摘要：本文作者結(jié)合實(shí)例介紹采用預(yù)應(yīng)力錨桿樁治理滑坡的施工方法、工藝及質(zhì)量安全控制措施。以供同行參考。
1工程概況
該區(qū)屬于坡殘層堆積土體與巖體接觸面滑坡，東西寬約800m，南北長約500m。近年來，受暴雨的影響，滑坡區(qū)的穩(wěn)定性漸差，局部失穩(wěn)，發(fā)生了不同程度的滑坡變形破壞。
該工程主要采用設(shè)置鋼筋混凝土抗滑樁、樁板墻、預(yù)應(yīng)力錨桿方案和疏通水系、削坡減載方案對(duì)滑坡體進(jìn)行治理加固。在滑坡區(qū)前后緣共設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨桿抗滑樁152根，結(jié)構(gòu)如圖1所示。按照樁的截面尺寸、位置、樁長和預(yù)應(yīng)力錨桿設(shè)置級(jí)數(shù)分為1#～6#樁。樁身嵌入滑面下穩(wěn)定巖層不小于8.0m。樁頂下1m處設(shè)預(yù)應(yīng)力錨桿1～3級(jí)，每級(jí)間距1m，錨桿采用3根Φ32精軋螺紋鋼制作，錨桿孔徑為φ170mm，嵌入穩(wěn)定巖層的錨固長度為6m。
2基本原理
預(yù)應(yīng)力錨桿抗滑樁是鋼筋混凝土抗滑樁和預(yù)應(yīng)力錨桿的有機(jī)結(jié)合，鋼筋混凝土抗滑樁嵌入穩(wěn)定基巖，通過在抗滑樁頂部施加預(yù)應(yīng)力錨桿，錨桿穿過滑坡體錨固于滑動(dòng)面下穩(wěn)定的巖層內(nèi)，使樁、預(yù)應(yīng)力錨桿、錨固段樁周巖土組成一個(gè)聯(lián)合受力體系。用錨桿預(yù)加拉力和抗滑樁樁身共同平衡滑坡推力。
3施工方法及工藝
3.1施工準(zhǔn)備
樁孔位置平整場(chǎng)地，清除地面浮土；對(duì)坡面有裂隙或坍塌傾向部位采用削坡減載或注漿加固；樁孔外側(cè)挖好排水溝，做好排水系統(tǒng)，及時(shí)排除地表水；合理堆放材料和機(jī)具，使其不增加孔壁壓力，不影響成孔施工；設(shè)計(jì)和布設(shè)滑坡體的地表觀測(cè)樁。
3.2工程試驗(yàn)
3.2.1巖土試驗(yàn)，確定參數(shù)對(duì)抗滑樁可能穿越的土層進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取樣，測(cè)定土體的天然重度、含水率、內(nèi)摩擦角、粘聚力等參數(shù)，或利用場(chǎng)地已有的勘察測(cè)試資料，為施工設(shè)計(jì)和施工監(jiān)控提供依據(jù)。
3.2.2錨桿試驗(yàn)
在樁體施工前先進(jìn)行錨桿試驗(yàn)，其主要目的是確定錨固體與巖土層粘結(jié)強(qiáng)度特征值、錨桿設(shè)計(jì)參數(shù)和施工工藝。試驗(yàn)錨桿數(shù)量為3根。為使錨固體與地層間首先破壞，錨固長度設(shè)為3.5m，試驗(yàn)孔提取巖芯作巖石性能試驗(yàn)。錨桿試驗(yàn)采用循環(huán)分級(jí)加卸載法，加載裝置為YC-60型千斤頂、ZB4-500電動(dòng)油泵，計(jì)量儀器為壓力表、傳感器和精度不低于0.01mm的位移計(jì)。
計(jì)算錨桿試驗(yàn)預(yù)估破壞荷載：N=
其中：N——錨桿試驗(yàn)預(yù)估破壞荷載
ζ1——錨固體與地層粘結(jié)力工作條件系數(shù)，永久性
錨桿取1.0
D——錨固體直徑，取0.17m
La——錨固體長度，取3.5m
frb———地層與錨固體粘結(jié)強(qiáng)度特征值，按泥巖或砂巖天然單軸抗壓強(qiáng)度為380kPa
即：N=3.5×1.0×3.14×0.17×380=709.95kN
