探討錨桿在地災(zāi)治理工程中的應(yīng)用

1.項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)由來

丹霞街道Y016鄉(xiāng)道西岸段邊坡塌方和路基掏空搶險(xiǎn)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(hù)坡治理，在長(zhǎng)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(zāi)害，威脅行人的生命財(cái)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(xiǎn)情及一處路基掏空險(xiǎn)情。故納入規(guī)劃治理范圍。

2.項(xiàng)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(xiǎn)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(hù)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(jì)總面積約1929㎡，邊坡治理合計(jì)總長(zhǎng)約141.5m。擬治理邊坡共有四處，其中1#點(diǎn)（ABC）長(zhǎng)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(zhǎng)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(diǎn)（FG）長(zhǎng)約12m，高約13.9m，坡度63°，3#點(diǎn)（GH）長(zhǎng)約10m，高約16.5m，坡度70°；4#點(diǎn)（HI）長(zhǎng)約57.5m，高約8.5m～13.6m，坡度80°～85°。坡面在長(zhǎng)期日曬雨淋下，常發(fā)生塌方，巖塊脫落、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，在連續(xù)強(qiáng)降雨條件下，崩塌類災(zāi)害有可能繼續(xù)發(fā)生并存在擴(kuò)大影響的危險(xiǎn)性，而邊坡沒有支護(hù)，崩塌的隱患嚴(yán)重威脅著行人的生命財(cái)產(chǎn)安全與交通安全。故對(duì)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(chǎng)地所在地氣候具有亞熱帶氣候特點(diǎn)，冬季嚴(yán)寒，夏季溫涼，最高溫度30℃，最低溫度-5℃，山頂?shù)貐^(qū)可達(dá)-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(dá)100mm～ 200mm以上。5月～7月份多降暴雨，8月～9月份多臺(tái)風(fēng)和雨水，冬春季多霧，常陰雨連綿，連續(xù)陰雨可達(dá)30天之久。一月份前后受寒潮影響，常見冰凍。

韶關(guān)市仁化縣屬暴雨高值區(qū)的邊緣地帶，災(zāi)害性天氣為早春低溫陰雨及秋旱，偶有冰雹、暴雨等強(qiáng)對(duì)流天氣。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(shí)山，屬北江水系湞江河的二級(jí)支流，流域面積1913km2，河長(zhǎng)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(qiáng)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(guān)階（C1y）、石炭系下統(tǒng)石磴子組（C1ds）、石炭系下統(tǒng)測(cè)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(yùn)動(dòng)，使得各個(gè)構(gòu)造體系相互穿插干擾，聯(lián)合、復(fù)合、截接與歸并現(xiàn)象相當(dāng)普遍，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜。場(chǎng)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(zhǎng)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(dòng)帶的內(nèi)帶，地震強(qiáng)度明顯弱于濱海地區(qū)的外帶，歷史上未發(fā)生過7級(jí)以上的強(qiáng)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(jí)大于三級(jí)的地震，微震也稀少零星。據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50011-2010（2016年）附錄A.0.17條，勘查區(qū)抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05g；據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《中國(guó)地震動(dòng)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(chǎng)地，其地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，反應(yīng)譜特征周期值為0.35s。

（3）地形地貌。場(chǎng)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(duì)自然山體進(jìn)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(bào)告資料，場(chǎng)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(gè)主要工程地質(zhì)層。

（5）水文地質(zhì)條件。場(chǎng)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(fēng)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(fēng)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(duì)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(duì)邊坡穩(wěn)定性危害較大；場(chǎng)地地下水主要接受大氣降雨垂直滲入補(bǔ)給。根據(jù)勘查水樣的分析結(jié)果，崩塌區(qū)地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)呈微腐蝕性，對(duì)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(qiáng)風(fēng)化層在雨水作用下，引起邊坡結(jié)構(gòu)土體軟化、抗剪強(qiáng)度降低，是滑坡主要原因，巖石風(fēng)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(biāo)及原則

