涨壳式中空注浆锚杆治理淳开公路滑坡设计

汪新炜

(杭州市交通规划设计研究院)

淳安至开化公路淳安段位于浙西中山丘陵区，是浙江省重点建设工程，路线沿中国著名的旅游风景区千岛湖北岸，全长75.563 km，为山区二级公路。由于本项目路线穿越山岭库区，高边坡众多，沿线地形地貌、地层岩性等工程地质条件较为复杂，由于地质变化和连续降雨等原因，不可避免的出现滑坡坍塌等工程问题。

1 边坡概况

本项目K5+300～K5+410段右侧高边坡在边坡开挖过程中受连续降雨因素的影响出现滑坡。周边区域属于中低山区地貌，山脊走向大致呈南北向，山势陡峻，沟谷深切，一般呈“V”字形。滑坡体在南北向小山脊的前部，横穿该山脊，形成约40多m的高边坡。原施工图设计边坡为分台阶开挖，分成 5 级边坡，边坡坡率分别为 1∶0.5、1∶0.75、1∶0.75、1∶1、1∶1.25，各级边坡高度为 8 m，之间分设平台。滑坡沿路线长度约100 m，垂直路线宽度约80 m，滑坡面主要位于节理裂隙稍发育的弱风化岩层中。

2 地质情况

该边坡所处区域构造未有断裂带通过，边坡上部为含碎石(角砾)亚粘土、强风化钙质泥岩，下部为弱风化钙质泥岩。自上而下岩土工程地质特性如下。

(1)含碎石(角砾)亚粘土:灰黄色，以粘性土为主，含角砾约20% ～30%，角砾为风化原岩;层厚约1.3 m，土、石类别属普通土。

(2)强风化钙质泥岩:软质岩石，强风化，黄灰色，岩石组织结构清晰，泥质结构，中厚层状构造，节理裂隙较发育，裂隙面见次生矿物等，层厚约8.5 m，土石类别属软石。

(3)弱风化钙质泥岩:软质岩石，弱风化，灰色，岩石组织结构清晰，泥质结构，中厚层状构造，节理裂隙稍发育，节理面角度为36°，倾向路基，裂隙面见次生矿物等，土石类别属软石。

3 滑坡形成的主要原因

(1)地质因素的影响:弱风化岩层虽岩石组织较完整，但节理比较发育，由于其中有夹泥层的存在，成为构成滑坡的有利条件，因此滑面比较平整光滑。

(2)降雨是滑坡产生的主要诱发因素:据调查在滑坡滑动前一段时间，受台风影响，曾有长时间的降雨过程;雨水的下渗增加滑体重量，软化了滑面岩土，降低了岩土的抗剪强度，加速了坡体的变形。

(3)人为因素的影响:施工开挖过程中，由于山体应力释放，导致岩层节理张开，破坏了坡体原有的应力平衡状态，诱发边坡滑动。

4 滑坡治理设计

4.1 涨壳式中空注浆锚杆的选用

根据滑坡产生原因的分析，结合该滑坡规模较小、岩石组织较完整、滑面不深，但坡面上裂缝较发育，为防止滑面剪出和坡面变形崩塌，考虑工程位于千岛湖旅游风景区内，弃渣与二次征地较为困难等因素，宜采用坡面锚固方案治理滑坡。由于涨壳式中空锚杆相对普通砂浆锚杆具有更好的锚固效果，经比选后选用涨壳式中空注浆锚杆治理该滑坡。

(1)中空注浆锚杆采用先刺入中空杆体，后由中空杆体的孔腔中从内向外灌水泥浆，且锚孔外端口有止浆塞和托板，能有效的避免浆液外溢。施行压力注浆后，不但使杆体与孔壁间注浆饱满，而且使浆液向杆体周边岩体的裂隙内浸透分散，使锚固的岩体获得进一步加固。

(2)通过涨壳与岩壁形成涨压力，安装锚杆后能迅速形成支护锚固力，控制岩体变形;可对锚杆施加预应力控制围岩变形，并可实现适当的超张拉。

(3)锚杆能360°任意方向安装及注浆，且施工工艺简单、注浆可靠，利用常规工具，单人即可实现张拉操作。

(4)中空锚杆杆体在锚孔内居中，锚杆可获得均匀的保护层厚度;并能通过预应力使锚杆注浆体处于零应力或注浆体不出现开裂，防止锚杆在长期的工作下锈蚀，加强了锚杆的永久支护力和耐久性。

4.2 锚固设计与计算

4.2.1 综合内摩擦角的确定

(1)此边坡为顺层岩坡的坡体，滑面简化为单一平面，最不利断面示意图如图1。

图1 滑坡断面示意图

由于岩层中粘聚力c较小，计算时可忽略c值，而用滑面上的综合内摩擦角φ。

滑体ΔABC产生的推力为FA=W cosα(K tanα-tanφ)

假设滑体ΔABC处于极限稳定平衡状态，即FA=0，K=1，因此 φ =α=35°。

4.3 具体治理方案

4.3.1 治理方案

该滑坡治理采用涨壳式中空锚杆结合TBS生态护坡，涨壳中空锚杆选用EX型预应力涨壳中空锚杆，锚杆为R32，钻孔直径70 mm，孔斜度26°，锚杆呈矩形布置，水平间距2.0 m，坡面法向间距 2.7 m，注纯水泥浆，水灰比 0.35 ～0.45，注浆压力采用1～1.5 MPa。锚杆长度为 8～12 m，锚杆自由段长度不小于5 m，且深入滑动面不小于1 m，锚固段长度不小于3 m，抗拉力为250 kN，设计预应力为115 kN。

4.3.2 坡面排水

在坡顶设置地表截水沟，同时在坡面出水较多的区域设置仰斜式排水孔，水平夹角大于6°，可解除边坡内的静水压力，保证边坡土体稳定。

4.3.3 施工注意事项

(1)滑坡治理施工选择在少雨、枯水季节进行，可减少对滑坡体及附近坡体的扰动破坏，减少一切促滑因素。

(2)灌浆前应及时清孔，特别是锚固段要采用清水清除岩渣，然后用压缩空气将孔内水吹干，保证砂浆与岩壁间充分粘结。

(3)锚杆钢筋伸入前先按有关规范作好除锈和锚杆的永久性防腐，锚杆质量检验采用抗拔试验。

(4)设计预应力值为115 kN，宜进行超过设计预应力值1.05～1.1倍的超张拉，通过现场实验确定，预应力保留值应满足设计要求。

(5)锚头经除锈后应采用钢筋网罩及混凝土封闭，混凝土强度等级不低于C30，厚度不小于10 cm。

(6)施工期间应建立监测，其内容包括边坡的变形、锚杆拉力的监测。施工时如遇到比较破碎的局部区域应适当缩小锚杆间距。

5 结语

淳安至开化公路淳安段工程自2008年通车，经多年运营表明，该边坡治理结果合理可靠，滑坡治理设计是成功的，涨壳式中空注浆锚杆即方便施工又生态环保，为治理中小规模的浅层岩质滑坡提供了有益借鉴。

［1］ 中华人民共和国交通部.公路路基设计规范(JTG D30-2004)［S］.北京:人民交通出版社，2004.

［2］ 李海光等.新型支挡结构设计与工程实例［M］.人民交通出版社，2004.