探討錨桿在地災治理工程中的應用

1.項目設計任務由來

丹霞街道Y016鄉(xiāng)道西岸段邊坡塌方和路基掏空搶險治理工程位于仁化縣Y016西岸村路段。邊坡出現(xiàn)不同程度的塌方（滑塌），坡腳裸露，邊坡原為自然山體，因Y016縣道修路切坡形成邊坡，坡面未做護坡治理，在長期烈日暴曬、雨水沖刷，常發(fā)生小規(guī)模崩塌，巖塊脫落、崩塌等地質(zhì)災害，威脅行人的生命財產(chǎn)安全與縣道Y016的交通安全。該路段在2019年7月上旬約有1.3km山體邊坡出現(xiàn)幾處不同程度的塌方險情及一處路基掏空險情。故納入規(guī)劃治理范圍。

2.項目工程概況

丹霞街道Y016鄉(xiāng)道西岸段邊坡塌方和路基掏空搶險治理工程位于仁化縣Y016西岸村路段，錦江電站下游，錦江河西岸。擬治理邊坡現(xiàn)基本無支護措施，坡面呈自然裸露狀態(tài)，坡頂無截排水措施。擬治理工程范圍坡面合計總面積約1929㎡，邊坡治理合計總長約141.5m。擬治理邊坡共有四處，其中1#點（ABC）長約42m，高約20.5m～24.3m，坡度60°～80°，已發(fā)生滑坡；坡下公路靠錦江河側(cè)（DE段）長度約20m，高約16m，坡度約60°，路基擋土墻跨塌，路面下土體掏空，2#點（FG）長約12m，高約13.9m，坡度63°，3#點（GH）長約10m，高約16.5m，坡度70°；4#點（HI）長約57.5m，高約8.5m～13.6m，坡度80°～85°。坡面在長期日曬雨淋下，常發(fā)生塌方，巖塊脫落、崩塌等地質(zhì)災害，在連續(xù)強降雨條件下，崩塌類災害有可能繼續(xù)發(fā)生并存在擴大影響的危險性，而邊坡沒有支護，崩塌的隱患嚴重威脅著行人的生命財產(chǎn)安全與交通安全。故對該邊坡的治理非常必要。

3.地質(zhì)環(huán)境條件

（1）氣象及水文。場地所在地氣候具有亞熱帶氣候特點，冬季嚴寒，夏季溫涼，最高溫度30℃，最低溫度-5℃，山頂?shù)貐^(qū)可達-12℃，年最大溫差35℃，平均氣溫16℃。年降雨量大且年際（內(nèi)）分配都較均勻。根據(jù)仁化縣氣象站資料，近三十年來，區(qū)內(nèi)年平均降雨量為2083.5mm，24h最大降雨量361mm（2006年7月15日）。年內(nèi)除11月、12月和1月份降雨量稍小外，其他各月降雨量一般都達100mm～ 200mm以上。5月～7月份多降暴雨，8月～9月份多臺風和雨水，冬春季多霧，常陰雨連綿，連續(xù)陰雨可達30天之久。一月份前后受寒潮影響，常見冰凍。

韶關市仁化縣屬暴雨高值區(qū)的邊緣地帶，災害性天氣為早春低溫陰雨及秋旱，偶有冰雹、暴雨等強對流天氣。根據(jù)現(xiàn)場勘查，勘查區(qū)內(nèi)地表水發(fā)育一般，于Y016沿線東側(cè)約5m～10m為錦江河。錦江河發(fā)源于粵湘贛三省交界處的萬時山，屬北江水系湞江河的二級支流，流域面積1913km2，河長108km，坡降1.7‰，多年平均流量45.1秒立方米。其他地表水體僅有局部山坡含山間溝谷，多屬季節(jié)性溪流，水量變化較大，沖刷能力較強雨季形成山間溪流，旱季則斷流。

（2）區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造。①地層。據(jù)區(qū)域資料，勘查區(qū)區(qū)域構(gòu)造上屬南嶺緯向構(gòu)造帶的東西向構(gòu)造體系，屬樂昌-仁化東西向構(gòu)造帶。區(qū)域主要出露的地層較多，主要有泥盆系中統(tǒng)東崗嶺組（D2d）、泥盆系上統(tǒng)佘田橋組（D3s）、石炭系下統(tǒng)巖關階（C1y）、石炭系下統(tǒng)石磴子組（C1ds）、石炭系下統(tǒng)測水組（C1dc）、石炭系下統(tǒng)梓門橋組（C1dz）、石炭系中上統(tǒng)壺天群組（C2+3ht）、二疊系下統(tǒng)棲霞組（P1q）、二疊系下統(tǒng)茅口階（P1m）、侏羅系中上統(tǒng)馬梓坪組（J2+3mz）、白堊系上統(tǒng)南雄群（K2nn），第四系（Q）。