根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，取試驗(yàn)中錨桿極限承載力中最小值作為錨桿的極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值。錨固體與地層間極限粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以系數(shù)2.7為粘結(jié)強(qiáng)度特征值。另外，根據(jù)試驗(yàn)計(jì)算桿體與砂漿間粘結(jié)強(qiáng)度值，當(dāng)上述兩值大于或等于設(shè)計(jì)值時(shí)，按設(shè)計(jì)進(jìn)行錨桿施工。
3.3抗滑樁鎖口及護(hù)壁施工設(shè)計(jì)
抗滑樁樁孔護(hù)壁支護(hù)是抗滑樁施工的關(guān)鍵。孔壁支護(hù)的厚度應(yīng)綜合考慮土層參數(shù)、特點(diǎn)、地下水分布情況、樁孔深度、周邊荷載和施工工藝等因數(shù)進(jìn)行計(jì)算確定。
最深段的總壓力：p=Htg2(45°-ψ/2)
護(hù)壁厚度：t=kN/fc=kPb/fc(安全系數(shù)k取1.65)根據(jù)樁徑和地質(zhì)情況，樁孔護(hù)壁高度按每節(jié)1m進(jìn)行支護(hù)?？够瑯舵i口、護(hù)壁采用C20早強(qiáng)混凝土，鎖口段護(hù)壁高1.2m，鎖口厚0.5m，護(hù)壁厚度按照樁的截面尺寸從0.15m～0.25m不等。考慮到護(hù)壁的整體性和連續(xù)支護(hù)，在護(hù)壁內(nèi)設(shè)置鋼筋。
3.4抗滑樁施工要點(diǎn)
3.4.1樁孔開挖
同排樁孔應(yīng)跳槽開挖，并且要與其他工序錯(cuò)開進(jìn)行，在已成孔開始灌注混凝土?xí)r，才能開挖鄰孔。樁孔開挖根據(jù)地質(zhì)和護(hù)壁支護(hù)情況，分節(jié)開挖，下節(jié)開挖應(yīng)在上節(jié)護(hù)壁混凝土終凝后進(jìn)行，而且開挖不應(yīng)過深，以免上節(jié)護(hù)壁懸空過高。土層開挖使用鐵鍬，并結(jié)合風(fēng)鎬、風(fēng)鏟開挖；石層開挖以風(fēng)鎬開挖為主，局部配合風(fēng)槍；嚴(yán)禁爆破作業(yè)。在圍巖松軟破碎和滑動(dòng)面節(jié)段，在護(hù)壁內(nèi)順滑坡方向用臨時(shí)橫撐加強(qiáng)支護(hù)，并注意觀察其受力情況，及時(shí)進(jìn)行加固。
3.4.2樁孔護(hù)壁
護(hù)壁第一節(jié)為鎖口段，應(yīng)高出原地面0.2m，以防止樁口沉陷及地表水流入，樁孔不施工時(shí)應(yīng)加蓋。鎖口段以下護(hù)壁混凝土根據(jù)樁孔開挖情況分節(jié)灌注，分節(jié)時(shí)注意避開不同土質(zhì)分界面和滑動(dòng)面處，護(hù)壁模板采用1.2m高組合鋼模縱向拼裝，用可調(diào)鋼支撐作橫撐加固。為滿足樁身鋼筋保護(hù)層的要求和鋼筋綁扎的方便，護(hù)壁每側(cè)放大3cm。預(yù)應(yīng)力錨桿的預(yù)留管和樁間擋板預(yù)埋鋼筋應(yīng)隨護(hù)壁施工，準(zhǔn)確定位預(yù)留和安設(shè)。護(hù)壁均采用早強(qiáng)混凝土，以加快循環(huán)進(jìn)尺。模板的支架可在灌注后24h拆除。
3.4.3組裝鋼筋骨架
鋼筋骨架在樁孔內(nèi)進(jìn)行組裝，豎向每隔2m左右在箍筋每邊上焊接3根相應(yīng)保護(hù)層長度鋼筋頭，以保證鋼筋籠同護(hù)壁間保護(hù)層厚度，豎向主筋綁扎時(shí)必須保證垂直，特別是受拉側(cè)絕不允許有背彎。
