有关锚杆技术用于加固边坡分析

2015-02-22易慕良

城市道桥与防洪 2015年10期

李浩，李军，易慕良

（湖南辉达规划勘测设计研究有限公司，湖南长沙 410011）

0 引言

当前，在岩土工程中，锚杆技术的应用逐渐变的广泛起来，涉及的应用领域涵盖公路交通、水利水电、地下工程等多个专业。采用锚杆技术，不仅可以充分调动岩土自身的稳定性，而且由于对岩土影响较小，从另一方面还有着一定的环保意义。同时，采用锚杆技术施工速度较快，有利于工期的实现，而且安全可靠，有利于社会和经济效益的实现。虽然我国在岩土工程的锚杆技术应用已经取得了很多成效，不过和世界上发达国家采用的技术还有一定的差距，基于此，本文主要探讨了锚杆技术提升边坡稳定性的机理以及实际应用，希望可以为相关的理论和实际提供一定的借鉴意义。

1 锚杆技术用于加固边坡的相关理论[1-7]

1.1 锚杆技术提升边坡稳定性机理概述

（1）增韧止裂机理。边坡中的卸荷裂隙随着侧向压应力逐渐解除，并局部进入微拉时，经历张型起裂，并在断续卸荷的自身平面内由稳定扩展到失稳，岩桥击穿而相互贯通破坏。设置锚杆主要作用可看成是对卸荷裂隙提供桥联作用，以阻止或延缓其张裂扩展过程，进而改善边坡岩体的变形与强度性质；（2）销钉作用。销钉作用认为锚杆在加固软弱结构面时，凭借杆体自身的抗剪能力阻止结构面的相对滑动，从而提高了结构面的抗剪强度和粘结力。（3）剪胀效应机理。当岩体中的粗糙不连续面发生剪切位移时，不连续面的两壁因剪胀而产生扩容，使得贯穿不连续面的锚杆受拉产生附加的法向应力，并通过不连续面的摩擦效应提供附加的抗剪强度。（4）预应力作用。预应力作用能有效的降低或消除岩体中的拉应力和剪应力，使应力集中现象得到缓解，从而改善了岩体的应力状态，同时，预应力使加固区的节理裂隙闭合，使节理裂的连通率降低，从根本上提同了岩体的抗剪强度。

1.2 工程案例概述

本单位设计的永定区王家坪至张家界城区改建公路，沿线地形多为山岭重丘，高边坡最大高度43 m，边坡走向160°左右，两侧坡体主要由太古界涑水群花岗片麻岩组成，间夹薄层黑云母角闪片岩，坡顶覆盖有第四系黄土及少量堆积物，该段坡体上各种小断层 (节理及层间错动现象较为发育，坡体上多组节理纵横交错、相互切割，坡面三角形滑塌或滑落现象随处可见，而黑云母角闪斜长片麻岩一般呈构造透镜体产生，多处形成构造泥化带，对坡体稳定极为不利，在坡体顶部8 m左右岩石为强风化状，其下以弱风化为主。在对公路开挖后，本段一、二级边坡坡率为1∶0.75，三级及以上边坡放缓至1∶1，边坡的分别高度为8 m，各级边间距设置2 m宽的平台，沿公路左右两侧一级边坡采用锚索框架加固，锚索长分别为25 m、20 m以及12m。而锚固段长度则分别为10m、10m以及8m。采用的框架为C25钢筋混凝土，框架间用M10砂浆砌片石填充。对二级及其以上各级边坡采用挂网锚喷加固，锚杆间距3 m，二级边坡锚杆长 8 m，其他各级边坡锚杆长3 m，喷射C15细石混凝土15 cm厚，中间挂网，锚杆孔径90 mm。各级平台用M7.5浆砌片石铺砌，厚0.3 m。本文正是基于这种工程背景下，对其中的锚杆施工工艺和锚索框架支护施工工艺进行了探讨。

1.3 锚杆技术的施工工艺

施工工艺一般由锚杆支护和锚索框架支护两个方面。

首先，对于锚杆支护来说，，应该结合现场实际情况，确定施工机械配套方案。整个工程采用自上而下、横向分片推进，一次完成锚喷防护的施工方案，即：从最高一级边坡防护开始施工，施工完最高一级边坡之后，再施工次一级边坡，依此类推至最下一级边坡的施工，直至施工完本片之后，转向下一片的施工。然后，施工片的划分可根据设计关于每十二米宽设置一道伸缩缝的要求，确定适当的喷射宽度进行分片，并确定施工段，同一施工段内的施工片间组织立体交叉流水作业，不同施工段间可组织平行流水作业，同时施工。其施工工艺为：清理山坡；搭脚手架；测放孔位；安设钻机；钻孔；清孔；安设锚杆；临时固定；注浆锚固；铺网焊接；安装泄水管；喷射混凝土；边拆架边抹面；养护。

而对于锚索框架支护来说，锚索框架主要设在一级边坡，施工时按照先上后下、横向推进的钻孔的施工方案，每上下两个孔成孔之后组织一次穿锚索工作，先穿下孔，再穿上孔，每片锚索穿完之后组织一次注浆锚固，之后再进行框架施工，框架混凝土达设计强度后，再进行锚索张拉、封锚等工序，形成最终的锚索框架防护体系。其施工工艺为：清理岩面；搭设脚手架；测量布孔并编号；安装钻孔与钻孔（锚索下料编索）；清孔穿锚索；注浆；挖槽与支模；绑钢筋安锚板；浇混凝土；养护；框架内砌石；封锚；张拉锚索。

2 锚固施工质量、安全保障措施

要保证边坡加固中锚杆施工技术的顺利实施，保证施工质量的提高，就必须采取一系列行之有效的措施。具体来说，首先务必要对质量和安全管理提高重视，根据工程实际建立相应的质量、安全保证体系。对工程参与人员的岗位职责和目标进行明确。尤其要在工程实施过程中设立专门的检查人员，对影响工程质量的关键工序和工艺进行重点检查。将检查结果进行仔细记录并定期汇报；其次，严格培训和工艺操作交底制度，明确工艺及工序要求，加强工序自检和互检，严格监理报验程序，做好按工艺和规范正规操作；第三，在施工过程中，做好施工日志的记录，特别是对特殊和关键工序的记录，发现施工中存在的质量问题或者安全隐患，要及时上报处理；第四，在施工过程中要严格按照设计施工规范和标准进行，比如，钻孔时禁止开水钻进，避免恶化边坡岩体、张拉锚索必须分级进行，并保证持荷时间满足设计要求等。最后，对于安全隐患明显的施工区域，比如高空施工作业，要做好相应的防护措施。