葉秋生
(江蘇省核工業(yè)二七二地質(zhì)大隊(duì),江蘇南京 21000)
巖土錨固技術(shù)就是以錨噴支護(hù)為主要技術(shù)措施,在利用、整治、改造巖土體過程中使巖土體保持最佳的穩(wěn)定狀態(tài),且還能提供相關(guān)服務(wù)功能的加固技術(shù)總稱。巖土錨固技術(shù)靠錨桿、鋼筋網(wǎng)、混凝土上層的共同作用提高巖土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和抗變形剛度,減小巖土的側(cè)向變形,增強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性。該技術(shù)在我國(guó)最早于1955 年運(yùn)用在煤礦巷道中,經(jīng)過近20 年的改進(jìn),其被廣泛應(yīng)用于煤礦巷道、冶金、水利、隧道、基坑支護(hù)、公路邊坡等領(lǐng)域。
(1)巖土體的類型和性能。不同的巖土體類型和性能會(huì)給預(yù)應(yīng)力造成不同程度的損失,比如:對(duì)堅(jiān)硬、較為完整的巖土體預(yù)應(yīng)力損失較??;軟弱的巖土體在預(yù)應(yīng)力對(duì)巖層的壓縮作用下,巖層可能發(fā)生較大變形,而且這種變形不是短時(shí)間能減小的,這樣就會(huì)造成較大的預(yù)應(yīng)力損失。(2)錨固時(shí)機(jī)。在公路邊坡治理中,一般是自上而下分段開挖,也分段進(jìn)行邊坡的錨固。開挖會(huì)改變巖土原有的盈利狀態(tài),出現(xiàn)巖土松動(dòng)、不穩(wěn)定甚至巖體滑動(dòng)現(xiàn)象,而滑動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生需要增加錨固力。因此,選擇合適的錨固時(shí)機(jī)有助于避免滑動(dòng)等現(xiàn)象的發(fā)生,取得最好的錨固效果。(3)環(huán)境變化。外界環(huán)境的變化也會(huì)對(duì)錨固效果產(chǎn)生一定影響,例如:溫度變化會(huì)導(dǎo)致巖體內(nèi)部溫度變化,從而影響錨固力。溫度上升增加預(yù)應(yīng)力;溫度下降則減少預(yù)應(yīng)力。降雨會(huì)使巖體內(nèi)部的裂隙進(jìn)水,巖體發(fā)生濕脹現(xiàn)象,拉伸鋼索時(shí)就需要適當(dāng)增加錨固預(yù)應(yīng)力。
在公平邊坡開挖中,邊坡出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。為保證公路路基上邊坡的穩(wěn)定性,做好邊坡防護(hù)工作,巖土錨固技術(shù)應(yīng)用較為廣泛,因?yàn)閹r土錨固能將滑動(dòng)體錨固在穩(wěn)定的巖土體上,提高滑動(dòng)體育穩(wěn)定巖土體之間的摩擦力,從而起到邊坡穩(wěn)定的效果。在公路路基滑動(dòng)邊坡治理上,常常運(yùn)用巖土錨固技術(shù)中的錨桿+掛網(wǎng)噴漿技術(shù),在錨固的懸吊、組合梁、擠壓加固等作用下,提高邊坡巖土體的自身強(qiáng)度,達(dá)到穩(wěn)定性效果。
在應(yīng)用巖土錨固技術(shù)時(shí),需要結(jié)合邊坡的具體類型,考慮安全性、場(chǎng)地地質(zhì)條件等,采用不同結(jié)構(gòu)的巖土錨固技術(shù)。(1)錨桿肋柱墻板結(jié)構(gòu)。當(dāng)被保護(hù)的建筑設(shè)施安全等級(jí)為一、二級(jí),而被錨固的自由面為全基巖且臨空面高度較高時(shí)可運(yùn)用錨桿肋柱墻板結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要求高,造價(jià)高,采用自上而下的施工順序,施工流程化為:土石方—錨桿—肋柱墻板。在鉆孔時(shí)優(yōu)先選用干鉆,施工作業(yè)高度則需進(jìn)行嚴(yán)格的控制。(2)鋼筋砼排樁式錨桿擋墻。它是由錨桿和鋼筋混凝土樁聯(lián)合組成的,排樁既可以是鉆孔樁,也可以是挖孔樁,錨桿可以自由選擇預(yù)應(yīng)力錨桿或非預(yù)應(yīng)力錨桿。這種結(jié)構(gòu)一般運(yùn)用在以下幾種公路邊坡治理中:①位于滑坡區(qū)域的邊坡支護(hù)中、因路塹開挖造成的牽引式滑坡、應(yīng)路堤引發(fā)的推力式滑坡等情況下,抗滑樁很難起到支擋邊坡推力荷載的效果,此時(shí)采用這種錨固結(jié)構(gòu)。②在邊坡切坡后,結(jié)構(gòu)的軟弱面外傾變成臨空狀,楔形塌滑的可能性大、且危害大的邊坡中可采用這種結(jié)構(gòu)。③在坡頂0.5m 范圍內(nèi)有重要的建筑物或是較大的荷載,宜采用排樁式的錨桿擋墻支護(hù)結(jié)構(gòu)。