内容提要:通过福银高速公路BK157+380~+600滑坡治理工程的施工,叙述了工点概况和该滑坡体特征,并介绍了治理措施、主要工程施工工艺、施工要点及治理效果。
关键词:滑坡,治理措施,施工工艺,质量控制
一、工点概况
福银高速公路BK157+380~+600段滑坡隶属尤溪县联合乡管辖。滑坡位于高速公路左侧,滑坡区可分为K157+380~+520高边坡(共7级)及K157+520~+600滑坡(共4级)两部分。2010年年初在例行徒步检查中,发现K157+380~+520二级坡浆砌片石贴坡有鼓突松动现象,对整个高边坡仔细检查后未发现其他病害,因此,只进行了贴坡翻铺等简单修复。进入2010年5、6月,连续降雨,降水持续时间长、降水量大且集中,为百年一遇。2010年6月18日K157+520~+600段发生大体积溜方,造成交通中断。
二、滑坡体特征
水毁发生后,再次对整个边坡进行检查:
K157+380~+520高边坡,共7级。第5级边坡,坡面圬工体裂缝纵横交错,平台下错0.5m,可见明显的擦痕;第2级边坡,护面墙倾斜,沉降缝扩大,墙体变形,局部崩塌;第3、4级边坡,坡面圬工体裂缝较多。K157+380~+520高边坡,已做边坡防护工程都存在不同程度的破坏,坡面圬工体因变形而裂缝遍布。
K157+520~+600滑坡,共4级。第1级边坡护面墙倒塌近60m;第2、3级边坡圬工防护也破坏殆尽;整个滑坡坍塌严重,坍塌平行路线方向最大达60m,厚达15m,溜方体积约1.5万m3。
三、工程治理措施
为保证滑坡的稳定和今后福银高速的顺利运营,应对滑坡进行必要的工程治理措施。根据该滑坡区不同的变形情况及公路用地条件限制,采取不同的治理措施。
K157+380~+520高边坡段:由于该段坡顶为一乡村公路,不具备刷方减载的条件,只对其进行加固。第2级坡面上设置锚索框架;第3、4级坡面上设置锚索地梁,靠近K157+520端各加1片锚索框架;第5级坡面设置锚索框架;原有坡面防护进行局部修复。(见图1、图2)
K157+520~+600滑坡段:由于该段土质疏松,但公路用地较宽裕,先刷方减载,再结合其他治理措施;第1级采用片石砼抗滑挡墙,墙背回填砂砾;第2、3、4级坡面防护采用挂网锚喷,第2级坡面设置锚索框架;坡顶设置截水沟。(见图1、图3)
图1 K157+380~+600段滑坡治理工程立面图
图2 K157+380~+520段滑坡治理工程代表断面
图3 K157+520~+600段滑坡治理工程代表断面
(一) 刷方减载
K157+520~+600段刷方后边坡分为4级,每级边坡高度均为8m,第1、2级边坡的坡率为1:1,第3、4级边坡的坡率为1:1.25,两侧平顺过渡,第1级平台宽7m,第2、3级平台宽2m。
(二) 预应力锚索框架、锚索地梁
K157+380~+600第2级坡上设置一排预应力锚索框架,共12片,锚索长度上部24m、下部22m,锚固段10m。K157+380~+520第3级边坡设置16根预应力锚索地梁,1片预应力锚索框架,锚索长度上部24m、锚固段12m,下部22m、锚固段10m。第4级边坡设置15根预应力锚索地梁,1片预应力锚索框架,锚索长度上部26m、下部24m,锚固段12m。第5级边坡上设置一排预应力锚索框架,共5片,锚索长度上部26m、下部24m,锚固段12m。第3、4级锚索地梁相互错开。
