魏明越，沈羽臣，張 磊，段 飛，沈益國

（中建一局集團第五建筑有限公司，北京 100024）

0 引言

高邊坡的處理一直以來都是工程施工的重點難題，隨著我國大力推進基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，高邊坡越來越多地出現(xiàn)在工程建設(shè)中，尤其在我國西北地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程中。由于地理條件、水文地質(zhì)條件、氣象特征、周圍自然環(huán)境等因素影響，高邊坡勘察、設(shè)計、施工及運維影響著群眾的生命和財產(chǎn)安全，其穩(wěn)定性直接影響基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的健康發(fā)展。

1 工程概況

西咸新區(qū)第二水廠出廠管道工程施工（第八標段）項目位于陜西省咸陽市S208省道附近，工程給水管道穿過北傾溝范圍是開闊的U形溝谷，溝底為現(xiàn)狀水系，平均跨度約60m，溝谷上方擬建輸水管道及桁架橋。在北傾溝北岸坡腳約1m處擬建桁架橋橋墩與承臺，坡頂擬修建6m寬的綠道及副橋墩，北岸邊坡由黃土、古土壤為主要土層，其中，黃土屬于Ⅳ級自重濕陷性黃土，場地高度30～32m，綜合坡率1∶0.8。

由于北傾溝兩岸邊坡坡腳因水位升降侵蝕已出現(xiàn)部分垮塌，同時北傾溝河道水系治理單位在修建施工便道時改變了原有地形地貌，破壞了北岸坡腳覆蓋植被，坡腳裸露高度約8m，坡度70°～80°。同時根據(jù)現(xiàn)場情況觀察發(fā)現(xiàn)整個北傾溝兩側(cè)邊坡存在多個垮塌的涵洞，邊坡問題存在很大安全隱患，需及時對工程范圍內(nèi)的高邊坡進行防護，才能保證桁架橋墩及承臺在建及永久運營的安全。

2 濕陷性黃土對邊坡治理的影響

濕陷性黃土高邊坡產(chǎn)生失穩(wěn)的原因主要是其濕陷性特征和弱抗沖刷性對邊坡的影響，黃土在遇水后其物理性質(zhì)易發(fā)生改變，在受到自重及額外附加力作用時會發(fā)生不定向破壞。濕陷性黃土極易受到外界因素影響而產(chǎn)生土體結(jié)構(gòu)破壞，受到雨期強降雨沖刷或雨水浸泡均會對濕陷性黃土造成失穩(wěn)破壞；工程施工開挖時對黃土原狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，或?qū)ζ旅嫔现脖辉斐善茐牡娜祟愋袨?，同樣會造成對濕陷性黃土結(jié)構(gòu)的破壞，從而對邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

3 邊坡支護方案分析

3.1 削坡減載

削坡減載是通過削坡減小滑坡體上的荷載，消除不穩(wěn)定的巖土體，放緩邊坡，增加平臺寬度，借此提高邊坡穩(wěn)定性的一種邊坡處理方法。適用于絕大多數(shù)邊坡，通常和其他邊坡支護方式結(jié)合使用。濕陷性黃土邊坡極易在雨水的潛蝕下產(chǎn)生濕陷，因此在削坡前要密切注意加強邊坡坡頂至坡腳的排水系統(tǒng)是否通暢。本工程坡頂擬修建綠道，可削去的土體非常有限，因此僅靠削坡不能起到使邊坡穩(wěn)定的作用。

3.2 預(yù)應(yīng)力錨索錨固

預(yù)應(yīng)力錨索是指一種可在巖土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部通過預(yù)應(yīng)力將錨索錨固的支架。錨頭工程主要是利用巖體變形的薄弱結(jié)合空間，將錨頭錨索緊固于巖塊中，將滑坡混凝土體和穩(wěn)定的巖體有效組合在一起，進而改變巖石整體的受力情況，整體安全性得以改善，錨頭施工也是邊坡保護施工中最常見的支護方法，可應(yīng)用于絕大多數(shù)邊坡，在預(yù)應(yīng)力錨索支護施工完成后能快速改善邊坡的整體安全性。本項目中，由于邊坡預(yù)應(yīng)力錨索孔內(nèi)密封困難，以及鋼絞網(wǎng)的外部砂漿不夠嚴密，錨頭自由段淺部易受空氣接觸和土壤浸泡等因素引起腐蝕，導(dǎo)致錨索預(yù)應(yīng)力逐漸損失。澆筑時，為減少因濕陷的黃土作用所引起的錨頭對混凝土澆筑破壞，并加強阻止入滲地表水和空氣以減少對自由段淺部的侵蝕，主要采用了下列方法：增加鋼絞線及受電設(shè)備部分的水泥密實性；增加單層波紋套管防腐能力；使用高抗硫酸鈉混凝土。

