復合支護形式在高邊坡加固工程中的應用

陳海龍

(建設部綜合勘察研究設計院深圳研究院,廣東 深圳 518057)

復合支護形式在高邊坡加固工程中的應用

陳海龍

(建設部綜合勘察研究設計院深圳研究院,廣東 深圳 518057)

以實際工程為例,根據邊坡周邊環境及地形地貌,綜合考慮多方因素后,采用“格構梁+長錨索+短錨桿”的復合支護形式對高邊坡進行加固治理.工程實踐表明,該組合加固技術既能加固深層巖體,又能淺層護坡降低工程造價,同時還能美化環境,對類似工程有一定的借鑒作用.

格構梁;錨桿;錨索;高邊坡;加固

0 引 言

目前,在市政、公路及山城房屋建設中,涉及到大量邊坡防護工程.“格構梁+錨桿(錨索)”結構是將格構梁護坡與錨固工程相結合形成的一種新型抗滑支擋結構,由于格構梁與坡面接觸面積較大,對與格構梁相連接的錨桿(錨索)進行深層加固后,穩定性較好,使得“格構梁+錨桿(錨索)”結構既能保證深層加固又可兼顧淺層護坡.此外,“格構梁+錨桿(錨索)”結構還可以與綠化防護措施相結合,在穩固邊坡的同時,還起到綠化邊坡環境的作用.因此,近年來該類型的邊坡支護結構在邊坡防護工程中得到廣泛的推廣應用[1-5].本研究通過工程實例,提出一種“格構梁+長短錨桿(錨索)”的結構對建筑邊坡進行永久性支護,通過實際工程應用顯示,該結構既能確保邊坡穩定,又能有效地降低工程造價.

1 工程概況及地質條件

1.1 工程概況

擬建工程位于廣東某地在建多棟高層住宅樓旁側,緊臨市區道路,交通較為便利,坡體長度約400 m,坡高約30 m(見圖1),邊坡安全等級為一級.

圖1 擬建工程邊坡平面圖

1.2 地質條件

1.2.1 地層巖性特征.

根據現場實地勘探,施工現場地內的地層包含人工填土層(Qml)、第四系殘積層粉質黏土(Qel)、中生代侏羅系泥質粉砂巖(J).

1)人工填土層(Qml).土層顏色呈土紅色、土黃色夾淺灰色,由殘積粉質黏土近期堆填而成,局部夾塊石,干～稍濕,結構松散.

2)第四系殘積層(Qel)粉質黏土.土層顏色呈土紅色、土黃色夾褐紅色,由泥質粉砂巖風化殘積而成,原巖主要造巖礦物石英砂粒仍保留砂狀形態呈顆粒狀,膠結物已風化呈黏土礦物,原巖結構可辨,土質稍濕,呈可塑～硬塑狀.

3)中生代侏羅系基巖(J)泥質粉砂巖,勘察揭露到強風化帶.土層顏色呈褐紅色、土黃色夾灰白色,粉粒結構,巖芯呈半土半巖狀,局部夾中風化巖塊,塊石手難折斷.較破碎,屬軟巖,巖體基本質量等級為Ⅴ類.

地層的具體巖土力學參數如表1所示.

表1 巖土物理力學參數建議值

1.2.2 水文地質條件.

勘察范圍內無常年穩定地表徑流,無泉水出露.雨季出現山體坡面水流,自山頂流下沖刷坡面后匯入城市排水管道系統.

施工場地地下水主要接受大氣降水的補給,分為孔隙潛水及基巖裂隙水.基巖裂隙水的主要含水層為強風化層,屬弱含水、弱透水地層,水量小.場地內未發現穩定的泉眼.場地地下水對邊坡的穩定性、工程施工無明顯的影響,但雨季時地表水及地下水的混合作用,會沖刷坡面并削弱邊坡土強度.

根據建筑場地勘察資料判定:場地地下水對混凝土結構不具腐蝕性,對鋼筋混凝土中的鋼筋不具腐蝕性,對鋼結構具弱腐蝕性.

2 邊坡支護結構設計與地表水處理

2.1 邊坡支護結構設計

針對該邊坡施工場地具體情況,邊坡支護結構設計采用“格構梁+錨桿(索)”結構支護形式復合方案來加固邊坡,具體如圖2、3所示.

