锚索抗滑桩在水毁滑坡中的施工技术应用

　　摘要：水毁工程滑坡位于汇水丰富地带，地质条件复杂，不仅锚索钻进成孔困难，桩身开挖时也经常坍塌，极易出现壁后脱空，给施工带来很大困难，文章结合工程施工实际，总结出一套较为有效的锚索抗滑桩施工方法，希望对类似工程有所借鉴。
　　关键词：西部沿海高速水毁工程，滑坡，锚索抗滑桩，施工技术
　　前言
　　西部沿海高速公路珠海段K21+060～+466段右侧滑坡位于珠海市北部，因为高速公路切割山丘坡脚形成长406m，高约55m的人工边坡，该工点距坡顶仍有约200m的自然边坡，呈现“M”型。2008年6月，该边坡所在区域接边发生特大暴雨，大量的地表集中汇水渗入坡体，使坡体形成了较大规模的变形，滑坡总体积约90万方。整个坡体处于不同程度的变形发展之中，若不及时治理，滑坡一旦产生下一阶段的急剧整体滑动，将给人民的财产安全造成巨大损失。
　　一、 变形区工程地质概况
　　滑坡位于珠江三角洲平原前缘，受北东或北北东和新华夏系和华夏系断褶构造带的影响，形成丘陵台地与冲积平原相间的地貌，地势总体由北西向东南倾斜。海拔高程在0.3～118.0之间。滑坡最大高差在75m左右，上部自然边坡坡率较缓，约10～25°。区内汇水面积较大，但无深切沟谷，只是在边坡两侧发育有两条受构造面控制的较浅自然冲沟。
　　滑坡所在地区属南亚热带海洋性季风气候，温暖潮湿，雨量冲沛，年均降水量在1700～2231mm，每年3～9月为雨季，雨季降水量占年降水量的49.8～88.2%。该滑坡地层情况如下：亚粘土～砂质粘性土～火山角砾岩～全风化火山角砾岩—强风化火山角砾岩～弱风化火山角砾岩～微风化火山角砾岩。
　　自然斜坡上植被较发育，主要生长乔木、灌木，散布杂草，“马刀树”随处可见，说明坡体自然状态下其本身稳定性较差，在汇水渗入的情况下坡体极易发生较大规模的变形。
　　滑坡治理主要工程措施
　　由于滑坡推力较大，故在该工点共设锚索抗滑桩37根。
　　锚索抗滑桩共设4种桩型，4根为K型锚索抗滑桩，桩身尺寸为2.0m×3.0m×22.0m,方位角118°，桩头设2孔锚索，锚索长25m,锚孔下倾角25°；10根桩为S型锚索抗滑桩，桩身尺寸为2.2m×3.4m×24.0m,桩头设两排3孔锚索，锚索长32～33m，锚孔向下倾角27°；10根桩为M型锚索抗滑桩，桩身尺寸为2.2m×3.4m×22.0m,,桩头设3孔锚索，其中上排设2孔锚索，锚索长26m，锚孔向下倾角26°，下排设1孔锚索，锚索长32m,锚孔向下倾角28°；10根桩为S型锚索抗滑桩，桩身尺寸为2.2m×3.4m×24.0m,方位角125°，桩头设3孔锚索，其中上排设2孔锚索，锚索长26m，锚孔向下倾角26°，下排设1孔锚索，锚索长32m,锚孔向下倾角28°。
　　由于坡体地下水相当丰富，提高锚索的抗腐蚀效果，每束锚索均采用环氧喷涂7φ15.2mm钢绞线编制，锚固段长均为9m，单孔设计荷载为800KN，锁定荷载为720KN。
　　二、 抗滑桩施工技术
　　1、主要施工流程
　　锚索抗滑桩施工顺序为：测放桩位一清理并稳固桩孔附近坡面→施工抗滑桩锁口→开挖→节桩孔→绑扎护壁钢筋→支模→浇注护壁砼→开挖下一节桩孔→重复上面四道工序直到设计标高→封底→绑扎桩身钢筋→浇灌桩身砼至距桩头2m处，预留锚索孔位→浇注剩余砼→锚索孔钻孔→下钢绞线→注浆→张拉→锁定。
　　2、主要工序施工技术措施及控制
　　轴线、桩位放样控制:为提高工作效率及桩位精度，首先在地面测放控制点。桩位放样时采用角交会，边交会，基准线法，极坐标法进行测放轴线工作点，再按各轴线工作基点测放桩位，测放后桩位偏差要求小于5cm，方位角误差不超过0.5°。测定后桩位用十字点做好固定标记，并请业主、监理现场复核验收。
　　清理孔口及边坡坡面:将井口作业范围内清理平坦；对桩以上坡面的危石及时清除，以防落入孔内伤人。