3.3 擋土墻

邊坡?lián)跬翂χ赣糜谥温坊奶钔梁托逼律匣炷馏w的結(jié)構(gòu)措施，避免填筑物變形和混凝土體不平衡，其構(gòu)造類型有懸臂結(jié)構(gòu)型擋土墻、重力型擋土墻穩(wěn)定性、扶墻型擋土墻穩(wěn)定性等，一般用磚、塊石、混凝土以及鋼筋水泥等材料進行施工，其優(yōu)點是外形簡單，施工方便，具有良好的經(jīng)濟效應(yīng)。本工程邊坡坡腳裸露高約8m，擋土墻能夠很好地保護坡腳土體坍塌，但邊坡整體體量過大，邊坡上部仍有滑落的危險，因此單純靠擋土墻不能保證邊坡的穩(wěn)定性。

3.4 抗滑樁

抗滑樁是一類對坡度所采用的防滑處理技術(shù)，利用在滑動體中深入滑床的樁柱，作為抗滑動土體的滑力，以提高滑動安全性。在邊坡滑動過程中承擔反滑力樁的摩擦力，使樁的滑動到達平衡位置，在滑坡體滑動中承擔抗滑樁的摩擦力，使樁的滑體到達平衡狀態(tài)?；诒竟こ痰墓こ痰刭|(zhì)條件，抗滑樁施工時極有可能會對濕陷性黃土邊坡造成擾動，造成邊坡更不穩(wěn)定，且抗滑樁施工所需工作面較大，對于施工也是一項很大的挑戰(zhàn)，雖然可行但風險性較大且施工不便。

3.5 格構(gòu)梁+生態(tài)袋護坡

格構(gòu)梁補強技術(shù)一般是通過現(xiàn)澆鋼筋大直徑混凝土對坡面結(jié)構(gòu)加以支護，或通過錨桿或錨索加以緊固。生態(tài)護坡是對邊坡實施保護，建立由植被或工程結(jié)構(gòu)組成的邊坡綜合保護系統(tǒng)的護坡技術(shù)，生態(tài)護坡的種類一般有人工植樹種草護坡方式、液壓噴播植草護坡、客土植生植物護坡、生態(tài)袋護坡等。本工程一般是通過格構(gòu)梁內(nèi)置生態(tài)袋實施護坡，生態(tài)袋有通風、透氣、不透土顆粒的特性，對高水環(huán)境和潮濕環(huán)境均有良好的適應(yīng)作用，對工程結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)不能形成滲水壓力，適合應(yīng)用于濕陷性黃土邊坡。格構(gòu)梁的生態(tài)護坡系統(tǒng)能夠?qū)碌谋砻婕右苑雷o與強化，不僅可達到對滑坡表層的穩(wěn)定要求，而且能起到美化生態(tài)環(huán)境、綠化環(huán)境的作用。

3.6 坡體排水

濕陷性黃土邊坡極易在雨水沖刷和地面水潛蝕作用下產(chǎn)生濕陷，因此，在邊坡治理中，排水措施是必不可少的一環(huán)，在邊坡頂部、邊坡平臺處及坡腳分別設(shè)置排水溝，邊坡排水溝應(yīng)結(jié)合工程整體排水系統(tǒng)，并根據(jù)工程整體排水系統(tǒng)對位置作相應(yīng)調(diào)整。

綜上，本工程擬采用預(yù)應(yīng)力錨索配合格構(gòu)梁的方式來進行支護，施工風險小，既能保證邊坡的穩(wěn)定性又能保證美觀，達到對坡腳橋墩承臺及墩身的永久保護作用，保證工程運營安全。

4 錨索支護施工技術(shù)

4.1 測量放點

嚴格地依據(jù)測量相關(guān)標準條件，按照先總體后局部的勘測原則，首先確定施工區(qū)域的平面控制網(wǎng)，而后通過平面控制網(wǎng)進行局部位置的中軸線定向施測。根據(jù)現(xiàn)場狀況，把控制點和水準基點引至較不易損壞的地方，開工前對控制點進行復(fù)核，復(fù)核后應(yīng)對控制點及水平基點進行保護，并且在施工中應(yīng)經(jīng)常復(fù)測。