②地質(zhì)構(gòu)造。據(jù)區(qū)域資料，勘查區(qū)區(qū)域構(gòu)造上屬南嶺緯向構(gòu)造帶北部-新華夏系隆起帶的粵北山字型構(gòu)造核部。區(qū)域上經(jīng)歷了加里東、華力西-印支、燕山及喜馬拉雅期構(gòu)造階段多次和多種性質(zhì)的地殼運動，使得各個構(gòu)造體系相互穿插干擾，聯(lián)合、復合、截接與歸并現(xiàn)象相當普遍，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造較復雜。場地地質(zhì)構(gòu)造主要受蕉坪斷裂帶控制。蕉坪斷裂帶傾向北東，走向25°，長13km。

③地震?？辈閰^(qū)在區(qū)域上處于華南地震區(qū)東南沿海地震活動帶的內(nèi)帶，地震強度明顯弱于濱海地區(qū)的外帶，歷史上未發(fā)生過7級以上的強震。據(jù)《廣東地震目錄》所載，勘查區(qū)及鄰近縣內(nèi)近百年來未發(fā)生過烈度大于Ⅵ度、震級大于三級的地震，微震也稀少零星。據(jù)國家標準《建筑抗震設計規(guī)范》GB 50011-2010（2016年）附錄A.0.17條，勘查區(qū)抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度值為0.05g；據(jù)國家標準《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》GB18306-2015附錄C表C.19條，勘查區(qū)屬城鎮(zhèn)Ⅱ類場地，其地震動峰值加速度為0.05g，反應譜特征周期值為0.35s。

（3）地形地貌。場地原始地貌單元為山地，原始地形受剝蝕切割起伏變化較大，坡頂植被發(fā)育，坡面屬人工對自然山體進行開挖修建道路削坡而成。

（4）工程地質(zhì)條件。根據(jù)勘查報告資料，場地內(nèi)揭露的地層主要為第四系殘積土層（Qel）和白堊系泥質(zhì)粉砂巖（K）等兩個主要工程地質(zhì)層。

（5）水文地質(zhì)條件。場地內(nèi)主要地下水類型為第四系松散堆積層中的孔隙潛水及下風化巖體的孔隙～裂隙水；其中孔隙水潛水受節(jié)季性影響較大，水量貧乏；而下伏風化巖體的孔隙～裂隙、層理發(fā)育，富含層狀裂隙水，但由于地下水埋深較大，對邊坡穩(wěn)定性影響較小；由于邊坡巖土體透水性及富水性差異較大，雨季期間易形成上層滯水，其沖刷對邊坡穩(wěn)定性危害較大；場地地下水主要接受大氣降雨垂直滲入補給。根據(jù)勘查水樣的分析結(jié)果，崩塌區(qū)地下水對混凝土結(jié)構(gòu)呈微腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋呈微腐蝕性。

4.邊坡現(xiàn)狀及成因分析

擬治理路段坡度60°～80°，地形地貌陡峭、土體結(jié)構(gòu)松散，巖體破碎。因公路需要切坡挖方形成現(xiàn)狀邊坡?，F(xiàn)狀表現(xiàn)為塌方、崩塌（危巖），其沿線有幾處崩塌與危巖相伴相生，常有小規(guī)模巖塊脫落、崩塌。

殘坡積粘性土及強風化層在雨水作用下，引起邊坡結(jié)構(gòu)土體軟化、抗剪強度降低，是滑坡主要原因，巖石風化劇烈，巖土體受重力引起的拉力及傾覆力矩作用下，發(fā)生崩塌、塌方。

5.治理目標及原則

（1）治理目標。按“因地制宜，量力而行”的原則，將現(xiàn)有隱患點實施治理，消除災害隱患，采用工程治理輔以安全監(jiān)測，確保所有邊坡50年內(nèi)穩(wěn)定和安全，確保人民生命財產(chǎn)安全，創(chuàng)造一個人與自然地質(zhì)生態(tài)環(huán)境相互協(xié)調(diào)的和諧環(huán)境。

（2）基本原則。①防治并舉，消除隱患。邊坡的塌方崩塌受多種因素的影響，主要包括邊坡的物質(zhì)組成（地層巖性）、地質(zhì)構(gòu)造與地震、地形條件、降水、人類工程活動等。有些因素是人為不可改變的，有些因素是人類可以控制的，特別是人類自身的工程活動是可以控制和規(guī)劃的，針對邊坡的特點，在邊坡坡腳位置的建筑活動必須嚴格規(guī)劃，科學控制，抑制不利因素的發(fā)展，同時發(fā)展有利因素，達到以防為主，防治并舉的原則，從而消除災害隱患。②設計合理、安全可靠。治理工程應以保護環(huán)境、美化環(huán)境為原則，精心布置，合理設計，力求工程技術措施可行，工程措施布置應與當?shù)貙嶋H地形緊密結(jié)合。另一方面，治理工程必須安全可靠，徹底消除災害隱患。

