余枫璞

（广东晋华建设工程有限公司,广东 梅州 514400）

粘土的土体结构研究不仅仅限于微观结构方面,还包括各种宏观结构,粘性土的滑坡现象就是其主要的宏观表现之一。在20 世纪40 年代,预应力锚索加固技术开始被广泛运用于建筑结构和大型工程结构的加固和修缮中。然而,这种传统的预应力锚索加固技术存在一定的问题,例如加固力度、耐久性和施工过程繁琐等问题。钢丝是预应力锚索加固技术重要组成部分,高强度预应力钢丝技术的出现,使得加固效果更加突出。高强度预应力钢丝技术可以提高预应力锚索的强度和刚度,进而提高加固结构的承载能力和耐久性。预应力锚索加固技术的发展使得工程建设中的效果更可靠、更经济、更安全,这将为未来巨大的桥梁工程、道路隧道、高层建筑、边坡支护等方面建设和安全运行发挥重大作用。

目前国内外对非粘性土的滑坡治理已经有了较为深入的研究,但关于粘性土的滑坡治理没有形成完整的体系,此次研究将对粘性土滑坡状态下的预应力锚索施工风险及预防处理措施进行研究。我国分布的上第三系裂隙化硬粘土是成分、结构、性质都不稳定的地质体,因此深入认识粘性土的工程性状及预应力锚索施工风险及预防处理措施对地质灾害的防治具有重要的意义[1]。

1 工程概况

1.1 工程地理位置及拟定的预应力锚索设计

岩前水库位于广东省梅州市五华县河东镇大嵩村岩前村,距离五华县城13 km。岩前水库工程等别为Ⅲ等,工程规模为中型工程,永久性主要水工建筑物（包括大坝、溢洪道、输水涵管）级别为3 级,次要建筑物级别为4 级。水库工程永久性主要水工建筑物洪水标准采用50 年一遇洪水设计、1000 年一遇洪水校核；溢洪道消能防冲建筑物设计洪水标准为30 年一遇[2]。

本方案内容主要为左岸滑坡体处理预应力锚索施工。本工程预应力锚索共35 根,均采用5 束7φ5 钢绞线,与水平面夹角30 度,水平间距3.0 m,均长度43 m,自由段8 m,成孔直径不小于150 mm。采用干钻施工工艺成孔,以减小钻孔时水对边坡产生的不利影响,单根锚索设计抗拉值为450 kN,预应力值250 kN。

1.2 粘性土勘察报告

根据初设报告地质篇描述,水库左岸滑坡体山脊较单薄,山脊高程235 m～245 m,边坡较陡,坡下为溢洪道进口。按滑坡物质组成划分为粘性土滑坡,按引起滑坡的动力性质划分为牵引式滑坡,据调查滑坡体还存在滑移迹象。根据钻孔揭露表明,边坡主要岩性有第四系坡残积层和燕山晚期的粗粒花岗岩,现由上至下分述见表1。

2 预应力锚索施工

2.1 坡面修整

坡面采用人工配合挖掘机修整,随开挖的下降及时进行清坡,机械开挖时,应预留保护层,再人工进行保护层开挖。

2.2 测量放样

按设计要求,采用GPS 精确测放孔位,使用角度尺确定钻孔角度。

2.3 设备安装就位

设备的安装要根据前期预应力锚索控制点位进行复核,钻机的位置需要根据操作平台的大小、位置完成固定,确保符合设计要求。

粘性土滑坡下的预应力锚索施工中,钻孔是其重要的一步,施工过程中需要预先根据粘性土层的性质、预应力锚索的孔径、设计深度和场地施工条件对钻孔的机械进行选择,在这个过程中需要完整的表达钻孔需求。

2.4 钻孔

按照设计要求,锚孔钻进采用干钻,以减小钻孔时水对边坡产生的不利影响。钻孔速度根据使用钻机性能和锚固地层严格控制,防止钻孔扭曲和变径,造成下锚困难或其它意外事故。

为了确保在实践中使用的钻孔直径满足要求,直径不应小于孔的设计值。为了确保钻头的深度,实际挖掘深度必须超过设计深度0.5 m 以上。

2.5 锚孔检验

锚孔的检验必须在监理工程师在场的情况下进行检验,检验过程中监理工程师全程旁站,主要观察锚孔钻挖过程中是否会出现钻头抖动或者幅度较大的冲击现象,当锚孔打入较深孔洞后需要流畅进入,并且不能够发生顿挫,使用专业工具检验时空洞内部不能存在水体渗流、残渣飞溅的情况。钻孔结束后需要总监理工程师签字盖章后才能够进入下一步工序。钻孔结束后的检查主要包括检查孔洞位置是否为设计位置、孔洞的角度是否发生了大位移偏转,这些问题全部检验合格后才算是完成锚孔检验,土压力及位移包络图见图1。

图1 土压力及位移包络图

2.6 锚索设计参数选取及安装施工

（1）锚索设计要求

由于本次设计所用的预应力锚索为单束自适应预应力锚索,很适合软岩大变形支护施工设计。锚索按设计要求每根采用5 束7Φ5 钢绞丝,单根锚索设计抗拉450 kN,预应力250 kN,综合取锚索自由段长度为7 m,具体的锚索设计平面和剖面图分别见图2、图3。