4.2 成孔

1）鉆孔前應(yīng)選取適配的鉆機，鉆機就位前應(yīng)由技術(shù)人員對鉆孔的垂直度、定位進行復(fù)核，經(jīng)監(jiān)理驗收確認后開始鉆孔。

2）鉆孔轉(zhuǎn)進的初期需減緩速度，當鉆進量達到1.5m后，檢查無異常則恢復(fù)正常速度。鉆孔不能對周圍地層造成擾動。施工過程中，工作人員需加強對鉆機的定位、鉆桿的方位進行檢查，保證轉(zhuǎn)進誤差在合理范圍以內(nèi)。

3）鉆機的直徑不得低于設(shè)備直徑50cm，鉆進至設(shè)置深度后要穩(wěn)鉆3～5min，以免設(shè)置的錨固長度端的直徑不合格；不同土層的錨固性能段長度要按照工程設(shè)計圖紙和標準來定。

4.3 清孔

成孔后，孔內(nèi)易殘留不利于后續(xù)施工的雜物，若清理不到位則對預(yù)應(yīng)力錨索錨固和孔壁巖土體的黏結(jié)強度有影響，導(dǎo)致錨固力下降。因此必須加強清孔質(zhì)量，并檢查注漿管和排氣筒是否堵塞或通暢，給錨索施工提供質(zhì)量層面的保障。

4.4 錨索制作

1）錨頭鋼絞線應(yīng)選用防銹油脂，物理化學(xué)安全性較好的無黏結(jié)鋼絞線，不含有害物質(zhì)，涂敷用量不應(yīng)低于50g/m；PE護套厚度為1.0～1.2mm，應(yīng)具有一定的強度緩和韌性，并具有抗老化性和抗腐蝕性，在施工各階段避免沖撞、受損，并應(yīng)伴隨有防曬、防雨、防污染、防腐蝕等措施。

2）錨頭編束時必須保證每根鋼絞線的順直與外觀整齊，不宜產(chǎn)生扭曲及分叉，同時要確保鋼絞線的排列均勻。錨頭制造時用切割機截取下來，其下材尺寸為：錨固長度段+自由段+1.0m的外露張拉段；應(yīng)保證完整度，不可做接長處理。鋼絞線首先應(yīng)經(jīng)除灰，在除銹加工后再與導(dǎo)向帽、對中支架、固定環(huán)以及注漿管道等根據(jù)實際需要結(jié)合在一起。

4.5 下放錨索

安放錨頭時首先對錨頭進行編碼，每個編號對應(yīng)一條孔位，錨頭放置時，首先對預(yù)應(yīng)力錨索的編碼和孔位進行核實，確定錨頭編碼和孔位相符后由人、機器將錨頭均勻順推送入洞中。錨頭施工中需注意維持錨頭的狀態(tài)，不得出現(xiàn)錨索的屈曲扭轉(zhuǎn)，錨頭進洞應(yīng)根據(jù)錨孔的高度和大小進行分權(quán)化，不得在進洞后出現(xiàn)抖動、扭曲，避免進洞后發(fā)生鋼絞線散束的卡阻。錨筋體進洞直徑應(yīng)不低于設(shè)計直徑，且與孔底間隙不宜超過500mm。

4.6 注漿

1）錨頭的注漿材料經(jīng)常使用二次加壓注漿材料、洞底返漿材料，錨頭注漿的材質(zhì)為水灰比為0.45～0.50的水泥漿，注漿水壓為0.6～0.8MPa；當首次注漿材料所產(chǎn)生的水泥結(jié)石體硬度超過5MPa時采用二次注漿材料，兩次的注漿方法均為水灰比0.45～0.50的水泥漿，注漿方法控制在2～5MPa。第一次注漿管在編索時設(shè)置于對中支架外側(cè)，二次注漿管居中，并同時伸入導(dǎo)向帽內(nèi)。

2）首次注漿材料一般采取正常的壓力注漿方式，通過注漿料管或自孔底注漿方法，待泥漿回流到孔口后進行二次注漿材料，而二次注漿方式為通過加壓注漿材料，注漿壓力值一般為2.0～5.0MPa，當首次注漿材料強度高達5MPa后再進行二次注漿材料，一般為首次注漿材料后的12～24h完成。二次灌漿一般采取注漿及加壓控制，當水壓高達5MPa后，以穩(wěn)壓注漿材料2min為宜或總混凝土用量控制不小于80kg/m。