6.治理工程措施選型

（1）治理措施分析。該路段山體邊坡的坡高約8.5m～ 24.3m不等，有的山體邊坡后緣較高，坡坡度約63°～83°，場地土性主要為殘坡積土及強風化層或中風化巖層，1#點屬于巖土結(jié)合邊坡，2#～6#為風化巖質(zhì)邊坡。地形地貌陡峭、土體結(jié)構(gòu)松散，巖體破碎。根據(jù)該邊坡的特征，治理方式采用：a.清坡（削坡）+格構(gòu)梁+錨桿（索）+鋼筋砼護腳墻+截排水溝+坡面噴砼的治理型式；b.清坡+錨桿+坡面噴砼+排水溝的治理型式；c.削坡的治理型式。

（2）治理方案工程布置。治理方案總體采用清（削）坡+護面結(jié)構(gòu)的支護型式。坡面需在施工前清理滑坡崩塌坡面堆積物及危巖，各區(qū)段治理方案工程布置見下表：

截、排水溝可根據(jù)現(xiàn)場地形適當調(diào)整，相鄰剖面的過渡段依現(xiàn)場施工情況自然過渡；雨水經(jīng)截、排水溝匯入坡腳排水溝（或灌溉溝）。

所有設計剖面對應坡段之間應自然銜接以保持坡體的整體美觀，并避免局部格構(gòu)應力集中導致的局部破壞。

（3）巖土參數(shù)

（4）邊坡穩(wěn)定性計算分析。邊坡穩(wěn)定性評價計算模型

依據(jù)《建筑邊坡工程技術規(guī)范》（GB50330-2013）表5.3.1和表5.3.2，本項目的邊坡工程安全等級劃分為二級，邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)Fst一般工況下不小于1.35。根據(jù)表4，本邊坡1-1′剖面在天然工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，2-2′剖面在天然工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；在暴雨工況下均處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

（5）治理后滑坡穩(wěn)定性評價。邊坡的荷載為：自重、地下水壓力等，本區(qū)抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度值為0.10g。場地特征周期為0.35s。設計荷載組合為：自然狀態(tài)工況設計（工況一）；50年一遇暴雨工況進行校核（工況二）。設計計算采用瑞典條分法，治理后設計工況安全系數(shù)不小于1.30，校核工況采用畢肖普法，治理后，校核工況安全系數(shù)不小于1.1。

7.治理設計施工技術要點（錨桿）

（1）成孔。要求采用干鉆成孔，錨桿成孔直徑為Φ 130。鉆孔要求孔壁平直，終孔后要求清凈孔內(nèi)殘渣。鉆孔傾角偏差不超過±2°。鉆進過程中應對每孔地層變化、進尺速度、地下水情況以及一些特殊情況做現(xiàn)場記錄。若遇塌孔，應立即停鉆，進行固壁灌漿處理，注漿36h后重新鉆進。錨桿成孔深度需超過設計長度50cm。（2）錨桿制作。錨桿桿體采用C28三級鋼筋。為確保鋼筋在孔洞中定位準確，每隔2m設置一個定位支架，錨孔定位力求準確，偏差不超過±10mm。錨桿鋼筋焊接采用套管焊接。（3）錨桿安裝。錨桿制作好后，應盡快使用，不宜長期存放。安裝采用人工推入法進行，安裝時，應盡量保持平順，下到孔底時應適當上提，以避免壓彎。（4）注漿。普通錨桿為全粘結(jié)型錨桿，全孔注純水泥漿。注漿材料應選用合格材料，水泥標號普通硅酸鹽水泥42.5R。注漿壓力宜為0.5MPa～1.5MPa，水泥漿水灰比為0.45～0.6，漿體強度不低于M25。每延米錨桿水泥用量約40kg。如漏漿嚴重時，可加入適量的速凝劑（約占水泥重量的3%～5%）。注漿時應將注漿管置入離孔底不大于300mm，待孔口返出水泥漿濃度與攪拌注入的水泥漿濃度一致時方可停泵，并做好注漿記錄。（5）防腐措施。錨桿為永久工程，需采取有效的防護措施。錨桿錨頭的錨具經(jīng)除銹、涂防腐漆三度后應采用鋼筋網(wǎng)罩、現(xiàn)澆混凝土封閉，且混凝土強度等級不應低于C25，厚度不應小于100mm，混凝土保護層厚度不應小于50mm。