　　安装护栏:在井孔用Ф40mm，壁厚5mm钢管间距1m～1.5m设置一护栏，护栏高1.5m。以防倒弃的土石滚入，砸伤人员。
　　安装提升设备:孔井安装工作平台及提升设备，工作平台必须安置牢固，提升设备必须经过严格检查，不能带病作业；提升设备必须牢固安置在工作平台上；对提升设备状况要定期检查其滑轮及绳索是否牢固。
　　人工挖孔：井上采用固定人工挖孔机架，井下人工挖土，覆盖层中孤石采用小药量、多炮眼，基岩段采用风镐振碎、爆破、人工清渣的方法，爆破拟采用专业爆破公司施工，利用机架钢丝绳吊土、岩渣至地表以外2m。挖孔时要求孔壁垂直，并经常吊线检查桩位中心，具体方法：在孔口作十字标记，再用定尺量具，作好标记，在分段挖土检查垂直度时，将定尺量具对准孔口标记，通过定尺中心吊线测锤检查分段成孔是否在同一中心线上，如垂直度偏差，应重新修整。
　　挖孔要分段进行，土层（孔口段）每段不得超过1.3m，基岩段控制在1.0～1.2m。孔内照明：孔内照明设施必须采用安全电压照明，电压36v以下，爆破时必须全部提出孔内低压灯泡，以防震坏。挖孔时如有水渗入，应及时支护孔壁，防止水在孔壁浸泡流淌造成塌孔。渗水应及时排出，如用井点降水或集中泵排。孔内积水必须及时抽排，如遇涌水量教大时，可采用水泥砂浆灌压环圈，或其他有效措施。每次开工前必须检测井下的有害气体，孔深超过10m后，必须使用通风设施向作业面送风。井下爆破后，必须向井内通风，炮烟粉尘全部排除后，方能下井作业。
　　护壁：护壁是挖孔成功与否的关键。桩孔挖掘和护壁两道工序必须连续作业，不宜中途停顿，以防塌孔。护壁模板采用专用定型模板支护：护壁由上向下逐段施工，根据设计要求，采用C20砼护壁，厚度为200mm，护壁砼与孔壁岩土须吻合密实，护壁用模板要求支撑牢固，防止护壁变形发生不安全事故，护壁模板在护壁砼浇筑后不小于24小时后拆除。每段砼护壁，须吊线检查桩位中心，成孔砼护壁后的内径要与设计孔径相同。做好孔口保护工作，孔内渣土必须抛至井外1.0m，然后及时外运。孔深满足设计要求验孔后，必须抽干孔内积水，孔底处理必须做到平整、无松碴、沉淀等软层。
　　桩身钢筋绑扎：抗滑桩钢筋在钢筋加工房内下好料，运至桩孔处，采用孔内绑扎。按设计规格要求进料，钢材进场经复验合格后方可下料使用。受力钢筋采用对焊接头，接头位置应相互错开，在同一截面内接头数不超过钢筋总数的四分之一，同时有接头的截面之间的距离不小于2.5米，钢筋束中钢要紧贴，并沿钢筋长1～2m点焊成束。
　　砼浇筑：采用常规浇筑法，混凝土集中供应。浇灌前必须在桩底挖马蹄孔，将积水汇集到孔内并及时抽干，同时清除孔底渣土。浇灌过程中每隔0.5～1.0m要进行振捣，振捣要密实。浇灌砼应连续进行，不得中断、停顿时间过长，造成断桩事故。浇灌混凝土时，孔内渗水超过50mm时,采用泵吸干，防止砼离析。
　　桩头的养护：浇筑结束后，对出露地表的抗滑桩应及时派专人用麻袋或草帘加以覆盖，并浇洒清水进行养护达7天以上。
　　三、 桩头锚索施工技术
　　1、锚索施工工序流程：
　　施工放样→边坡清理及孔位布置→搭设平台、钻孔→清孔→安装预应力钢绞线及锚固端注浆→桩头砼施工（钢筋加工和模板安装）→按程序分级张拉预应力钢绞线锚固→二次注浆→封锚、砼强度检测。
　　2:锚索施工工艺及要点：
　　在施工前，首先对原材料进行试验，并进行张拉设备的配套标定工作，砼配合比试验设计，然后按如下步骤进行施工：
