叶 忠

1 工程概况

长岭南路公路场区位于贵阳岩溶盆地西北面,地貌单元属于溶蚀残丘地貌,最大高差32.43 m。所处地层为三叠系中统松子坎组地层(T2sz2),岩性为灰白色、灰黄色薄层状白云岩局部夹泥化层,地层分布连续。基岩为三叠系中统松子坎组地层(T2sz2),岩性为灰白色、灰黄色薄层状白云岩局部夹泥化层。层理清晰,层面较平整,由钻探揭露,边坡由杂填土及中风化白云岩构成。边坡区岩体节理裂隙十分发育,两组节理裂隙组合破裂面中有多组组合破裂面与坡面一致或近似一致,形成岩质边坡区岩体可能沿这些组合破裂面产生滑移、崩塌。

2 加固方案的选择

各段加固方案如下:1)K0+380～K0+480右侧边坡:岩层产状80°∠27°,边坡产状 83°∠73°,边坡区节理裂隙①65°∠64°及②162°∠53°,易沿岩层面滑动。开挖高度为5.4 m～14.5 m,为岩石顺向边坡。其上部出现相对危险的滑裂带,边坡已处于蠕动变形阶段,设计采用锚索格构挂网喷浆支护加固,开挖坡度60°。2)K1+320～ K1+440 右侧边坡:岩层产状 60°∠25°,边坡产状 67°∠73°,边坡区节理裂隙①42°∠61°及②147°∠56°,易沿岩层面滑动。开挖高度为2.8 m～5.6 m,为岩石顺向边坡。其上部出现相对危险的滑裂带,边坡已处于蠕动变形阶段,设计采用锚索格构挂网喷浆支护加固,设计开挖坡度76°。3)K1+060～K1+280左侧边坡:岩层产状 60°∠25°,边坡产状 266°∠73°,边坡区节理裂隙①205°∠54°及②102°∠68°,易沿节理 205°∠54°滑动。 边坡处于临界稳定状态,不会发生深度滑坡,设计采用锚杆挂网喷浆支护加固。

对开挖面近距离的建筑物(K1+320～K1+400段右侧边坡距边坡坡顶线2 m～8 m为水电八局基地职工住房、K1+060～K1+280左侧边坡坡顶线3.7 m左右为贵州交通技术职业学院图书馆)的保护设计采用开挖前用钢管桩先对坡体进行加固处理,在本文不对钢管桩支护方案进行叙述。

整个边坡坡面采取挂网喷浆,喷射混凝土C20,喷射厚度120 mm,坡面按2.0 m×2.0 m设置泄水孔,泄水孔孔径为100 mm,长度为0.5 m,泄水孔倾角不得小于10°,泄水孔向坡脚倾斜。

3 设计参数

边坡安全等级为一级,边坡工程重要性系数γ0=1.1,锚固体与地层粘结工作系数ξ2=1.0,锚索抗拉工作条件系数ξ2=0.69,锚索与砂浆粘结强度工作系数ξ3=0.6,荷载分项系数 γQ=1.3,强风化岩石与锚固体粘结强度特征值 frb=130 kPa,中风化岩石与锚固体粘结强度特征值 frb=380 kPa。边坡顶部房屋按每层荷载15 kPa,校区公路荷载30 kPa。

锚索钻孔直径均为130 mm,锚杆钻孔在K1+060～K1+200段直径为110 mm,其余段锚杆钻孔直径为80 mm,倾角均为 20°,锚索钻孔灌注M35水泥砂浆,锚杆钻孔灌注M25水泥砂浆;网筋φ 8@200×200,喷射混凝土C20,喷射厚度为120 mm。