圖2 邊坡加固支護剖面圖

圖3 邊坡加固支護立面圖

具體技術要點為:

1)削坡.施工時原則上少削坡,在現狀的基礎上進行清坡,坡率約為1∶0.8.

2)格構梁.格構梁截面為0.4×0.35 m,水平間距2 m,豎向間距2.5 m,在格構梁交叉處設置錨桿或錨索,當橫向格構梁距擋墻頂的距離小于1 m時,取消橫向格構梁,但錨桿(索)照原樣設置;當最上部一排錨桿(索)距坡頂大于2 m時,增設一排錨,二者與水平面的夾角分別為30°和20°.

3)錨桿.錨桿選用HRB335Φ 32熱軋鋼筋錨桿,長度分別為10～15 m.

4)錨索.用1 860 MPa級別 4×7φ 5(3×7φ 5)或鋼鉸線作為主筋,自由段6 m,錨固段19 m(或22 m),抗拔力設計值為450 kN(350 kN).

2.2 地表水處理

由于該邊坡匯水面積大,地表水受大氣降水影響顯著,為防止災害發生,對該邊坡必需采取系統的排水方法,具體措施包括:

1)在邊坡坡頂設置鋼筋砼1.2×0.8 m的截水溝,在坡中馬道處設0.4×0.4 m的馬道排洪溝,在坡底設置0.6×0.8 m的排水溝,使山體上的水順著坡頂截水溝流入坡底,然后導入市政排水系統.

2)坡面上的水流入坡中馬道平臺排水溝,再匯入坡中排水踏步或坡頂截水溝,順著坡頂截水溝流入坡底,然后導入市政排水系統.

3 支護施工技術要求

3.1 清坡及坡面防護

1)增加的坡面支護應先清除坡面上原有格構梁,并保持坡率不變,保證棄土、棄渣不導致邊坡附近變形或破壞現象發生.

2)削坡時坡頂采用弧化處理,坡面采用生態邊坡植草技術,植草范圍應超出坡頂1 m.

3)邊坡支護施工前,應從上到下進行清坡,保證邊坡坡率不大于設計坡率.清坡的主要目的是清除坡面表層松散土體和巖石,清除局部不穩定塊體,必要時將深坑回填,并嚴格夯實,但不得擾動邊坡地層狀態.

4)邊坡支護工程在雨季施工或坡面植被防護未完成前,應進行坡面人工防護,防止坡面遇水沖刷,支護完成后應及時植草.

3.2 非預應力錨桿

1)錨桿采用機械干成孔,成孔直徑不小于100 mm,錨桿水平、垂直方向的孔距誤差不大于100 mm,鉆頭直徑不小于設計鉆孔直徑的3 mm,鉆孔軸線的偏斜率不大于錨桿長度的2%,錨桿鉆孔深度不小于設計長度,也不大于設計長度的500 mm,水泥漿保護層厚度不小于25 mm.

2)注漿材料采用P.O.42.5普通硅酸鹽水泥凈漿,注漿體材料的水泥應滿足CECS 22:2005第5.3.1條規定.水灰比值為0.45;漿體材料28 d的無側限抗壓強度不應低于25MPa.

3)在錨桿的端頭2m長度范圍內采用刷瀝青船底漆,瀝青纖玻布纏裹(其層數不小于二層),錨具防腐材料、套管等均應滿足CECS 22:2005第5.4～5.8條的要求.

4)桿體導向采用專用導向器,桿體上每隔1.5 m設一個隔離架.放置錨桿時,如發現孔壁坍塌,應重新透孔、清孔,直至能順利送入錨桿為止.

5)錨桿正式使用前,應進行基本抽樣試驗.取15 m及10 m錨桿各2根,以驗證設計參數和施工工藝參數,基本試驗的最大荷載(破壞荷載)不得小于設計值的1.5倍.

3.3 預應力錨索

1)錨索采用專用錨桿機成孔,成孔直徑不小于130 mm.

2)預應力錨索采用二次注漿工藝,首次注漿采用水泥漿,水泥強度不低于42.5 MPa,且應滿足CECS 22:2005第5.3.1條規定,水灰比值為0.45,注漿壓力為0.4～0.6 MPa;第二次注入純水泥漿,注漿壓力為 2.5～5.0 MPa,漿液固體強度大于30 MPa,水泥用量不小于50 kg/m.

3)凸角位置錨索施工時,應適當調整成孔傾斜角度,避免錨索交叉.預應力錨索須待注漿體及砼腰梁抗壓強度超過75%時方可張拉鎖定.