4.7 張拉鎖定

1）張拉施工應(yīng)隔根跳開進行，并當所注漿漿體抗拉強度超過20MPa或超過設(shè)計抗拉強度的80%，即可進行張拉施工鎖定。錨索張拉前先要按荷載1/10的標準設(shè)計預(yù)加拉力預(yù)張拉，然后整體張拉施工1～2次將錨頭整體拉直，預(yù)張拉1～2次之后將其各部位密切聯(lián)系，以保持鋼絞線的完整水平。

2）對預(yù)應(yīng)力錨索進行張拉安裝之后，根據(jù)對錨頭的預(yù)加拉力數(shù)值的25%，50%，75%，100%，110%五級分級補償，按分層方式合理進行調(diào)整。在張拉過程中，壓力值每提高一層均要保持5min，并記下定位讀數(shù)。最后一層張拉荷載可保持在10～20min，每一層平衡后測讀錨頭位置最少3次。當張拉施工至110%強度時可實現(xiàn)鎖定，如出現(xiàn)拉伸應(yīng)力丟失情況，可及時進行補張拉措施，保證設(shè)計圖紙錨索鎖定值要求。

3）預(yù)應(yīng)力錨索鎖緊后宜通過拉伸檢測，如預(yù)應(yīng)力錨索鎖緊后48h內(nèi)發(fā)生了強烈的應(yīng)力松弛，則須通過補充張拉；張拉施工完畢后，應(yīng)按照錨索軸向力監(jiān)測情況繼續(xù)進行補張拉施工，待內(nèi)部力量平穩(wěn)后再剪除多余鋼絞線，并用鋼筋混凝土作為密封錨頭。

5 穩(wěn)定性分析

該項目邊坡結(jié)構(gòu)采取兩級預(yù)應(yīng)力錨索+格構(gòu)梁支護方法，預(yù)應(yīng)力錨索為直徑15.2mm高強度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線（1×7標準型，抗拉強度標準值fptk=1860N/mm2），對錨索支護后的邊坡進行穩(wěn)定性分析。通過計算，在自然工況下安全等級為F＞1.35，在地震工作情況下F＞1.15，均滿足GB 50330—2013《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》要求，錨索支護設(shè)計合理。

6 施工問題處理

6.1 施工環(huán)境及場地處理

由于邊坡坡底存在水系，工作面狹小，不利于現(xiàn)場施工，通過經(jīng)濟、技術(shù)等多方面因素考慮，建議采取土圍堰加硬化路面的方式，作為現(xiàn)場工作的基礎(chǔ)場地，同時應(yīng)注重場地的排水措施，以防坡腳積水，影響邊坡的穩(wěn)定性。本工程坡體周圍存在多個由于地下水或地表水滲透造成的土洞，不利于邊坡穩(wěn)定，因此在邊坡支護前，采用混凝土灌注的方式處理周圍土洞，以免土洞垮塌造成邊坡失穩(wěn)。

6.2 工序交叉影響

本工程邊坡的坡頂及坡腳都存在其他構(gòu)筑物的施工，影響邊坡支護施工及后期邊坡的穩(wěn)定性。在進行工序安排時，應(yīng)以保證邊坡的穩(wěn)定性為主，并避免擾動邊坡周邊土體，因此在制定工序計劃時，原則上應(yīng)將邊坡支護放在首位，在邊坡未達到穩(wěn)定前應(yīng)禁止邊坡周圍的工程施工。故本工程考慮安全因素，工序安排應(yīng)是優(yōu)先進行邊坡支護，其次施工坡頂副支墩和綠道，最后施工坡腳的承臺及橋墩。經(jīng)濟層面也是防止工序交叉引起不必要的返工導(dǎo)致成本增加。

7 結(jié)語

1）在高邊坡支護過程前應(yīng)確定高邊坡的破壞形式，分析邊坡坡體產(chǎn)生變形的原因，結(jié)合地質(zhì)條件、水文環(huán)境等情況，最終制定針對性治理方案。

2）高邊坡支護往往采用多種支護形式結(jié)合的方式，考慮因地制宜，確保支護設(shè)計的安全性及合理性，在保證邊坡穩(wěn)定及美觀的基礎(chǔ)上，還要考慮經(jīng)濟效益。