以上锚索竖向间距为4m,锚索框架锚索沿路线方向的间距为4m;锚索钻孔直径为150mm;锚索由6束直径15.24mm、强度1860MPa的高强度低松弛无粘结钢铰线组成;框架的横梁和竖梁截面均为0.5m×0.6m,地梁的截面为0.6m×0.6m,采用C25钢筋混凝土现浇。
(三) 挡墙
K157+520~+600段的第1级边坡设置60m长的C15片石砼抗滑挡墙,胸坡坡率为1:0.5,顶宽1.5m,墙高8m,两端与原挡墙平顺相接。
(四) 挂网锚喷
K157+520~+600段第2、3、4级边坡坡面防护采用挂网锚喷。系统锚杆6m,挂网锚杆1.5m,挂网间距20cm,采用素喷C15砼,厚度8cm。
(五) 截水沟
K157+520~+600段刷方坡口线外5m左右设置截水沟,引入路基边沟,截水沟采用预制水泥砼U形槽。
四、主要工程施工工艺及施工质量控制
(一) 预应力锚索框架、锚索地梁
锚索框架及地梁施工分片进行,每两根竖梁及两根横梁组成一片框架,施工流程为:测放孔位→钻孔→锚索制安→注浆→框架(地梁)挖槽→绑扎钢筋→浇筑混凝土→养护→锚索张拉锁定。
(1)钻孔。钻机按照放样确定的孔位和锚索方向固定;进钻过程中要特别注意保持钻孔方向角,用罗盘测角仪控制钻孔方向可以达到±1~±2的精度要求;钻孔深度要超过设计锚索长度50~100cm,钻进达到设计深度后,不能立即停钻,要求稳钻3~5分钟,防止孔底尖灭,同时,及时进行锚孔清理。锚孔成孔后,应及时进行锚索安装和注浆,原则上不得超过24小时。
①塌孔处理。钻孔过程中如发生塌孔现象,可用以下方法处理:一是下套管跟管钻进,此法比较可靠,但工序多,速度慢;二是注浆再钻,遇到塌孔时,拔出钻杆进行孔内注浆,注浆压力0.1~0.2MPa,注浆2~24h后即可重新再钻。
②卡钻处理。在软硬不均的风化岩层中容易发生卡钻,解决的办法是钻机来回启动,或拔出钻杆用高压风吹净孔内碎石再钻。
(2)锚索制作。锚索制作要搭设工作平台,同时应做好防晒防雨措施。
钢铰线的截取长度为锚索的设计长度、外锚墩厚度、千斤顶长度、工具锚和工作锚的厚度以及张拉操作预留量的总和。考虑到下料时的截取长度有误差,一般情况下,钢铰线的截余量为180cm。
钢铰线的截断必须采用无齿锯,不能用电焊或气割焊,以免对钢铰线造成损伤。无粘结钢铰线套管有破损的,要修补完好,有机械损伤及锈蚀者不能使用。
锚索每隔1.0m穿一个架线环,与钢铰线用铁丝绑扎固定;为了锚索安装方便,末端要设置导向帽,导向帽焊在末端承载环上,并留有溢浆孔,保证孔底返浆。所有的钢质部分均应均匀涂刷防腐油漆。压力分散型锚索,为了张拉时便于分辩,每组钢铰线必须做不同的标记。
(3)锚索安装(下锚索)。下锚索之前,再用高压风清孔一次。下锚索时一定要顺畅,如果发现阻力较大时,可能是孔内残留有碎石未吹干净,此时一定要拔出锚索,用高压风吹干净再放,使放入的锚索长度满足设计要求。
(4)灌浆。注浆饱满与否,决定了锚索的承载力是否能满足设计要求。注浆必须采用孔底返浆法(注浆压力一般为2.0Mpa左右),注浆管与锚索同时安装,距孔底30~50cm,用压浆机将水泥浆注入孔底,直至孔口溢出新鲜浆液,严禁抽拔注浆管或孔口注浆。由于浆液凝固后会产生收缩,所以在第一次注浆20~25min后再注浆,当孔口出现返浆时,说明注浆已饱满。
(6)钢筋混凝土框架梁(地梁)。
锚斜托的安装,是框架梁(地梁)钢筋安装时的一个重要工序。应制作专用的模板,使锚斜托突出梁的表面,并与锚索方向垂直。
为保证梁体尺寸准确,确保混凝土浇筑中模板不变形,模板的安装要有足够的强度和整体性,最好采用钢模板。
待框架梁(地梁)混凝土的强度达到设计强度的80%时,可进行锚索的张拉。