3.4.4灌注樁身混凝土
混凝土采用泵送至各樁孔口，孔口設(shè)漏斗，全樁長范圍內(nèi)設(shè)串筒或?qū)Ч堋；炷练謱訐v固密實(shí)，樁身需連續(xù)灌注完畢，灌注時(shí)做好對(duì)預(yù)埋管件的保護(hù)和糾偏。樁頂在混凝土初凝前抹壓平整，避免出現(xiàn)塑性收縮裂縫或環(huán)向干縮裂縫，且表面不得有浮漿?？够瑯对谑┕み^程中，在部分抗滑樁(約占總數(shù)的10%)內(nèi)預(yù)埋檢測(cè)管，進(jìn)行聲波透視法檢測(cè)。
3.5預(yù)應(yīng)力錨桿施工要點(diǎn)
3.5.1錨桿成孔
鉆孔前先復(fù)核抗滑樁預(yù)留錨孔的位置，孔位偏差時(shí)進(jìn)行修鑿。選用XY-2型液壓回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，硬質(zhì)合金鉆頭。關(guān)塘口滑坡區(qū)地質(zhì)復(fù)雜，錨桿鉆孔穿越土夾砂質(zhì)泥巖層、泥巖層、砂巖層(滑坡堆積體)，最終到達(dá)錨桿錨固段的碎裂巖體或基巖層。在鉆孔時(shí)容易出現(xiàn)塌孔、斜孔、縮孔等現(xiàn)象，為避免上述情況出現(xiàn)，在鉆孔時(shí)采用注入清水自造泥漿護(hù)壁，跟管鉆進(jìn)的工藝。具體為在錨桿自由段(即堆積體層)用φ194mm厚5mm地質(zhì)導(dǎo)管作為鉆進(jìn)套管，當(dāng)鉆機(jī)鉆進(jìn)一個(gè)取芯管長度取出巖芯時(shí)，套管隨之下放。套管下放困難時(shí)，用鉆機(jī)施加扭矩旋轉(zhuǎn)下放。為防止孔斜或扭曲，開孔時(shí)應(yīng)輕壓慢鉆成孔，待套管跟進(jìn)至強(qiáng)風(fēng)化面時(shí)，適當(dāng)提高鉆速及鉆壓。
3.5.2錨桿組裝及安裝
錨桿根據(jù)實(shí)際深度配料制作錨桿，單根錨桿的配料長度為錨桿錨固長度、實(shí)際自由段長度、張拉工作長度(900mm)之和，同孔精軋螺紋鋼筋的連接接頭相互錯(cuò)開。安裝時(shí)同孔中的精軋螺紋鋼筋同時(shí)安裝，先在桿端安裝導(dǎo)向件，然后將錨桿沿著導(dǎo)向架緩緩送入，同時(shí)在精軋螺紋鋼筋之間安設(shè)架立筋并用扎絲扎緊。錨桿自由段范圍內(nèi)采用雙層防腐措施，當(dāng)連接到自由段的連接器處，其安裝順序?yàn)椋壕埪菁y鋼筋接頭處套入φ60mm，L=1000mm的塑料管→安裝連接器精軋螺紋鋼筋→在連接器上涂潤滑油二度，然后繞扎塑料布，在塑料布上再涂潤滑油→將塑料管移至連接器處，兩端20cm長范圍內(nèi)用黃油充填，外扎工程膠布固定。注漿管采用φ30mm鍍鋅鋼管隨同錨桿一起下放安裝，管口距離孔底30cm～50cm。
3.5.3錨固段灌漿
灌漿采用M30水泥砂漿，特細(xì)砂拌制。為減少水泥砂漿硬化干縮，砂漿的泌水率做到不超過4%，拌合后3h泌水率控制在2%，稠度控制在14s～18.5s，摻用占水泥重量0.5%的UNFS減水劑。錨固段注漿采用孔底返漿法注漿，一次性有壓灌注，注漿壓力為0.4MPa～0.6MPa，用砂漿位置指示器控制注漿數(shù)量，不得中途停灌。
3.5.4錨桿張拉
錨桿張拉待錨固砂漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后方可進(jìn)行，張拉千斤頂采用YC-60型穿心式千斤頂，ZB4-500張拉油泵。2根錨桿輪流分級(jí)張拉，每級(jí)張力50kN，超張拉15%。錨桿的伸長量(彈性變形)不小于自由段長度變形值的80%，且不大于自由段長度與1/2錨固段長度之和的彈性變形計(jì)算值。
