洞顶的安全性与可靠性。

第六，隧道结构保护。前后排桩之间，沿隧道左洞左侧开挖边界线外4m，设置一排隔挡桩，减少滑坡西南方向的推力对隧道结构的威胁。

根据已有勘察、设计资料，以及现场踏勘情况，对不同区段采取不同的支护措施，具体支护结构如下：

一是对隧洞出口洞门采用“抗滑桩+锚索+面板+锚杆”支护。前排桩紧贴隧道洞门后壁，桩顶设冠梁。AB 段抗滑桩桩长以入灰岩4m 控制，桩顶按原地形线设置，桩径1.5m，间距2m，面板厚20cm，桩顶设1.5m×1m 冠梁。CD 段抗滑桩桩长以入灰岩4m 控制，桩顶按原地形线设置，桩径1.8m，间距2.2m，面板厚20cm，桩顶设1.8m×1.2m 冠梁。BC 段布置两排抗滑桩，按矩形布置，第一排、第二排桩排距3m，双排桩采用连梁连接，连梁尺寸为1.2m×1.8m，各排桩间距2.2m，桩长以入隧道底板10m 控制，桩径1.8m，面板厚20cm[1]。第一排、第二排桩顶设冠梁，冠梁为1.8m×1.2m，第二排桩冠梁为BG 段全段布置。前排桩冠梁设一排锚索，锚索长40m，锚固段32m，采用6φs15.2 钢绞线，开孔直径150mm，施加750kN 预应力，锚索入射角度为15°。洞门上方设微型钢管桩，φ0.65×0.8m，矩形布置，并在面板位置设两排锚杆。

二是对滑坡顶部房屋与道路采用“抗滑桩+锚索”支护。抗滑桩φ1.5m，间距2m。桩顶设1.5m×1m冠梁，锚索与冠梁连接，锚索长40m，锚固段32m，角度15°。设置第三排“抗滑桩+锚索”作为储备支护措施，视后期监测情况决定是否施工。

三是对前后排桩之间滑坡体采用“放坡+锚杆+框格梁”支护。分三级放坡，坡比1∶1.75，第一级坡坡脚为前排桩的第二排冠梁，二、三级坡坡脚设3m 平台。框格梁按2m×2m 布置，格构梁肋柱、横梁断面尺寸为400mm×400mm。二级坡和三级坡锚杆采用φ51 的自进式锚杆，锚杆打入角度为20°；一级坡锚杆采用主筋HRB400φ25 钢筋锚杆，其中隔断桩右侧坡面锚杆打入角度20°，长度为25m；隔断桩左侧坡面锚杆打入角度为25°，长度为30m。锚杆均按φ2.4×2.4m 布置[2]。

四是对洞门前两侧边坡采用“锚杆+框格梁”支护。坡比1∶1.5，框格梁按2m×2m 布置，格构梁肋柱、横梁断面尺寸为400mm×400mm，锚杆按φ2.4×2.4m 布置。一级坡锚杆采用主筋HRB400φ25 钢筋锚杆，长度为18m；二、三级坡锚杆采用φ51 的自进式锚杆，长度为13.5m。锚杆打入角度均为20°。

五是隧道开挖过程的保护措施。对前排桩桩顶冠梁以内至后排桩、滑坡周界之间、左洞隧道边线外4m（右洞为5m）范围，采用钢花管注浆进行加固处理。注浆孔按1.5m×1.5m 梅花形布置，其中左洞范围内加密至1m×1m，注浆孔深度以进入底板以下1m且不影响隧道管棚施工为控制标准。

六是隧道结构保护采用隔挡桩支护。桩间距2.2m，桩径1.8m，桩长以入隧道底板4m 或穿过滑动面三分之一桩长控制，采用冠梁连接，连梁尺寸为1.2m×1.8m。

3 施工工艺

3.1 旋挖桩施工

根据现场实际情况，旋挖机施工采用干旋和湿旋两种方案。若钻孔过程中土体难以自稳，出现严重的塌孔现象，则采用泥浆护壁湿旋措施以确保孔壁稳定，保证成孔质量。若土体有足够的能力，不出现塌孔现象，成孔质量良好，则采用干旋施工方案。

抗滑桩由两侧向中间靠，桩轴线按现场施工放线定位，挖桩时严格执行三序跳挖施工工艺。

3.2 冠梁、连梁施工

桩顶冠梁尺寸分别为高1m、宽1.5m 和高1.2m、宽1.8m，冠梁连梁尺寸为高1.2m、宽1.8m，使用型号为C30 钢筋混凝土架构，主筋净保护层厚度应当达到50mm。作业现场依据钻孔桩的作业进展，逐段、逐节进行钻孔桩检测，且保证挡墙、冠梁、连梁等单独作业，在冠梁作业期间将纵向钢筋提前埋在里面。