4 施工要点

4.1 锚索施工

1)根据地势,大型机械设备上不到施工工作面,因此,在选择动力设备时,选择21 m3空气压缩机,采用冲击成孔。钻孔机械选用 1台 YQ-100B和2台YQ-100D。由于部分锚孔有淤泥、松散碎石土,成孔困难或成孔后淤泥缩孔、碎石掉块,锚索不能放入,此类孔采用跟套管成孔,套管采用φ 150套管,跟进采用偏芯钎头冲击管靴带动套管跟进,拔出采用液压拔管机。由于地形起伏较大,为确保框格梁顺直,挖槽的深度深浅不一,因此,放线后先挖基槽,然后再准确确定锚索孔位。钻孔要求终孔孔径不小于150 mm,孔位误差不大于10 cm,倾角误差不大于3°。锚孔深度=锚索长度-锚索在框格梁中的斜长-张拉段长度+0.5 m。2)钢绞线下料长度=锚固段长度+自由段长度+张拉段长度。下料长度误差不超过5 cm,本工程张拉段长度为2.0 m。钢绞线除锈后顺直地放在组装台上,钢绞线按顺序排列组装,注浆管置于锚索中间,锚固段每隔1 m安装1个扩张环和紧箍环,使锚固段呈枣核状,锚索前加导向帽。锚索组装好后,挂牌编号堆放待用,锚索组装如图1所示。3)锚索体总长度、锚固段长度、张拉段长度都必须核实,锚固段作油渍、污物清除处理。钢绞线规整、顺畅,分离架固定牢固,自由段波纹管连接处涂黄油以防渗浆,内端头用黄油棉堵塞,长度不小于15 cm,并用铁丝固定。波纹管表面无碰凹或变形现象,经严格检验合格,方能下索。4)锚固段的注浆:锚索放入后原则上要求立即注浆,防止有未洗净的岩屑或泥浆沉积在锚固段上,注浆采用P.O42.5号水泥水灰比为 1∶0.38,注浆时,待浆液从孔口溢出时,便边注浆边拔注浆管,拔管速度要以孔口有浆液连续溢出为准,防止孔内浆液不饱满。5)框格梁混凝土:格构梁施工纵向筋在锚索钻孔两边各0.5 m箍筋加密,间距为100 mm。注浆完成后,清理基槽。6)预应力筋张拉前,应对张拉设备进行核定。并检查承压板后面的混凝土质量,如该处混凝土有空鼓现象,应在张拉前进行修补。

4.2 锚杆施工

在边坡治理施工中,施工顺序相当关键,如果施工顺序不合适,往往会造成工期延误、人力和财力浪费,严重的会影响施工质量,造成不必要的损失。锚杆施工按下列顺序施工进行:支护结构施工前,应先排除边坡坡面松动危石等,按设计要求开挖工作面,修整边坡,埋设喷射混凝土厚度控制标志;支护分段自上而下施工,每施工段长度控制在15.0 m以内,喷射第一层混凝土;钻孔安设锚杆、注浆,安设连接体;施加预应力;绑扎钢筋网,喷射第二层混凝土;设置坡顶、坡面和坡脚的排水系统。

锚杆钻孔直径为80 mm,倾角均为20°,水泥砂浆M25。钻孔施工前应严格定位定向,孔距偏差不大于100 mm;偏斜度不大于5%;孔深偏差不大于50 mm;孔径偏差不大于5 mm;钻孔深度比设计孔深0.5 m,一次灌浆压力宜控制在0.6 MPa～2.0 MPa之间。土石方开挖应分层分段开挖,每段长度不得大于15 m,每次开挖深度不得大于2.5 m,且须待上部支护结构完成。

4.3 施工中的质量控制

1)钻孔。钻孔孔位、方位角、倾角严格根据设计要求,由现场技术人员指导定钻,并由甲方工地代表核准后开钻。钻孔完成后,采用3寸塑料管吹孔,并用吹管测量孔深,满足设计要求后,由甲乙工地代表核准后下锚(杆)索。2)注浆。严格控制浆液水灰比,采用立式搅拌机拌浆,并在搅拌筒中标示水位标尺,以严格控制水加入量。3)坡表变形监测。边坡水平位移使用长距离测量的精密水准仪和进行角度测量的经纬仪,边坡垂直位移采用精密水准仪。边坡坡面变形监测应规划成网。网点观测标志采用钢筋混凝土观测标墩。标墩的设置应远离边坡开挖爆破影响范围以外,标墩基础浇筑在新鲜基岩上。4)预应力锚索的受力监测。锚索的受力通常采用在锚墩处设置测力装置的方法来监测。测力计安装在孔口底板上,应与孔轴垂直,偏斜小于0.5°,偏心不大于5 mm。测力计安装就位后,安装张拉前,准确测得初始值和环境温度,反复测读,二次读数差小于1%(F·S),取其平均值作为观测基准点。锚索与工作锚索的张拉程序相同,分级加荷张拉,逐级进行张拉观测。一般连续三次读数差小于1%(F·S)为稳定。张拉结束后,进行锁定后的稳定观测。

锚索测力计应均匀布置,在每区应至少布置一根锚索进行观测,在边坡最不利位置(即边坡最高段)应加大观测密度。

5 结语

本工程地形大部分为岩溶盆地,属于溶蚀残丘地貌,为贵州典型边坡的地貌地形。该工程全面竣工后经历了多次风雨的考验,监测结果表明预应力锚索和非预应力锚杆结合应用成功,既加快工程进度又保证了边坡的稳定,对类似工程有一定的参考价值。