(7)锚索的张拉锁定。在进行锚索张拉之前,要先进行试验孔的锚索抗拔破坏试验,试验完成后,才可以进行工作孔的张拉锁定工作。
对于压力分散型锚索,因各单元锚索长度不同,张拉应注意严格按设计次序分单元采用差异分步张拉,根据设计荷载和锚筋长度计算确定差异荷载,并根据计算的差异荷载进行分单元张拉。本工程的每根锚索共6束3组,具体张拉步骤如下:
①先按20%的设计张拉荷载对锚索预张拉1~2次,使各部位接触紧密,钢绞线完全平直;
②将第一单元张拉至计算的差异荷载,然后与第二单元一起张拉至与第二单元对应的差异荷载;
③锚索的预应力在补足差异荷载后,按照设计荷载的25%,50%,75%,100%和110%分5级进行张拉,每级荷载应持荷稳定不少于2min,在张拉最后一级荷载时,应持荷稳定10~15min后卸荷锁定;
④锚索锁定后48小时内,若发现预应力损失大于设计值的10%时,则应进行补偿张拉,若没有明显的应力松驰现象,则可进行封锚;
⑤外露预应力筋切口位置至外锚头的距离不应小于100mm,埋入浇筑的混凝土中。
(二) 挂网锚喷
施工流程:清理坡面→搭架→锚杆孔及排水孔成孔→下锚杆→绑扎钢筋网→喷射混凝土→养生→拆排架。
(1)清理坡面:将坡面上的松土、浮渣等清理干净;
(2)搭架:喷射混凝土的高空作业,所以要求排架必须牢固稳定,必要时要备安全绳及安全防护网;
(3)锚杆孔及排水孔成孔:成孔按设计深度进行,孔内应保证畅通无残留土石;还要注意成孔角度,锚杆孔尽量垂直于自然坡面,利于挂网及注浆;排水孔要水平位置上仰10°,排水孔要通畅,防止岩体内水排不出产生膨胀,破坏混凝土;
(4)下锚杆:成孔后先进行注浆,注浆时若孔口无浆液溢出应及时补浆,之后插入锚杆,注意锚杆稳定后,不要随意敲击,不准悬挂重物;
(5)绑扎钢筋网:铺设钢筋网时要随坡面起伏变化,搭接要牢固,并注意与锚杆连接牢固,最好采用焊接;钢筋网布设要均匀,防止混凝土不均匀收缩;
(6)喷射混凝土:喷混凝土前要做好排水孔保护,以保证喷混凝土后排水畅通;喷前受喷面要设立控制喷射厚度的标志,喷射混凝土每次喷射厚度为5~7cm,喷射距离80~100cm;喷射混凝土时按直径20~25cm的圆圈轨迹运行,一圈压一圈,就尽量避免回弹,不流不淌;
(7)养生:喷射混凝土终凝后2h即可开始养生,养生期不得小于14d,以防止开裂,并提高混凝土强度及表面光洁度。
(三)片石砼挡墙
施工流程:定位放样→基坑开挖→基础浇筑→模板安装→墙身浇筑→模板拆除→墙背回填→养生。
(1)基坑开挖:基坑开挖时注意控制边坡坡度,保持边坡稳定,基坑开挖后及时进行基础施工,避免基底长期暴露;
(2)模板安装:采用钢模板,安装模板的同时,放置泄水孔,并做好保护,以保证混凝土浇筑后排水通畅;
(3)基础及墙身浇筑:基础及墙身混凝土,应水平分层进行浇筑;片石厚度不小于150mm,且无裂缝、无夹层;片石清洗干净,在捣实的混凝土中埋入一半左右;片石应分布均匀,净距不小于100mm,距结构侧面和顶面的净距不小于150mm,片石用量不得超过挡墙体积的25%。
(4)混凝土的洒水养护时间为7天,根据空气的湿度、温度,酌情延长或缩短,每天洒水次数以能保持混凝土表面经常处于湿润为度;混凝土在浇筑后7天以内不能被水冲刷侵蚀。
五、工程治理效果
本段边坡于2010年6月中旬产生整体滑移、局部坍塌后,随后进行治理工程方案设计,整个治理工程施工始于2010年7月,2010年11月完工,经过2011年一个雨季的考验,基本遏制了滑坡的变形。