　　钻孔：:放样布孔，根据边坡开挖面的立面图，按设计要求将锚孔位置放在坡面上，采用φ50钢管脚手架搭设施工作业平台，平台用锚杆固定于坡面。钻机提升到平台上安装就位，钻机就位后自上而下进行钻孔作业，钻孔使用油压潜孔钻机施工，采用无水钻进的干法作业。以确保边坡地质条件不被恶化，保证孔壁稳定性。钻孔过程应有专人负责，对地质情况及钻进情况详细记录，地质变化时应取土样，土样应存放备查。在钻孔过程中，对每个孔的地层变化、钻进状态、地下水及一些特殊情况，要及时反馈、采取措施。如遇坍孔，应立即停钻，进行固壁灌浆处理，待水泥初凝后，重新清孔钻进。当采用注浆护壁时，在浆液中可掺入适当剂量的速凝剂（初凝时间控制在3～8min），浆液初凝后即可继续钻进。如果锚固端在预定位置提前进入或未能达到弱风化层，应提请变更设计。钻孔过程使用测斜仪检测钻孔的角度及顺直度，及时纠偏，保证钻孔斜度控制在允许误差±1°之内。为了确保锚孔深度，保证锚固段不小于设计长度，实际钻孔深度要求大于设计深度0.5m，且必须嵌入弱风风岩层。
　　清孔：钻孔结束后用高压风进行清孔，孔壁不得有粘土或粉砂。石屑和岩粉通过大量高压空气沿孔向孔口吹出，孔口处粉尘过大，易碍操作工人的视线影响操作，必须对孔口进行喷洒水雾的除尘方法，使岩粉与水雾同时沉积于地面，以保证动力不易损坏及影响操作工人的健康。钻孔时应保持清洁，孔壁无污染物，以确保水泥砂浆与岩体的粘结。清孔完成后，应将孔口暂时封堵，避免碎屑杂物进入孔内。
　　编束下锚：锚索编制前，要确保每根钢绞线顺直、不扭不叉、排列均匀。除油污，严禁搬运过程中对环氧喷涂钢绞线产生机械损伤；按孔号截取锚索体材料，钢绞线必须采用机械切割，严禁电弧切割，同时也不得采用焊接。材料截取后，在编索平台上进行拉直编索。在锚固段安置隔离架和紧箍环、安装锚索末端导向帽、自由段防腐处理，在自由段钢绞索上涂锈漆及脱水黄油，外套PVC防腐管在末端安置止水环，并用胶布缠绕；在锚固段、自由段、交界处需特别注意绑扎牢固，以防止注浆时，水泥浆进入自由段。注浆管沿隔离架中心穿入，管端距锚索末端导向帽不超过20cm用注浆管与隔离架绑扎固定。
　　下索：锚索编制完成后，经检查锚固段长度及各部件是否正确，准确无误后按对应孔号下入锚索孔内。下锚时用力要均匀一致，防止在推送过程中损伤锚索配件和保护层。
　　锚固注浆:下锚后及时进行注浆，浆体为M30水泥砂浆，浆液采用砂浆拌合机拌制，采用孔底到孔口返压式注浆。由注浆机注入浆管进入孔底，空气从底孔中排出，当浆液指示器显示已注满时，缓慢抽出注浆管，用水冲洗干净以备再用。张拉:待桩头砼强度达到设计要求，同时锚索体浆液凝期达到20天后，即可对锚索进行预应力张拉。张拉前应将锚垫板表面清除干净，锚具安装应与锚垫板和千斤顶密切对中，并与锚索轴线方向垂直，千斤顶轴线与锚索轴线应在同一条直线上。张拉方式采用整体分级张拉，并在正式张拉前取0.1P的张拉力进行预张拉。张拉稳压时间除最大一级应稳压10min外，其余每级持荷稳压时间应控制在5min左右。
　　自由段注浆封锚:锚索张拉完成后，即可进行自由段注浆，注浆管从锚垫板的注浆孔插入，采用压力注浆，压力一般不低于0.25Mpa，浆液与锚固段相同，注浆时，注浆管应边注边拔，并保持注浆管始终有一段埋于浆液中，保证浆饱满。由于自由段穿过土层多为岩层破碎，或有裂隙，易发生漏浆，因此注浆过程中要注意观察，若发生漏浆，则隔24h后补注浆直到注满为止，注满后将锚头外露部分用砂浆封好，防止锚头外露锈蚀而造成预应力损失。
　　封锚处理：在注浆完成七天后，如无异常情况，可进行封锚处理。多余外露的锚索用手提砂轮机切除，严禁电弧烧割，并留5～10cm外露锚索，以防拽滑。然后用砼将锚头封闭，以防风化浸蚀。
　　补偿张拉处理：
　　当锚索预应力损失过大时，可采用补偿张拉来加以调整，补偿张拉一般在上次张拉后的20天进行，可减水预应力损失30～60%，但张拉次数一般不超过3次，也切忌打击夹片。
　　五、施工效果
　　虽然滑坡体地质条件比较复杂，锚索抗滑桩按上述施工方法施工现已安全治理结束。处治结束后，未出现任何不良情况，有效地抑制滑坡体变形失稳，也保证了路基及桥梁安全，达到预期的效果。