图2 预应力锚索设计平面图

图3 预应力锚索设计剖面图

（2）锚索制作

锚索按设计的锚固段、自由（张拉）段、锁定头的长度和结构要求制作。

3 施工风险及预防处理措施

3.1 灌浆管堵塞风险及预防处理

由于粘性土灌浆时将产生横向切应变,土粒间的扰动较大,大颗粒的粘性土可能会把灌浆口堵塞；另一方面因粘性土含水量较大,灌浆的同时毛细水压力不断上升,此过程也可能会造成灌浆管堵塞,特别是在二次灌浆的时候。为了预应力锚索灌浆时灌浆管不堵塞,施工过程中可以采取以下措施预防此情况的发生：

1）孔道是否干净、表面是否有沉积物是保证灌浆管不堵塞的重要因素,所以在进行灌浆前需要对灌浆管进行清理,可以使用与护壁相同的泥浆进行冲洗。

2）若在灌浆的过程中已经产生了不可逆转的堵塞,这时候可以采取增加回浆管的方式对已堵塞的灌浆管进行处理,浆管内的压力增大,减少粘性土毛细水压力的影响。

3）在灌浆的过程中需要始终观察灌浆液体的温度和重度是否满足设计要求,并通过灌浆管上的压力传感器监测馆内的压力是否能够满足要求。

3.2 锚索张拉伸长值超标风险及预防处理

锚索的张拉是工程建设和维护中极为重要的工作。锚索张拉的过程中,如果伸长值超标,就会存在风险,需要采取措施进行预防和处理。

（1）在锚索张拉的过程中,如果出现伸长值超标的情况,可能会导致锚固体的受力状态发生改变,可能导致锚固点和周围结构受到破坏。

（2）为了防止锚索伸长值超标,需要采取以下预防措施：

1）锚固体的结构设计应严格按照规范进行,提高结构的稳定性和安全性。

2）在锚索张拉之前,需要对锚固点和结构进行认真检查,确保结构处于正常状态,没有受损和变形。

3）进行锚索张拉过程中需要对锚索伸长值进行实时监测,一旦发现异常情况,应立即采取应对措施。

（3）出现锚索伸长值超标的情况,需要采取以下处理方法：

1）停止锚索张拉工作,停止施工作业。

2）对锚索伸长值进行数据分析和处理,寻找超标的原因。

3）对超标部位进行强化加固或更换。

4）重新进行锚索张拉和监测,确保施工质量和安全性。

3.3 锚索夹片滑动或锁定回缩量超标风险及预防处理

并不是所有的锚具在出厂后都能够保证符合要求,在施工的过程中也不是所有的锚具都会检查,实际操作时往往采取的是锚具抽查,这种情况下有些不符合使用要求的锚具在使用的过程中会发生锚索夹片滑动的现象。处理这种现象最好的方法就是卸荷后更换张拉锚具,选择满足要求的同型号锚具重新张拉,张拉前需要对锚具进行检查。另一方面,为从根源避免在加荷的过程中若出现夹片滑动且无法卸荷的情况,建议在每次使用锚具之前进行应力检查。

预应力锚索是由多股钢绞线缠绕而成,使用过程中难免会发生钢绞线不达标或者受到了粉尘污染的情况,这种情况发生后会造成锁定回缩量超标,为避免类似情况的发生,我们需要根据实际张拉情况设置单根钢绞线补偿张拉。

3.4 锚索张拉段灌浆异常风险及预防处理

预应力锚索的施工过程常会出现坡面漏浆、管道异常的情况,一般使用多次灌浆、单孔灌浆、封堵裂缝、延长施工时间等。但在一般情况下预应力锚索的孔洞施工只进行一次,多次施工可能会避免一些异常情况的出现,但是会花费更多的人力、物力和财力,最后施工进度也被拖延,经济效益不高。我们提出了一种既能够提升经济效益还能够减少灌浆次数的方法：在某次灌浆后发现并不能够满足设计要求时,将灌浆使用的泥浆液提升细度,从而改变灌浆的可灌性。

若粘性土周边孔洞承压能力有限,使用大面积灌浆时有发生滑坡、倾覆的风险,这是因为大面积灌浆改变了坡体原有的力学平衡条件,且粘性土受力状态复杂,一旦发生破坏将引起灾难性损失,所以建议在粘性土滑坡背景下预应力锚索施工尽可能使用单孔单灌,保证整体稳定。

4 结论

粘性土发生滑坡后将造成比非粘性土滑坡更大的灾害,本文结合五华县岩前水库除险加固工程,总结分析了灌浆管堵塞、锚索张拉伸长值超标、锚索夹片滑动或锁定回缩量超标和锚索张拉段灌浆异常风险的成因,并给予了几种风险预防措施,能够为以后的工程提供参考。目前粘性土滑坡背景下预应力锚索尚处于深入探索阶段,在理论、设计、施工等方面还需要开展大量的研究工作,虽然本文对其进行了初步探讨。但由于内容涉及面广,因此未能完全的解决施工中可能发生的问题,在以后的研究中将加以补充。