4)錨索水平、垂直方向的孔距誤差不大于100 mm,鉆頭直徑不小于設計鉆孔直徑的3 mm,鉆孔軸線的偏斜率不大于錨桿長度的2%,錨桿鉆孔深度不小于設計長度,也不大于設計長度的500 mm,水泥漿保護層厚度不小于25 mm.

5)錨索自由段應作防腐處理,即鋼鉸線采用除銹,刷瀝青船底漆、瀝青玻纖布包裹,其層數不小于二層.防腐處理后,將自由段裝入波紋套管中,自由段套管兩端200mm長度范圍內用黃油充填,外纏工程膠布固定.錨具防腐材料、套管等均應滿足CECS 22:2005第5.4～5.8條的要求.

6)錨索驗收后,錨頭掛鐵絲網后砼包裹.錨索正式施工前,選取3根錨索進行基本試驗,以驗證設計參數與施工工藝參數.

3.4 格構梁

1)鋼筋砼格構梁護坡坡面應夯實,無溜滑體、蠕滑體和松動巖塊.

2)鋼筋可在現場進行制作與安裝,但鋼筋的數量、配置按設計確定,接頭應符合《混凝土結構工程施工及驗收規范》(GBJ50204-92)的規定.

3)混凝土的澆注應架設模板,模板應加支撐固定.同時,每隔25 m設置一道變形縫,變形縫寬度不小于30 mm.

4)對已澆注完畢的格構梁,應及時派專人進行養護,養護期應在7 d以上.

3.5 邊坡支護監測

由于巖土工程的復雜性,邊坡支護系統受到許多難以確定的因素的影響,必須隨時對邊坡支護系統進行監測,詳細掌握邊坡支護及使用過程中的情況.目前,該邊坡支護工程施工已完成2年,測得邊坡各項監測累計最大值為:最大位移量為29 mm,最大沉降量為14 mm.監測數據表明,該邊坡及支護結構沒有發生明顯的變形,邊坡是穩定的,該邊坡支護方案設計是成功的.

4 結 語

格構錨固結構適合于永久性建筑邊坡的支護,是一種很有發展前途的抗滑支護結構,值得推廣應用.在進行邊坡支擋和錨固設計時,應綜合考慮各種加固技術的優缺點,采用綜合的加固技術.進行格構錨桿設計計算時,應將錨桿的設計和格構梁的設計視為一個有機的整體,以提高治理的效果和減少治理成本.本工程采用的“格構梁+長錨索+短錨桿”結構的復合支護形式結合了錨桿的深層加固和格構梁淺層加固的優點,提高了錨固體系的整體剛度,能有效控制邊坡深部和淺表破壞,同時與美化環境相結合,在框格之間種植花草,既可以穩固破碎巖體邊坡,亦達到美化環境的目的.該邊坡的設計和施工實踐也為同類邊坡的治理施工積累了一定經驗.

[1] 許英姿,唐輝明.格構錨固措施及其在滑坡防治中的應用[J].地質科技情報,2001,20(2):91-94.

[2] 吳和政,孫寧波.混凝土框架與框格梁錨固技術及其應用[J].中國地質災害與防治學報,1999,10(4):90-93.

[3] 程少榮,王冬珍.格構錨固技術及其在滑坡整治中的應用[J].人民長江,1997,28(6):26-28.

[4] 程良奎.巖土錨固的現狀與發展[J].土木工程學報,2001,34(3):21-22.

[5]許英姿,唐輝明.滑坡治理中預應力錨索格構梁受力分析[J].安全與環境工程2002,9(3):24-26.

Application of Compound Support in High Slope Reinforcement of Building

CHEN Hailong
(Shenzhen Branch,China Institute of Geotechnical Investigation and Surveying,Shenzhen 518057,China)

In this paper,one real project is made as an example.Based on the surroundings and landform of the high slope after considering many factors comprehensively,compound support including lattice beam,short anchor bar and long anchor rope is used to reinforce the slope.The practice shows that the combination reinforcement technology can not only reinforce deep rock and shallow slope,but also reduce the project cost and beautify the environment,which can be a reference of similar projects.

lattice beam;anchor bar;anchor rope;high slope;reinforcement

TU472.3

A

1004-5422(2013)01-0094-04

2012-12-30.

陳海龍(1979—),男,工程師,從事巖土工程技術研究.