[摘要] 結合實例分析西藏高海拔地區(qū)巖質邊坡特性,使用注漿錨桿和主動防護網(wǎng)結合的方式治理邊坡病害,治理效果明顯。設計方法可以推廣到其他區(qū)域。
[關鍵字] 注漿錨桿 柔性防護網(wǎng) 高危邊坡
0引言
注漿錨桿支護是在巖體內打鉆孔, 裝入錨桿, 以錨桿內孔作為注漿孔, 向邊坡巖體內注入漿液的一種支護方式。其實質是在邊坡巖體松散堆積體中, 利用錨桿兼作注漿管, 外錨內注, 實現(xiàn)錨注一體化,不但可充分發(fā)揮錨桿對邊坡巖體的錨固作用, 且可提高邊坡巖體的強度和完整性。注漿錨桿注漿, 對松散邊坡巖體的裂隙、節(jié)理有效地充填封閉, 使巖層轉化為承載狀態(tài), 大大提高了邊坡巖體的強度及其自身承載能力。起到了巖體自身積極支護的作用。注漿錨桿的漿液在凝固之后能夠為錨桿端頭錨固提供了著力基礎。
1工程背景
國道318線曲水~大竹卡段公路位于拉薩至日喀則地區(qū)之間,終點連接尼泊爾,是西藏自治區(qū)"三縱、兩橫、六通道"骨架公路網(wǎng)中重要的一橫,在西藏乃至全國公路網(wǎng)中占重要地位。本段公路沿高山河谷地形展布,線位大多數(shù)沿著峽谷斜坡坡腳開挖修筑而成,少部分位于雅魯藏布江沖積階地之上,邊坡病害較多。
1.1 K4793+260~K4793+381段高危邊坡崩塌。
該段邊坡為巖質邊坡,風化嚴重,巖體破碎,距路面以上約10~25m處部分段巖石呈碎裂狀,為最主要崩塌掉塊區(qū);本段邊坡坡度近75°,高約40m,受水的侵蝕和凍脹以及巖體自身重力作用極易崩塌掉塊。據(jù)公路養(yǎng)護人員介紹,本段邊坡崩塌掉塊規(guī)模及頻率較大,對行車安全造成極大威脅,崩塌掉塊破壞路面,掩埋邊溝,從而增加了養(yǎng)護工作強度及難度。
1.2 K4798+343~+535段高危邊坡崩塌。
該段邊坡主要為巖質順層邊坡,巖層面傾向公路,風化嚴重,巖體破碎,裂隙明顯,崩塌常有發(fā)生;本段邊坡坡度近60°,高約50m。
本段大里程方向(日喀則側)為崩坡積土層,邊坡頂有一較平緩堆積平臺;小里程方向(拉薩)為順層巖石邊坡,坡頂土石相接處發(fā)育兩條小型沖溝。此種地形條件造成雨季及冰雪融水直接侵蝕沖刷堆積物使其崩落,且對順層巖體有裂隙水補給;冬季冰雪融水滲入巖層裂隙中,凍脹力使巖體之間裂隙增大,巖體應力降低;順層巖石坡腳被開挖部分切斷,在各種外因及重力作用下易于發(fā)生滑塌,對行車安全造成極大威脅。
1.3 K4799+300~+559段上邊坡堆積物崩落
本段病害區(qū)位于雅魯藏布江二級階地之上,多為磨圓度很好的卵礫石及粉細砂層,膠結差,易散。此段上邊坡坡度約25~40°。路面從沖積地層坡腳通過,坡腳已有防護擋墻,墻高10m,墻后設漿砌護坡防護,護坡頂邊坡做錨噴處理,噴錨結構由于長時間雨水沖刷、淘蝕坡面,導致其與自然坡面脫落,坡面散落破壞現(xiàn)象發(fā)育,砌體護坡被碎落物部分覆蓋,掩埋下部并堆積于擋墻頂部,砂礫石沖積地層邊坡經雨水沖刷,碎落礫石經擋墻頂部掉落路面,對行車安全造成威脅,損害瀝青路面。
2防護工程的構成及特點
2.1注漿錨桿
巖土錨固是巖土工程領域的重要分支, 已在邊坡、基坑、礦井、隧道、地下工程等工程建設中得到廣泛應用。采用錨固技術, 能充分調用和提高巖土體的自身強度和自穩(wěn)能力, 確保施工的安全和工程穩(wěn)定, 并能節(jié)約工程造價, 加快施工速度, 具有顯著的經濟效益和社會效益。按照錨桿內部拉筋與水泥漿體間傳力方式的不同, 可將注漿錨桿分為拉力型、壓力型和剪切型 3 種[ 2]。
2.1.1 中空注漿錨桿的結構
中空注漿錨桿由中空桿體、止退錨頭、定位螺母、擴體脹殼式止?jié){塞、碗形墊板、半球形緊固螺母等組成。各部件功能是:
中空桿體: 作為錨桿抗拔力的承載體, 可兼做注漿通道。止退錨頭: 防止向上安設錨桿時桿體退縮, 兼有壓力座功能。 定位螺母: 前一螺母用于固定止?jié){塞的位置, 后一螺母旋進, 擠壓橡膠止?jié){塞使之膨脹以達到封堵錨孔止?jié){的效果。擴體脹殼式止?jié){塞: 被前后兩定位螺母相向擠壓后, 外鼓以達到止?jié){效果。 碗形墊板: 用于擴大端頭錨固范圍, 便于對錨桿施加一定的預壓力。緊固螺母: 用于緊固墊板。
