高边坡锚索(杆)病害整治工程施工体会
摘要：锚索技术具有施工简单、造价低、工期短、效益显著的优点，被广泛应用于高边坡病害整治工程中。
文章结合工程实例，对某高速公路高边坡病害整治进行了总结,重点论述了锚索(杆)技术加固边坡的机理和施工工艺。
毕业论文网 关键词：高边坡；病害整治；锚索(杆)技术 锚索(杆)的适用范围及其工作机理 锚杆支护是近年发展起来的用于土体开挖和边坡稳定的一种新的挡土技术,具有施工速度快、用料省、造价低等优点,适用于建筑深基坑工程和市政公路的边坡支护工程,它较多地用作土体开挖的临时支护,也可作为永久性挡土结构。
由于土体抗剪强度较低,抗拉强度几乎可忽略不计,故自然土坡只能以较小的高度(即临界高度) 直立存在。
当土坡直立高度超过临界值、坡顶面超载较大或其它环境因素发生变化(如土体含水量改变)时,将引起土坡的失稳。
为此常采用支挡结构承受侧压力并限制其变形发展,这属于常规的被动制约机制的支挡结构。
锚杆则是在土体内增设一定长度与分布密度的锚固体,提高土体强度,增强土坡自身稳定性,属于主动制约机制的支挡体系。
锚杆的抗拔试验结果表明,其拔出时的滑移产生在锚杆侧面紧贴锚固体的界面土膜处,对于采用一次压力灌浆的锚杆,它在不同土质中的界面摩阻力实测值t见表1。
二、工程概况 某高速公路K44+250～750段以半路堑形式通过，左侧紧临小河沟，右侧为高陡山坡，最太高差60多米。
既有边坡为单面坡，实际边坡坡率1:0.5～1：0.75，采用锚喷及素喷混凝土防护。
由于连续暴雨，右侧高边坡发生太面积边坡岩体顺层滑塌，滑塌体近15000m。
塌体堆压至路面，一度中断交通。
本次滑塌前兆不明显，突发性强，滑动力太。
病害规模虽不大，但如处理不当或不及时，势必牵引发展为顺层滑坡的可能，危害性更太。
三、工程地质特征 1、地貌、地层岩性 该工点位于剥蚀丘陵区，山坡自然坡度2O～30，坡表植被发育，以杂草、丛木为主。
组成该工点的地层，表层为第四系残一坡积砂黏土夹碎石，呈硬塑状，厚 1.0～3.0m。
下伏侏罗系中、上统的绢云母石英片岩，浅灰绿、紫红色，中厚层状，岩层产状3200～33O0/250～480 (以3200/310为主)。
节理、片理极为发育，节理切割岩体，岩层破碎；基岩风化程度、厚度不均，全风化层厚2～10m，局部厚大于10m，强风化层厚度太于20m。
风化程度呈山顶薄向山脚逐渐变厚的趋势。
2、地质构造特征 从地质构造上看，本工点夹于大断裂及支断裂之间，处于复杂的地质构造带内。
见图1。
大断裂系规模宏大的区域性太断裂，断层产状 3200～3500/400，与该段岩层产状近乎一致，本断裂对工点的影响最为直接、尤为严重，主要表现在三个方面： (1)受构造作用的影响，本段岩层层面倾向公路一侧，构成边坡稳定性的隐患； (2)节理发育，四组主要的节理多属剪节理，节理面平整光滑，并把边坡岩体切割成棱状块体，破坏了岩体的完整性，并直接削弱其稳定性； (3)岩体在强大的构造挤压剪切力的作用下，岩体产生沿层间错动的现象较 为普遍，且错动面往往呈泥化夹层出现，是潜在的软弱结构面，一旦遇水浸润，其抗剪强度将锐减。
这些地质构造上的特征构成了病害产生的内在因素。
3、水文地质及气象因素 该工点范围内孔隙水及基岩裂隙水发育。
岩体中发育的多组剪节理，闭台程度差，贯通性好，为储水和水的运移提供了条件。
后期施工中，大量锚索孔的出水现象及分布规律验证了这一点。
地下水的出露大多集中于四个已废弃的采石场，水量随季节的变化而变化。
地下水的补给来源主要为大气降水。
本区属热带湿润季风气候，降水丰富，据调查，年降水在1500mm 以上，最大日降水达229mm。
而且该区为台风多发区，受台风影响，暴雨多发。
尤其6～7月间连续暴雨及10号台风暴雨的袭击，是本工点产生滑塌病害的直接诱发因素。
四、病害特征及机理分析 1、病害特征 公路右侧堑坡产生三处严重坍滑，即 K44+350～+380、+446～+513、+525．5～十610 坍体堆积于路面上，并伴有泥流现象，滑塌后缘陡壁高2～5m，而坍体外缘坡面未见裂缝。
目前发生的病害为边坡岩体沿软弱结构面产生的中浅型滑塌，规模虽然不算很大，但明显存在继续牵引和发展的趋势。
2、病害机理 造成本段路堑滑塌发生、发展是多种因素综合作用的结果，归纳如下： (1)岩体结构构造特征：受区域地质构造作用的影响，岩层走向近平行于公路走向，倾向公路一侧；地层节理、片理极为发育，且多组剪节理把岩律切割成块状结构，破坏岩体的完整性；不利结构面之间普遍存在泥化夹层，是潜在的软弱结构面，见图 2，一旦遇水浸润，结构面间抗剪强度将锐减。
(2)人为活动因素：当既有稳定山坡坡脚因修建公路开挖后形成临空面，造成原有山坡岩体的应力重分布；若能及时采取妥当的支护措施，岩体将保持弹性状态，边坡仍是稳定的；但因原边坡坡率过陡，且原采用锚喷及素喷混凝土防护措施没有解决岩体顺层滑动问题。