(3)錨桿墻壁結(jié)構(gòu),當(dāng)被錨固支護(hù)的巖面高度小。且?guī)r層上覆蓋土層較薄、巖體穩(wěn)定性較強(qiáng)時(shí)可采用這種結(jié)構(gòu),它也是采用自上而下的逆作法施工,并嚴(yán)格控制每一個(gè)工作面的高度。(4)錨桿群支護(hù)結(jié)構(gòu),在公路邊坡中埋入長(zhǎng)而密的抗拉構(gòu)件,使得支護(hù)結(jié)構(gòu)與坡體有機(jī)組合形成一個(gè)復(fù)合體系,增強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性,這種結(jié)構(gòu)一般用在松散的巖石和土質(zhì)邊坡中,而且多是臨時(shí)加固。(5)錨板支護(hù)結(jié)構(gòu),是由錨桿和鋼筋混凝土面板聯(lián)合組成的一種的錨固結(jié)構(gòu),適用于巖石邊坡中。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中,錨桿起到良好的支護(hù)作用,它承擔(dān)巖石的壓力,阻止公路邊坡的側(cè)向位移變形;而混凝土面板則有效防止巖體表面的破壞,限制巖石塊的坍塌滑落。
在運(yùn)用巖石錨固技術(shù)時(shí),還需要根據(jù)巖土體特性、邊坡高度、地表水和地下水等具體情況選擇合適的工程防護(hù)措施,如:土釘墻、護(hù)坡、錨桿鐵絲網(wǎng)、漿砌片石網(wǎng)格等。在公路邊坡的加固和防護(hù)中,運(yùn)用土工格柵代替鐵絲網(wǎng),可以節(jié)省工程造價(jià),并增強(qiáng)護(hù)面的柔韌性,減少開裂現(xiàn)象,在阻止坡面位移方面作用更顯著,護(hù)面效果好。在面對(duì)高邊坡的加固和防護(hù)中,若邊坡的巖石風(fēng)化破碎面傾向于路基,穩(wěn)定性極差,這種邊坡在外界環(huán)境的變化下極可能出現(xiàn)坍塌、滑坡等災(zāi)害,可采用錨桿、錨索護(hù)坡措施,從上至下施工,邊開挖邊坡邊防護(hù),可靠性高,邊坡加固效果顯著。在山區(qū)的高速公路建設(shè)中,由于很少因?yàn)檫吰率Х€(wěn)和治理而進(jìn)行專門的地質(zhì)勘查和工程設(shè)計(jì),最終導(dǎo)致邊坡開挖過程中極容易出現(xiàn)滑坡、坍塌等事故,在這些工程的治理中,我們常使用預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁來治理,其在高速公路的滑坡治理中效果顯著。
(1)優(yōu)點(diǎn)。巖土錨固技術(shù)在公路邊坡治理中優(yōu)點(diǎn)明顯,主要表現(xiàn)在3 個(gè)方面:一是節(jié)省工程造價(jià),與其他邊坡加固和支護(hù)技術(shù)相比,巖土錨固技術(shù)可以降低20%~30%左右的造價(jià)。同時(shí),它還能節(jié)省將近一半的工期,提高施工效率。尤其是在高邊坡防護(hù)中,巖土錨固技術(shù)可以顯著降低造價(jià)。節(jié)省工期。二是具有穩(wěn)定相強(qiáng)、耐久性好、高效的優(yōu)勢(shì),在巖土錨固施工完成后,施工隊(duì)伍無需再花費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力進(jìn)行錨固系統(tǒng)的維護(hù)管理,一定程度上減少了后期維護(hù)工作,減少施工后期的麻煩。三是施工簡(jiǎn)便,無需設(shè)立模板,也不要搗筑,為施工帶來很大便利。
(2)缺點(diǎn)。當(dāng)然,巖土錨固技術(shù)也有缺點(diǎn),尤其是在安全性方面。在治理高邊坡運(yùn)用巖土錨桿技術(shù)時(shí),危險(xiǎn)系統(tǒng)非常大,一個(gè)不留神就可能導(dǎo)致安全事故的發(fā)生,必須采取較好的安全措施。而且,巖土錨固技術(shù)施工中需要運(yùn)用到很多機(jī)械設(shè)備,再加上安全措施,這些都會(huì)導(dǎo)致增加工程投入。另外,巖土錨固技術(shù)的施工技術(shù)要求高,施工工藝復(fù)雜,尤其是在利用預(yù)應(yīng)力錨索加固的高坡、陡坡時(shí),技術(shù)難度大,很容易導(dǎo)致質(zhì)量隱患的出現(xiàn)。由于巖土錨固技術(shù)中的隱蔽工程多,質(zhì)量控制和檢查難度大,很容易出現(xiàn)質(zhì)量事故。
總之,巖土錨固技術(shù)在公路邊坡治理中優(yōu)缺點(diǎn)共存,且不同的錨固結(jié)構(gòu)有不同的適用范圍,需要綜合考慮多方面因素,最終合理選用巖土錨固技術(shù),促進(jìn)公路邊坡的穩(wěn)定。
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