2.1.2 中空注漿錨桿的優(yōu)點
通過高強錨桿和錨注加固的共同作用, 實現(xiàn)高強錨桿和注漿錨桿的強初撐、急增阻、高阻力特性, 增加控制邊坡巖體變形的能力, 提高邊坡巖體的整體強度和穩(wěn)定性, 充分發(fā)揮邊坡巖體的自承能力, 有效阻止邊坡巖體變形[4]。
2.2 柔性防護網(wǎng)
2.1.1柔性防護網(wǎng)特點和治理效果
(1)柔性與整體性。柔性防護網(wǎng)充分利用柔性材料的易鋪展性和高防沖擊能力, 使柔性系統(tǒng)各構件協(xié)調響應, 整體承載可釋放或緩沖巨大沖擊力, 也可允許坡面巖石在有限范圍內發(fā)生變形, 避免局部集中受力發(fā)生破壞, 同時降低了對錨桿等構件的能力要求。
。2)輕型化開放系統(tǒng)。高強度輕型化綱結構系統(tǒng)使施工方便, 簡單。由于系統(tǒng)的開放性, 地下水可以自由排泄, 避免了由于地下水壓力的升高而引起的邊坡失穩(wěn)問題。該系統(tǒng)除對穩(wěn)定邊坡有一定貢獻外, 同時還減少了系統(tǒng)的視覺干擾, 對坡面形態(tài)特征無特殊要求, 不破壞和改變坡面原有的地貌形態(tài)和植被生長條件, 其開放特征為隨后實施人工坡面綠化保留了必要的條件,將工程治理與環(huán)境保護和改造融為一體。
。3)耐久性。充分利用技術成熟, 性價比良好的金屬涂層防腐技術, 采用熱鍍鋅的鋼絲繩和鋼絲或鋅鋁合金涂層鋼絲來確保系統(tǒng)較長的防腐壽命, 一般可達 30~100 年, 因超載而發(fā)生破壞時, 一般僅需要更換或修復少量構件延長使用壽命[5]。
3防護工程的設計
3.1 分段工程設計
3.1.1 K4793+260~K4793+381段高危邊坡崩塌
。1)該段邊坡為巖質邊坡,坡度近75°,在陡崖之上與小路下方自然坡面上設截水溝一道,自左至右,向下將坡面降水引排至山體右側地勢低洼處,通過坡闊處接入路基邊溝,水溝寬60cm,溝壁厚30cm;
。2)清坡,規(guī)整地形邊界,清除浮土浮石;
。3)坡面設GPS2柔性主動防護網(wǎng),規(guī)格為:D0/08/300鋼繩網(wǎng)和S0/2.2/50格柵網(wǎng),進行坡面防護,并設Φ32普通砂漿錨桿4m,采用M30水泥砂漿錨固。
3.1.2 K4798+343~+535段高危邊坡崩塌
。1)該段邊坡亦為巖質邊坡,坡度近60°,在陡崖之上小路下方自然坡面上設一道截水溝自左向右,由上而下,將坡面降水引排至右側擋墻外坡腳處,位置對應涵洞,水溝寬60cm,溝壁厚30cm;
(2)順層巖石上方有一小型水石流沖溝,主要受大氣降水影響,本次防治在山間小路與順層巖石坡頂中間部位,于沖溝中設置一道攔擋鋼筋網(wǎng),用來阻擋水石流沖擊路面,混凝土結構埋入土中1米。
(3)清坡,規(guī)整地形邊界,清除浮土浮石;
。4)坡面設GPS2柔性主動防護網(wǎng),規(guī)格為:D0/08/300鋼繩網(wǎng)和S0/2.2/50格柵網(wǎng),進行坡面防護,并設Φ32普通砂漿錨桿4m,采用M30水泥砂漿錨固。
(5)主動網(wǎng)下方5m高度范圍,于順層巖石段設兩排Φ32獨立錨桿共34根進行順層巖石防護,錨桿長度6m,錨桿安裝并注水泥砂漿完成后,將鋼筋末端彎起用環(huán)氧樹脂砂漿封閉。
3.1.3 K4799+300~+523段上邊坡堆積物崩落
該段位于河流二級階地之上,坡面松散堆積物主要為磨圓度較好的卵礫石。治理措施為:
。1)在坡頂之上沿平臺設一道截水溝,將坡面降水引排至左側山間沖溝,水溝寬60cm,溝壁厚30cm;
。2)清坡,規(guī)整地形邊界,清除浮土浮石,清理漿砌護坡表層堆積物,清除漿砌護坡上沿噴錨防護碎塊,不能清除時,可直接將主動網(wǎng)壓于噴漿體表面;