(3)地下水发育及大量表水下渗是诱发病害发生的外在因素：该段边坡基岩裂隙水发育，特别是6～7月间遭受连续暴雨的袭击，导致大量表水下渗，一方面土(岩)体饱水，自重加大，下滑力剧增；另一方面层面和软弱结构面的软化，抗剪强度锐减导致了顺层滑塌的产生。
五、工程整治措施 滑塌埋道后，处于一种抢险态势，山坡岩体处于不稳定阶段，势必引发滑塌 的进一步发展，会牵引发展为顺层滑坡。
设计在考虑治理滑塌的同时，对于其滑塌的趋势，需考虑加固，以达到根治之目的。
在方案研究过程中，曾作多方案的技术经济比较，如考虑大面积减载、部分 减载+桩板墙和部分减载+锚索(加锚粱)+抗滑挡墙等方案，各方案主要工程数量及估算费用见表2。
从工程技术的角度看，第三方案具备三大优点：一是运用锚索粱可较好地解决高边坡(尤其是中上部)顺层岩体的稳定问题；二是较大减少刷方量及弃土占地；三是在保证高速公路的畅通运营情况下，高空作业，施工场地要求小，对行车干扰小。
经多方论证，权衡利弊，最后采用第三整治方案。
1、部分卸载措施 针对原边坡为单一坡面，坡率过陡，且存在控制边坡稳定作用的顺层滑动问题，根据本工点的地貌形态、岩体结构、风化程度．确定边坡的形式和坡率等详 见图3。
2 、坡脚抗滑挡墙 边坡稳定分析结果表明路堑边坡坡脚为薄弱的环节，需加强边坡坡脚加固措施。
干边坡坡脚设浆砌片石抗滑挡墙，墙高3.O～5.0m。
设计从工程的整体出发．形成系统排水设施，减少水的危害。
地面排水设施的设置重点集中于采石场及其出口水流的引排，即堑顶设置天沟引排表水至采石场，在采石场出口段设置环形截水沟截断漫流，然后通过吊沟或急流槽引排人侧沟，以达到排除地表水的目的。
地下水的疏排主要是基岩裂隙水的排除，降低地层的富水程度和减少对锚索工程的长期影响。
根据钻孔中掌握的出水情况(如出水深度)及其分布规律，采用疏排和封堵双重措施相结合。
针对涌水较为集中的区域及后期锚索钻孔揭示的集 中渗水部位布设110mm斜孔排水，孔深20～30m，倾角1O0～150。
孔内套人100m的透水软管，以疏排地下裂隙水；施工中对于钻探揭示较破碎地层、多节理裂隙的渗水区域采用注浆法，封堵地下水的裂隙“通道”，隔断锚索体附近的裂隙水。
本工程共设17孔排水斜孔和 5个注浆孔。
实践证明该措施是成功的，锚索钻孔 施工中发现近58%(约178孔)的涌水锚孔停止了渗水、出水，有效地解决了地下水对锚索工程的影响和长期威胁。
4、锚索梁工程 边坡设置预应力锚索后，穿过边坡的滑动面的锚索，外端固定于坡面，另一端锚固在滑动面以内的稳定岩体中对锚索体施加的预应力主动地改变了边坡岩体的受力状态和滑动体滑面上力的平衡条件，既提高了岩体的整体性，又增加了滑面上的抗滑力，从而达到加固边坡，提高其稳定性的目的。
本工程锚索选用圆柱型粘结式结构，基于刚体极限平衡理论，通过块体的稳定性分析，计算出使块体达到要求的稳定程度而需施加到块体上的锚固力。
每孔锚索设计拉应470～760kN，锚索长 15．5～28．5m，锚固段长 l0～16m，每孔锚索由3～5根=15.24mm的锕绞线组成，每排锚索纵向间距(沿线路方向)为 4m，竖向间距为3.0m，锚孔直径=110mm，倾角 (与水平面夹角)为150该工程共设高强度预应力锚索304根。
针对片岩地层节理、片理发育的特点，从稳定坡面地层，减少锚头位移，减少应力损失及高速公路在环境美化方面的特诛要求，采用锚梁结构。
根据锚索设计张拉力大小，按弹性地基梁计算模式，计算锚粱的结构尺寸和配筋率。
采用两种结构形式的锚梁：矩形粱，宽0.5m，厚 0.4m，长 8.44m；“一” 型粱，下宽0.7m，上宽0.5m．长 8．44。
两孔锚索共用一根锚粱。
六、结束语 (1)近年来锚索技术已广泛运用于边坡稳定、深基坑加固、结构抗倾覆和隧道围岩支护工程中。
特别是它在处理高陡边坡和具不利结构面边坡(顺层路堑)方面有其独特的作用和效果。
而锚索梁的运用目前尚属起步阶段，它在针对破碎、松软等位移变形相对大的地层中较一般墩式锚头在稳固边坡和减少预应力损失方面有明显的作用，具有较大的推广价值。
(2)对于重大病害工程应本着“一次根治，不留后患”的原则进行综合整治，除采取针对性强的有效措施外(如本工程锚索)，应从工程的整体出发，做好配套、辅助工程(如防护工程、排水工程等)的设计和施工，才能取得预期的结果。
本工程竣工至今，边坡稳定，营运安全有力地证明该工程病害整治是可行的、成功的。
(3)锚索技术虽已得到广泛运用，但在具体工程中仍有许多问题需待进一步研究和完善，如预应力锚索的应力损失规律及控制措施、地下水对锚索体腐蚀的影响及如何防止或减少地下水的影响和锚粱或框架式锚粱的计算模式等。
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