（1）治理目標(biāo)。按“因地制宜，量力而行”的原則，將現(xiàn)有隱患點(diǎn)實(shí)施治理，消除災(zāi)害隱患，采用工程治理輔以安全監(jiān)測(cè)，確保所有邊坡50年內(nèi)穩(wěn)定和安全，確保人民生命財(cái)產(chǎn)安全，創(chuàng)造一個(gè)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(dòng)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(dòng)是可以控制和規(guī)劃的，針對(duì)邊坡的特點(diǎn)，在邊坡坡腳位置的建筑活動(dòng)必須嚴(yán)格規(guī)劃，科學(xué)控制，抑制不利因素的發(fā)展，同時(shí)發(fā)展有利因素，達(dá)到以防為主，防治并舉的原則，從而消除災(zāi)害隱患。②設(shè)計(jì)合理、安全可靠。治理工程應(yīng)以保護(hù)環(huán)境、美化環(huán)境為原則，精心布置，合理設(shè)計(jì)，力求工程技術(shù)措施可行，工程措施布置應(yīng)與當(dāng)?shù)貙?shí)際地形緊密結(jié)合。另一方面，治理工程必須安全可靠，徹底消除災(zāi)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(chǎng)地土性主要為殘坡積土及強(qiáng)風(fēng)化層或中風(fēng)化巖層，1#點(diǎn)屬于巖土結(jié)合邊坡，2#～6#為風(fēng)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(hù)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(hù)面結(jié)構(gòu)的支護(hù)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(chǎng)地形適當(dāng)調(diào)整，相鄰剖面的過渡段依現(xiàn)場(chǎng)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(shè)計(jì)剖面對(duì)應(yīng)坡段之間應(yīng)自然銜接以保持坡體的整體美觀，并避免局部格構(gòu)應(yīng)力集中導(dǎo)致的局部破壞。

（3）巖土參數(shù)

（4）邊坡穩(wěn)定性計(jì)算分析。邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)計(jì)算模型

依據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013）表5.3.1和表5.3.2，本項(xiàng)目的邊坡工程安全等級(jí)劃分為二級(jí)，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(píng)價(jià)。邊坡的荷載為：自重、地下水壓力等，本區(qū)抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g。場(chǎng)地特征周期為0.35s。設(shè)計(jì)荷載組合為：自然狀態(tài)工況設(shè)計(jì)（工況一）；50年一遇暴雨工況進(jìn)行校核（工況二）。設(shè)計(jì)計(jì)算采用瑞典條分法，治理后設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)施工技術(shù)要點(diǎn)（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?jiān)?。鉆孔傾角偏差不超過±2°。鉆進(jìn)過程中應(yīng)對(duì)每孔地層變化、進(jìn)尺速度、地下水情況以及一些特殊情況做現(xiàn)場(chǎng)記錄。若遇塌孔，應(yīng)立即停鉆，進(jìn)行固壁灌漿處理，注漿36h后重新鉆進(jìn)。錨桿成孔深度需超過設(shè)計(jì)長(zhǎng)度50cm。（2）錨桿制作。錨桿桿體采用C28三級(jí)鋼筋。為確保鋼筋在孔洞中定位準(zhǔn)確，每隔2m設(shè)置一個(gè)定位支架，錨孔定位力求準(zhǔn)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(yīng)盡快使用，不宜長(zhǎng)期存放。安裝采用人工推入法進(jìn)行，安裝時(shí)，應(yīng)盡量保持平順，下到孔底時(shí)應(yīng)適當(dāng)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(yīng)選用合格材料，水泥標(biāo)號(hào)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(qiáng)度不低于M25。每延米錨桿水泥用量約40kg。如漏漿嚴(yán)重時(shí)，可加入適量的速凝劑（約占水泥重量的3%～5%）。注漿時(shí)應(yīng)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(shí)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(hù)措施。錨桿錨頭的錨具經(jīng)除銹、涂防腐漆三度后應(yīng)采用鋼筋網(wǎng)罩、現(xiàn)澆混凝土封閉，且混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C25，厚度不應(yīng)小于100mm，混凝土保護(hù)層厚度不應(yīng)小于50mm。