(3)坡面設GPS2柔性主動防護網(wǎng),規(guī)格為:D0/08/250鋼繩網(wǎng)和S0/2.2/20格柵網(wǎng),進行坡面防護,并設Φ25的中空錨桿3m,采用C30水泥凈漿錨固;
。4)在原有擋墻之上設高60cm的漿砌擋墻,防止碎落物直接沖擊路面;
(5)在右側沖溝防護網(wǎng)下方設一道急流槽,疏排坡面降水。
3.2施工注意事項
施工準備:施工之前,必須現(xiàn)場復核圖紙中標明的測量控制點或里程樁號,并與實際交通設施位置及高程,如涵洞、路面等進行核對,核對無誤后,才能進行放線。建筑工程位置或刷方控制點位經現(xiàn)場設計代表確認后,再進行施工。
單項工程注意事項:
。1)邊坡刷方工程施工。邊坡土石方開挖施工要求嚴格按照具體有關設計要求進行。對于設有錨固工程的高邊坡工程開挖,要求嚴格按照從上至下的開挖施工順序逐級開挖,待上級邊坡錨固工程全部實施并產生加固作用后(根據(jù)實際情況可采用有效可行的臨時加固或預加固工程措施)方可進行下級邊坡的土石方開挖作業(yè),逐級開挖,逐級加固,直至全部防護工程結束,確保坡體穩(wěn)定和結構安全。
。2)砌體工程施工。砌體砂漿要求滿足設計標號,砂漿飽滿,并按有關施工規(guī)范和規(guī)定砌筑。砌塊材料要求石質均勻,符合規(guī)定尺寸要求,采用未風化且不易風化之硬石砌筑。
。3)排水工程施工。地表截排水溝要求在路塹邊坡土石方開挖施工前施做,并發(fā)揮作用,減少地表水對坡面沖刷和入滲坡體的作用和影響。
。4)掛網(wǎng)錨固工程施工
清坡。清坡在多數(shù)情況下,清坡工作并不是必須的,但以下兩種情況是需要加以考慮. 放線。盡管定型化標準結構錨桿位置等是有尺寸限制的,但也有一定的允許調整范圍,特別是對于錨桿來講,其位置的確定具有更大的靈活性。
錨筋制安。錨筋下料應整齊準確,誤差不大于±50mm,預留張拉段鋼絞線長度;錨筋的制作應搭建高于地面50cm以上與錨筋設計長度相適應的制作臺及簡易防曬防雨棚,受地形限制,需在邊坡平臺上進行錨筋制作的,也應搭架制作,同時應做好防曬防雨措施。
。5)錨孔注漿。錨桿注漿的配合比見結構圖,其中錨固段遇土質或砂土狀強風化巖層且富水時應采用二次高壓劈裂注漿法來提高地層錨固力。
注漿材料要求嚴格按照經試驗合格的配比備料,注漿漿液應嚴格按照配合比攪拌均勻,隨拌隨用。錨孔注漿必須采用孔底返漿方法(注漿壓力一般為2.0Mpa左右),直至孔口溢出新鮮漿液,嚴禁抽拔注漿管或孔口注漿;如發(fā)現(xiàn)孔口漿面回落,應在30分鐘內進行孔底壓注補漿2~3次,確?卓跐{體充滿。
(6)支撐繩安裝與調試。安裝縱橫向支撐繩,張拉緊后兩端各用2~4個(支撐繩長度小于15m時為2個,大于30m時為4個,其間為3個)繩卡與錨桿外露環(huán)套固定連接。
從上向下鋪掛格柵網(wǎng),格柵網(wǎng)間重疊寬度不小于5cm,兩張格柵網(wǎng)間的縫合以及格柵網(wǎng)與支撐繩間用φ1.2鐵絲按1m間距進行扎結(有條件時本工序可在前一工序前完成即將格柵網(wǎng)置于支撐繩之下。
。7)鋼繩網(wǎng)鋪掛與縫合。從上向下鋪設鋼繩網(wǎng)并縫合,縫合繩為φ8鋼繩,每張鋼繩網(wǎng)均用一根長約31m(或27m)的縫合繩與四周支撐繩進行縫合并預張拉,縫合繩兩端用兩個繩卡與網(wǎng)繩進行固定聯(lián)結。
(8)完善性工序。系統(tǒng)安裝完畢后,有條件時宜用土或小石塊將平鋪在地面上的格柵壓住,避免落石將格柵向上掀起。
4防護工程治理效果
本次病害治理效果良好,達到預期目的,三個工點經治理后,未出現(xiàn)落石或坍塌現(xiàn)象,保證了段落內的路面安全和行車安全。
5小結
注漿錨桿和主動柔性防護網(wǎng)結合的方法在高原地區(qū)高危邊坡有較好的防護效果;本文中設計的防護措施能夠推廣到其他工程實例中。
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