摘要:本文作者結合實例介紹采用預應力錨桿樁治理滑坡的施工方法、工藝及質量安全控制措施。以供同行參考。
1工程概況
該區(qū)屬于坡殘層堆積土體與巖體接觸面滑坡,東西寬約800m,南北長約500m。近年來,受暴雨的影響,滑坡區(qū)的穩(wěn)定性漸差,局部失穩(wěn),發(fā)生了不同程度的滑坡變形破壞。
該工程主要采用設置鋼筋混凝土抗滑樁、樁板墻、預應力錨桿方案和疏通水系、削坡減載方案對滑坡體進行治理加固。在滑坡區(qū)前后緣共設置預應力錨桿抗滑樁152根,結構如圖1所示。按照樁的截面尺寸、位置、樁長和預應力錨桿設置級數(shù)分為1#~6#樁。樁身嵌入滑面下穩(wěn)定巖層不小于8.0m。樁頂下1m處設預應力錨桿1~3級,每級間距1m,錨桿采用3根Φ32精軋螺紋鋼制作,錨桿孔徑為φ170mm,嵌入穩(wěn)定巖層的錨固長度為6m。
2基本原理
預應力錨桿抗滑樁是鋼筋混凝土抗滑樁和預應力錨桿的有機結合,鋼筋混凝土抗滑樁嵌入穩(wěn)定基巖,通過在抗滑樁頂部施加預應力錨桿,錨桿穿過滑坡體錨固于滑動面下穩(wěn)定的巖層內,使樁、預應力錨桿、錨固段樁周巖土組成一個聯(lián)合受力體系。用錨桿預加拉力和抗滑樁樁身共同平衡滑坡推力。
3施工方法及工藝
3.1施工準備
樁孔位置平整場地,清除地面浮土;對坡面有裂隙或坍塌傾向部位采用削坡減載或注漿加固;樁孔外側挖好排水溝,做好排水系統(tǒng),及時排除地表水;合理堆放材料和機具,使其不增加孔壁壓力,不影響成孔施工;設計和布設滑坡體的地表觀測樁。
3.2工程試驗
3.2.1巖土試驗,確定參數(shù)對抗滑樁可能穿越的土層進行現(xiàn)場取樣,測定土體的天然重度、含水率、內摩擦角、粘聚力等參數(shù),或利用場地已有的勘察測試資料,為施工設計和施工監(jiān)控提供依據。
3.2.2錨桿試驗
在樁體施工前先進行錨桿試驗,其主要目的是確定錨固體與巖土層粘結強度特征值、錨桿設計參數(shù)和施工工藝。試驗錨桿數(shù)量為3根。為使錨固體與地層間首先破壞,錨固長度設為3.5m,試驗孔提取巖芯作巖石性能試驗。錨桿試驗采用循環(huán)分級加卸載法,加載裝置為YC-60型千斤頂、ZB4-500電動油泵,計量儀器為壓力表、傳感器和精度不低于0.01mm的位移計。
計算錨桿試驗預估破壞荷載:
根據試驗數(shù)據,取試驗中錨桿極限承載力中最小值作為錨桿的極限承載力標準值。錨固體與地層間極限粘結強度標準值除以系數(shù)2.7為粘結強度特征值。另外,根據試驗計算桿體與砂漿間粘結強度值,當上述兩值大于或等于設計值時,按設計進行錨桿施工。
3.3抗滑樁鎖口及護壁施工設計
抗滑樁樁孔護壁支護是抗滑樁施工的關鍵??妆谥ёo的厚度應綜合考慮土層參數(shù)、特點、地下水分布情況、樁孔深度、周邊荷載和施工工藝等因數(shù)進行計算確定。
最深段的總壓力:p=Htg2(45°-ψ/2)
護壁厚度:t=kN/fc=kPb/fc(安全系數(shù)k取1.65)根據樁徑和地質情況,樁孔護壁高度按每節(jié)1m進行支護??够瑯舵i口、護壁采用C20早強混凝土,鎖口段護壁高1.2m,鎖口厚0.5m,護壁厚度按照樁的截面尺寸從0.15m~0.25m不等??紤]到護壁的整體性和連續(xù)支護,在護壁內設置鋼筋。
3.4抗滑樁施工要點
3.4.1樁孔開挖