3.5.5自由段注漿補(bǔ)償張拉后，立即進(jìn)行封口注漿。將注漿管從預(yù)留孔插入直至管口，達(dá)到距錨固段頂面約50cm，采用低壓注漿，注漿至孔滿溢出時(shí)，拉出注漿管，邊拉邊注漿，以防止形成空隙。
4施工質(zhì)量控制
應(yīng)用信息法進(jìn)行施工質(zhì)量控制，滑坡治理工程存在許多不確定因素，施工時(shí)根據(jù)各種試驗(yàn)檢驗(yàn)報(bào)告單、地表監(jiān)控量測(cè)記錄、抗滑樁地質(zhì)柱狀圖記錄、鉆孔記錄、壓漿記錄、張拉記錄和施工日志，對(duì)地表位移、深部位移、裂縫、地下水位變化、抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨桿施工監(jiān)測(cè)進(jìn)行信息反饋，及時(shí)調(diào)整施工方法、工藝和程序，爭取整治項(xiàng)目達(dá)到最佳效果。
5施工安全措施
?、偃斯ね诳?，對(duì)孔壁的穩(wěn)定及吊具設(shè)備及孔內(nèi)氣體情況等，應(yīng)經(jīng)常檢查。
?、谌藛T下孔前，先用鼓風(fēng)機(jī)將孔內(nèi)空氣排出更換。挖孔深度超過10m時(shí)，采用機(jī)械通風(fēng)，人員上下孔須配安全帶。
?、墼趪鷰r松軟破碎和滑動(dòng)面節(jié)段，護(hù)壁內(nèi)順滑坡方向用臨時(shí)橫撐加強(qiáng)支護(hù)，并注意觀察其受力情況，及時(shí)進(jìn)行加固，當(dāng)發(fā)現(xiàn)橫撐受力變形，破損而失效時(shí)，井下人員立即撤離。
?、芨邏河捅门c千斤頂之間的連接點(diǎn)，各接口必須完好無損。油泵操作人員要戴防護(hù)眼鏡。油泵開動(dòng)時(shí)，進(jìn)、回油速度與壓力表指針升降應(yīng)平穩(wěn)且均勻一致。安全閥要經(jīng)常保持靈敏可靠。
?、蒎^索壓漿時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定壓力進(jìn)行，施壓前調(diào)整好安全閥。關(guān)閉閥門時(shí)，作業(yè)人員應(yīng)站在側(cè)面。
6防止滑坡的應(yīng)急措施
①施工過程中，完善排水系統(tǒng)，對(duì)滑坡體出現(xiàn)的裂縫及時(shí)填塞，在裂縫處采用水泥漿灌縫封閉。為防止裂縫進(jìn)水，在裂縫處鋪設(shè)防水塑料布覆蓋，并保持密貼。
②加強(qiáng)滑坡體的監(jiān)控量測(cè)工作，根據(jù)反饋的信息，預(yù)測(cè)出坡體穩(wěn)定狀態(tài)，據(jù)此作出加固及處理方案。
③挖孔樁施工中，混凝土護(hù)壁隨開挖隨防護(hù)，坑內(nèi)有滲水時(shí)，及時(shí)用水泵抽出；如遇到涌水量較大的承壓水時(shí)，可采用水泥砂漿壓灌卵石環(huán)圈進(jìn)行封閉處理。防止對(duì)既有滑體現(xiàn)有平衡狀態(tài)的破壞，而產(chǎn)生新的滑坡。
7結(jié)束語
經(jīng)過一年多的檢驗(yàn)，在防治區(qū)內(nèi)沒有出現(xiàn)滑坡體滑動(dòng)、位移和異常變形，事實(shí)證明采用預(yù)應(yīng)力錨桿抗滑樁治理滑坡是有效和可行的。
在我國有很多類似地質(zhì)災(zāi)害需要治理，類似滑坡、巖堆、泥石流堆積體、高陡邊坡路基等地質(zhì)條件，均可以采用預(yù)應(yīng)力錨桿抗滑樁技術(shù)系統(tǒng)治理區(qū)域內(nèi)的病害和進(jìn)行防護(hù)，改善人類的生存環(huán)境。
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