预应力锚索综合法在闽西北山区公路滑坡治理中的应用

邱梅英

(三明市公路局三元分局，三明 365001)

1 概述

闽西北山区公路由于受到地形地貌、地质构造、岩土性质、水的作用及人为因素等影响，滑坡病害成为了山区公路面临的主要病害之一。 滑坡已经成为闽西北山区公路建设中迫切需要解决的关键问题， 对滑坡处理进行研究具有重要的理论和应用价值。

2 山区公路滑坡治理方法

2.1 山区公路滑坡治理常用方法

治理滑坡的主要方法有截排水、减载、锚索框架、锚杆、抗滑挡土墙、反压、桩板墙、抗滑桩等，具体选取方案时应综合考虑它们的适用范围、优点和缺点[1]。 作者罗列目前主要选取的方案及适用范围，如表1 所示。

2.2 预应力锚索框架法

预应力锚索框架法是一种复合结构的主动防护体系， 其工作原理是通过对锚索施加张拉力使滑坡体达到稳定状态， 锚索主要承受拉力将通过钻孔及注浆的钢绞线固定在相对稳定的土体中， 对钢绞线施加张拉力并产生预应力，达到稳定滑坡变形的目的[4]。

闽西北山区岩石边坡较多，土体黏聚力较强，预应力锚索可以广泛适用，且配合其它方法的综合治理，具有更好的经济实用性。

3 典型处治案例

3.1 工程概况

某滑坡场地位于省道S306 线K318+310～K318+400处，山体发生多次滑坡，将其下的省道306 线堵塞，该滑坡体斜长约75.0m，前缘宽约95.0m，后缘宽约45.0m，滑坡上部土体平均厚度约13.12m，面积约4500㎡，体积约5500m3，主滑方向为45°。 滑坡面现场图片见图1，地形平面、剖面图见图2、图3。

图1 滑坡现场图片

图2 滑坡面地形平面图

图3 Ⅱ-Ⅱ断面滑坡面地形地质剖面图

3.2 成因分析

从滑坡区、边坡区所处的地质环境条件、发生时间、变形现象等分析，滑坡形成的因素主要有：地形地貌、地质构造、岩土性质、水的作用及人为因素等。

(1)地形地貌

滑坡整体坡度18～35°， 局部约40°， 坡度总体上较陡，为滑坡的形成创造了有利的空间形态。

(2)地质构造

勘察区范围内岩体破碎，根据对外露地层的调查，岩层主要发育两组节理面，岩层裂隙倾向与坡向基本同向，为近顺层斜坡。 从地质剖面上看， 滑坡岩土截面坡度较陡，为不稳定的斜坡类型。

(3)岩土性质

滑坡体物质主要由坡积粉质粘土、 含砾粉质粘土和残积粘性土组成，下伏基岩为变质砂岩，岩土界面成了斜坡中的软弱面，为滑坡的形成提供了一个连续的活动面。

(4)水的因素

滑坡体上部未见其它地表水体及泉眼， 大气降水是场地地下水的主要补给来源。 滑坡体上部含砾粉质粘土由于不均匀含有碎石，土体孔隙较大，胶结差，利于降水入渗， 雨水沿土体的孔隙进入滑坡体， 增加滑坡土体自重，使土体间的结合力降低，降低土体抗剪强度，同时地表水在下渗时受滑床基岩的阻隔， 在相对隔水的基岩面径流、富集，从而形成软弱带，不利于斜坡的稳定。

(5)人为因素

在修建省道过程中， 人为切坡、 开挖形成的高陡边坡，一定程度上破坏了斜坡原有的应力平衡。

(6)植被破坏

种植毛竹时进行炼山，炼山导致植被被破坏。

综上所述，在地形地貌条件、地质构造、岩土性质、水和人类活动的综合作用下，最终导致斜坡的不稳定。

3.3 处治方案

针对该路段边坡目前的稳定性状况、变形特点等，最终经过专家比选， 确定采用减载+挡土墙+预应力锚索框架+植草的方案进行滑坡处治。 采用刷方减载，同时在坡脚设置C20 片石砼抗滑挡墙， 对边坡第一至第三级及第五、六级采用三维植草防护，对第四级边坡采用预应力锚索框架及框架间植草防护，方案图及现场图片见图4～图7，主要工程措施如下：

(1)边坡刷方

第一级至第三级边坡：设计刷方坡率为1：1.25；

第四级边坡：设计刷方坡率为1：1.0；

第五级至第六级边坡：设计刷方坡率为1：1.5；

各级平台须设平台水沟， 平台表面采用8cm 厚C20素砼封面。

(2)抗滑挡墙工程

在坡脚处新建挡墙墙高2.6m， 距路面高2.0m 的挡墙，墙长90m。

(3)三维植草工程

第一至第三级及第五、 第六级边坡及刷方边界两侧面：采用挂三维网植草防护。

(4)排水工程

每级边坡设置C20 素砼平台水沟及急流槽； 在刷方边界后方5～8m 新建C20 截水沟；在第二级、第三级边坡设置排水孔，排水孔采用直径10cm 钢塑透水软管，水平间距5m。

(5)锚固工程

第四级边坡，采用6 片预应力锚索框架+植草防护。

图4 卸载刷方平面示意图及现场照片

图5 Ⅱ-Ⅱ断面刷方示意图

3.4 预应力锚索框架施工流程

(1)做好施工准备，开展原材以及现场锚固张拉的试验段，制定好施工组织设计。

(2)根据图纸设计，先做好加固体表面的截水沟及排水设施，搭设施工工作面及支架，做好开槽准备。

(3)严格按照施工设计文件进行坡面锚索安装、定位、钻孔、安装锚索、注浆，钻机倾角误差不超过+1°，方位误差不超过+2°，孔深不少于设计值，钻孔结束后，使用高压空气将孔中岩(土)粉及水全部清理出孔外，经现场监理检测合格后，方可进行下一道工序。 现场施工图见图8。

图6 预应力锚索框架防护平面图及现场照片

图7 Ⅱ-Ⅱ断面防护示意图

(4)制作锚索，采用水灰比0.4～0.5 的纯水泥浆进行锚孔注浆。

(5)制作钢筋笼并下放到指定位置，钢筋下料误差不大于+50mm，预留张拉段钢绞线长度为1.5m，待钢筋下放到位，现浇混凝土框架。

(6)在锚索框架加固同时孔内浆液达到设计强度时张拉锚索，张拉时应控制好张拉力，采用张拉力和张拉长度双指标控制。

(7)封闭锚头处理。

图8 锚索安装现场施工图

3.5 注意事项

(1)选择10%的锚索安装GMS 锚索弦式测力计，对锚索的预应力进行长期监测；

(2)钻孔中，如发现有贯穿节理面或软弱夹层面导致漏空时，应调整锚索自由端长度，使锚固端穿过节理面或软弱层；

(3)锚索应一次性孔底灌注M30 号水泥砂浆，锚索预应力分级施加并锁定，逐渐增加至超张拉后锚固。

4 结语

(1)预应力锚索框架具有可有效控制边坡病害产生的深层破坏、外形美观、容易绿化、施工简便易行、技术风险低、可进行边坡动态设计等优点，适用于岩石边坡或土体黏聚力较强的边坡。 本项目边坡处理工程效果见图9。

图9 边坡处理效果图

(2)每种治理方法都有其优缺点，基于预应力锚杆的综合法能够有效根据地形条件和外在因素结合每种方法的优点，达到最佳的治理效果。

(3)对于山区公路滑坡，应提高安全意识，通过合理方案治理，消除安全隐患，确保山区人民生命及财产安全。