同排樁孔應跳槽開挖,并且要與其他工序錯開進行,在已成孔開始灌注混凝土時,才能開挖鄰孔。樁孔開挖根據地質和護壁支護情況,分節(jié)開挖,下節(jié)開挖應在上節(jié)護壁混凝土終凝后進行,而且開挖不應過深,以免上節(jié)護壁懸空過高。土層開挖使用鐵鍬,并結合風鎬、風鏟開挖;石層開挖以風鎬開挖為主,局部配合風槍;嚴禁爆破作業(yè)。在圍巖松軟破碎和滑動面節(jié)段,在護壁內順滑坡方向用臨時橫撐加強支護,并注意觀察其受力情況,及時進行加固。
3.4.2樁孔護壁
護壁第一節(jié)為鎖口段,應高出原地面0.2m,以防止樁口沉陷及地表水流入,樁孔不施工時應加蓋。鎖口段以下護壁混凝土根據樁孔開挖情況分節(jié)灌注,分節(jié)時注意避開不同土質分界面和滑動面處,護壁模板采用1.2m高組合鋼??v向拼裝,用可調鋼支撐作橫撐加固。為滿足樁身鋼筋保護層的要求和鋼筋綁扎的方便,護壁每側放大3cm。預應力錨桿的預留管和樁間擋板預埋鋼筋應隨護壁施工,準確定位預留和安設。護壁均采用早強混凝土,以加快循環(huán)進尺。模板的支架可在灌注后24h拆除。
3.4.3組裝鋼筋骨架
鋼筋骨架在樁孔內進行組裝,豎向每隔2m左右在箍筋每邊上焊接3根相應保護層長度鋼筋頭,以保證鋼筋籠同護壁間保護層厚度,豎向主筋綁扎時必須保證垂直,特別是受拉側絕不允許有背彎。
3.4.4灌注樁身混凝土
混凝土采用泵送至各樁孔口,孔口設漏斗,全樁長范圍內設串筒或導管。混凝土分層搗固密實,樁身需連續(xù)灌注完畢,灌注時做好對預埋管件的保護和糾偏。樁頂在混凝土初凝前抹壓平整,避免出現(xiàn)塑性收縮裂縫或環(huán)向干縮裂縫,且表面不得有浮漿??够瑯对谑┕み^程中,在部分抗滑樁(約占總數(shù)的10%)內預埋檢測管,進行聲波透視法檢測。
3.5預應力錨桿施工要點
3.5.1錨桿成孔
鉆孔前先復核抗滑樁預留錨孔的位置,孔位偏差時進行修鑿。選用XY-2型液壓回轉鉆機,硬質合金鉆頭。關塘口滑坡區(qū)地質復雜,錨桿鉆孔穿越土夾砂質泥巖層、泥巖層、砂巖層(滑坡堆積體),最終到達錨桿錨固段的碎裂巖體或基巖層。在鉆孔時容易出現(xiàn)塌孔、斜孔、縮孔等現(xiàn)象,為避免上述情況出現(xiàn),在鉆孔時采用注入清水自造泥漿護壁,跟管鉆進的工藝。具體為在錨桿自由段(即堆積體層)用φ194mm厚5mm地質導管作為鉆進套管,當鉆機鉆進一個取芯管長度取出巖芯時,套管隨之下放。套管下放困難時,用鉆機施加扭矩旋轉下放。為防止孔斜或扭曲,開孔時應輕壓慢鉆成孔,待套管跟進至強風化面時,適當提高鉆速及鉆壓。
3.5.2錨桿組裝及安裝
錨桿根據實際深度配料制作錨桿,單根錨桿的配料長度為錨桿錨固長度、實際自由段長度、張拉工作長度(900mm)之和,同孔精軋螺紋鋼筋的連接接頭相互錯開。安裝時同孔中的精軋螺紋鋼筋同時安裝,先在桿端安裝導向件,然后將錨桿沿著導向架緩緩送入,同時在精軋螺紋鋼筋之間安設架立筋并用扎絲扎緊。錨桿自由段范圍內采用雙層防腐措施,當連接到自由段的連接器處,其安裝順序為:精軋螺紋鋼筋接頭處套入φ60mm,L=1000mm的塑料管→安裝連接器精軋螺紋鋼筋→在連接器上涂潤滑油二度,然后繞扎塑料布,在塑料布上再涂潤滑油→將塑料管移至連接器處,兩端20cm長范圍內用黃油充填,外扎工程膠布固定。注漿管采用φ30mm鍍鋅鋼管隨同錨桿一起下放安裝,管口距離孔底30cm~50cm。