桩顶连梁、冠梁施工之前，先检查桩身品质。对架构维护桩采用低应变法无损检测技术检查桩的质量，桩检比例应当满足桩总数10%以上，且在5 根及以上的要求。按照规范要求的检测数量检测各型号桩质量，前排桩选取7 根，后排桩选取8 根，隔挡桩选取3 根，检测合格后才能进入桩顶冠梁施工[3]。洞底连梁尺寸为高1m、宽0.8m，桩与连梁采用植筋，钢筋长度1.4m，植入抗滑桩0.6m。

3.3 锚索施工

3.3.1 施工工艺流程

定位—成孔—编索—安装锚索—全孔一次注浆—挂金属网—锚墩—养护—张拉—锁定—张拉段注浆—封锚。

3.3.2 施工工艺要求

（1）钻孔

使用15cm 的钻头进行钻孔作业，角度应当符合设计标准。钻孔完毕后，使用干净的水或者黏稠度很低的循环泥浆进行冲洗（主要针对砂残积粉质土层）。成孔深度为锚索长度+1000mm。并且，钻孔施工需做好原始记录。

（2）安放锚索

首先在安装前用高压空气对孔进行清洁，对锚索体的品质进行检测，并将锚索规范放置在施工区域内以利于下锚施工。下锚过程中，要避免锚索变形问题。若一些锚索无法插入孔的最深处，切不可强行插入，应找到原因，之后再次尝试，直至锚体顺利插到孔底。锚体入孔后外面留出1.5m 便于将进行张拉操作。下锚后应马上清洁并进行浆液浇筑，避免孔坍塌[4]。

（3）注浆

使用高压浆泵灌注M30 水泥砂浆，利用孔底压力进行反方向浆液灌注，孔口配备止浆塞，浆液灌注压力通常在0.5～0.8MPa 之间。每次浆液浇灌的压力稳定时长保持在5～10min 之间，争取一次浇筑完毕。注浆管管底应当完全闭合，由一端的50cm 开始朝上每间隔2m 制作长度为1m 的花管，孔眼半径应在0.4cm 以上。并且在锚固段内的孔眼外用橡胶膜进行处置，防止浆液倒流。浆液灌注完成后才能够实施封锚操作，封锚一定要按照设计标准进行，避免风化问题。

（4）锚杆的张拉锁定

锚索张拉采用150t 千斤顶。待锚索砂浆强度达到设计值的80%以上，方可进行锚索预应力张拉，同时应按顺序位置张拉，并在规范允许的桩顶侧向位移范围内进行锚索锁定，锁定值为轴力设计值的75%～90%。锚杆设计锚固力为750kN，张拉锁定过程中千斤顶油压泵加卸载应平稳、均匀，禁止猛增猛降，以免损坏锚固力。此外，千斤顶使用前必须经过质检部门校核。

在锚索张拉过程中，锚具底座顶端和钻孔轴线应当形成90°角，保证锚索张拉过程中千斤顶和锚索处于相同的轴线位置。在锚索张拉锁定之后，应将防腐液涂抹在锚头位置，用C30 混凝土封闭。使用机器对锚筋进行切割时，禁止使用电弧，留下的外露锚筋应当在5～10cm 左右，避免拽滑。一榀框架锚索的张拉必须采取对角张拉或整榀同时张拉方式。需要注意的是，进行预应力锚索施工前，要对锚索进行抽样试验检测，选定1～2 根锚索进行抗拉拔试验[5]。

（5）封锚

锚索项目施工完毕后，不可将锚头钢绞线切断。待监测展示边坡形状改变已趋于平稳，对预应力锚索总体加以补偿张拉，张拉完毕后，钢绞线外露部分应在10cm 以内，对多余的钢绞线进行切割清理。然后使用钢丝刷将锚头钢绞线的锈迹全部清理干净，按设计尺寸用C25 混凝土对锚头进行浇筑密封。

3.4 边仰坡防护施工

边仰坡防护施工工艺流程：测量放线—施工截排水—边仰坡开挖—刷坡—确定孔位—搭设操作平台—钻机就位—调整角度—钻孔—清孔—安装锚杆—注浆—制作框格梁—边坡修整。

3.5 挡土墙施工

挡土墙施工工艺流程：施工准备—测量放线—基槽开挖—地基承载力检测—立模加固—安装泄水孔—做滤水层—浇筑混凝土—拆除模板—养护。

3.6 施工监测

监测的主要目的为确定滑坡变形动态（包括滑坡体变形方向、变形速度、变形范围等），并对比变形发展，预测变形趋势，判断滑坡稳定状态，保证施工及周边建筑物安全；反馈设计和检验处置效果，指导施工，优化设计。根据工程特点结合相关规范，委托具有相关资质的第三方监测单位开展如下监测内容：坡顶房屋变形、桩顶位移及沉降、锚索应力、连梁及抗滑桩桩身应力、土体位移及地下水监测等。