3.5.3錨固段灌漿
灌漿采用M30水泥砂漿,特細砂拌制。為減少水泥砂漿硬化干縮,砂漿的泌水率做到不超過4%,拌合后3h泌水率控制在2%,稠度控制在14s~18.5s,摻用占水泥重量0.5%的UNFS減水劑。錨固段注漿采用孔底返漿法注漿,一次性有壓灌注,注漿壓力為0.4MPa~0.6MPa,用砂漿位置指示器控制注漿數(shù)量,不得中途停灌。
3.5.4錨桿張拉
錨桿張拉待錨固砂漿強度達到設計強度的80%后方可進行,張拉千斤頂采用YC-60型穿心式千斤頂,ZB4-500張拉油泵。2根錨桿輪流分級張拉,每級張力50kN,超張拉15%。錨桿的伸長量(彈性變形)不小于自由段長度變形值的80%,且不大于自由段長度與1/2錨固段長度之和的彈性變形計算值。
3.5.5自由段注漿補償張拉后,立即進行封口注漿。將注漿管從預留孔插入直至管口,達到距錨固段頂面約50cm,采用低壓注漿,注漿至孔滿溢出時,拉出注漿管,邊拉邊注漿,以防止形成空隙。
4施工質量控制
應用信息法進行施工質量控制,滑坡治理工程存在許多不確定因素,施工時根據各種試驗檢驗報告單、地表監(jiān)控量測記錄、抗滑樁地質柱狀圖記錄、鉆孔記錄、壓漿記錄、張拉記錄和施工日志,對地表位移、深部位移、裂縫、地下水位變化、抗滑樁、預應力錨桿施工監(jiān)測進行信息反饋,及時調整施工方法、工藝和程序,爭取整治項目達到最佳效果。
5施工安全措施
?、偃斯ね诳祝瑢妆诘姆€(wěn)定及吊具設備及孔內氣體情況等,應經常檢查。
?、谌藛T下孔前,先用鼓風機將孔內空氣排出更換。挖孔深度超過10m時,采用機械通風,人員上下孔須配安全帶。
?、墼趪鷰r松軟破碎和滑動面節(jié)段,護壁內順滑坡方向用臨時橫撐加強支護,并注意觀察其受力情況,及時進行加固,當發(fā)現(xiàn)橫撐受力變形,破損而失效時,井下人員立即撤離。
?、芨邏河捅门c千斤頂之間的連接點,各接口必須完好無損。油泵操作人員要戴防護眼鏡。油泵開動時,進、回油速度與壓力表指針升降應平穩(wěn)且均勻一致。安全閥要經常保持靈敏可靠。
?、蒎^索壓漿時,應嚴格按規(guī)定壓力進行,施壓前調整好安全閥。關閉閥門時,作業(yè)人員應站在側面。
6防止滑坡的應急措施
?、偈┕み^程中,完善排水系統(tǒng),對滑坡體出現(xiàn)的裂縫及時填塞,在裂縫處采用水泥漿灌縫封閉。為防止裂縫進水,在裂縫處鋪設防水塑料布覆蓋,并保持密貼。
②加強滑坡體的監(jiān)控量測工作,根據反饋的信息,預測出坡體穩(wěn)定狀態(tài),據此作出加固及處理方案。
?、弁诳讟妒┕ぶ校炷磷o壁隨開挖隨防護,坑內有滲水時,及時用水泵抽出;如遇到涌水量較大的承壓水時,可采用水泥砂漿壓灌卵石環(huán)圈進行封閉處理。防止對既有滑體現(xiàn)有平衡狀態(tài)的破壞,而產生新的滑坡。
7結束語
經過一年多的檢驗,在防治區(qū)內沒有出現(xiàn)滑坡體滑動、位移和異常變形,事實證明采用預應力錨桿抗滑樁治理滑坡是有效和可行的。
在我國有很多類似地質災害需要治理,類似滑坡、巖堆、泥石流堆積體、高陡邊坡路基等地質條件,均可以采用預應力錨桿抗滑樁技術系統(tǒng)治理區(qū)域內的病害和進行防護,改善人類的生存環(huán)境。
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