探讨锚杆在地灾治理工程中的应用

1.项目设计任务由来

丹霞街道Y016乡道西岸段边坡塌方和路基掏空抢险治理工程位于仁化县Y016西岸村路段。边坡出现不同程度的塌方（滑塌），坡脚裸露，边坡原为自然山体，因Y016县道修路切坡形成边坡，坡面未做护坡治理，在长期烈日暴晒、雨水冲刷，常发生小规模崩塌，岩块脱落、崩塌等地质灾害，威胁行人的生命财产安全与县道Y016的交通安全。该路段在2019年7月上旬约有1.3km山体边坡出现几处不同程度的塌方险情及一处路基掏空险情。故纳入规划治理范围。

2.项目工程概况

丹霞街道Y016乡道西岸段边坡塌方和路基掏空抢险治理工程位于仁化县Y016西岸村路段，锦江电站下游，锦江河西岸。拟治理边坡现基本无支护措施，坡面呈自然裸露状态，坡顶无截排水措施。拟治理工程范围坡面合计总面积约1929㎡，边坡治理合计总长约141.5m。拟治理边坡共有四处，其中1#点（ABC）长约42m，高约20.5m～24.3m，坡度60°～80°，已发生滑坡；坡下公路靠锦江河侧（DE段）长度约20m，高约16m，坡度约60°，路基挡土墙跨塌，路面下土体掏空，2#点（FG）长约12m，高约13.9m，坡度63°，3#点（GH）长约10m，高约16.5m，坡度70°；4#点（HI）长约57.5m，高约8.5m～13.6m，坡度80°～85°。坡面在长期日晒雨淋下，常发生塌方，岩块脱落、崩塌等地质灾害，在连续强降雨条件下，崩塌类灾害有可能继续发生并存在扩大影响的危险性，而边坡没有支护，崩塌的隐患严重威胁着行人的生命财产安全与交通安全。故对该边坡的治理非常必要。

3.地质环境条件

（1）气象及水文。场地所在地气候具有亚热带气候特点，冬季严寒，夏季温凉，最高温度30℃，最低温度-5℃，山顶地区可达-12℃，年最大温差35℃，平均气温16℃。年降雨量大且年际（内）分配都较均匀。根据仁化县气象站资料，近三十年来，区内年平均降雨量为2083.5mm，24h最大降雨量361mm（2006年7月15日）。年内除11月、12月和1月份降雨量稍小外，其他各月降雨量一般都达100mm～ 200mm以上。5月～7月份多降暴雨，8月～9月份多台风和雨水，冬春季多雾，常阴雨连绵，连续阴雨可达30天之久。一月份前后受寒潮影响，常见冰冻。

韶关市仁化县属暴雨高值区的边缘地带，灾害性天气为早春低温阴雨及秋旱，偶有冰雹、暴雨等强对流天气。根据现场勘查，勘查区内地表水发育一般，于Y016沿线东侧约5m～10m为锦江河。锦江河发源于粤湘赣三省交界处的万时山，属北江水系浈江河的二级支流，流域面积1913km2，河长108km，坡降1.7‰，多年平均流量45.1秒立方米。其他地表水体仅有局部山坡含山间沟谷，多属季节性溪流，水量变化较大，冲刷能力较强雨季形成山间溪流，旱季则断流。

（2）区域地质构造。①地层。据区域资料，勘查区区域构造上属南岭纬向构造带的东西向构造体系，属乐昌-仁化东西向构造带。区域主要出露的地层较多，主要有泥盆系中统东岗岭组（D2d）、泥盆系上统佘田桥组（D3s）、石炭系下统岩关阶（C1y）、石炭系下统石磴子组（C1ds）、石炭系下统测水组（C1dc）、石炭系下统梓门桥组（C1dz）、石炭系中上统壶天群组（C2+3ht）、二叠系下统栖霞组（P1q）、二叠系下统茅口阶（P1m）、侏罗系中上统马梓坪组（J2+3mz）、白垩系上统南雄群（K2nn），第四系（Q）。

②地质构造。据区域资料，勘查区区域构造上属南岭纬向构造带北部-新华夏系隆起带的粤北山字型构造核部。区域上经历了加里东、华力西-印支、燕山及喜马拉雅期构造阶段多次和多种性质的地壳运动，使得各个构造体系相互穿插干扰，联合、复合、截接与归并现象相当普遍，区域地质构造较复杂。场地地质构造主要受蕉坪断裂带控制。蕉坪断裂带倾向北東，走向25°，长13km。

③地震。勘查区在区域上处于华南地震区东南沿海地震活动带的内带，地震强度明显弱于滨海地区的外带，历史上未发生过7级以上的强震。据《广东地震目录》所载，勘查区及邻近县内近百年来未发生过烈度大于Ⅵ度、震级大于三级的地震，微震也稀少零星。据国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010（2016年）附录A.0.17条，勘查区抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g；据国家标准《中国地震动参数区划图》GB18306-2015附录C表C.19条，勘查区属城镇Ⅱ类场地，其地震动峰值加速度为0.05g，反应谱特征周期值为0.35s。

（3）地形地貌。场地原始地貌单元为山地，原始地形受剥蚀切割起伏变化较大，坡顶植被发育，坡面属人工对自然山体进行开挖修建道路削坡而成。

（4）工程地质条件。根据勘查报告资料，场地内揭露的地层主要为第四系残积土层（Qel）和白垩系泥质粉砂岩（K）等两个主要工程地质层。

（5）水文地质条件。场地内主要地下水类型为第四系松散堆积层中的孔隙潜水及下风化岩体的孔隙～裂隙水；其中孔隙水潜水受节季性影响较大，水量贫乏；而下伏风化岩体的孔隙～裂隙、层理发育，富含层状裂隙水，但由于地下水埋深较大，对边坡稳定性影响较小；由于边坡岩土体透水性及富水性差异较大，雨季期间易形成上层滞水，其冲刷对边坡稳定性危害较大；场地地下水主要接受大气降雨垂直渗入补给。根据勘查水样的分析结果，崩塌区地下水对混凝土结构呈微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋呈微腐蚀性。

4.边坡现状及成因分析

拟治理路段坡度60°～80°，地形地貌陡峭、土体结构松散，岩体破碎。因公路需要切坡挖方形成现状边坡。现状表现为塌方、崩塌（危岩），其沿线有几处崩塌与危岩相伴相生，常有小规模岩块脱落、崩塌。

残坡积粘性土及强风化层在雨水作用下，引起边坡结构土体软化、抗剪强度降低，是滑坡主要原因，岩石风化剧烈，岩土体受重力引起的拉力及倾覆力矩作用下，发生崩塌、塌方。

5.治理目标及原则

（1）治理目标。按“因地制宜，量力而行”的原则，将现有隐患点实施治理，消除灾害隐患，采用工程治理辅以安全监测，确保所有边坡50年内稳定和安全，确保人民生命财产安全，创造一个人与自然地质生态环境相互协调的和谐环境。

（2）基本原則。①防治并举，消除隐患。边坡的塌方崩塌受多种因素的影响，主要包括边坡的物质组成（地层岩性）、地质构造与地震、地形条件、降水、人类工程活动等。有些因素是人为不可改变的，有些因素是人类可以控制的，特别是人类自身的工程活动是可以控制和规划的，针对边坡的特点，在边坡坡脚位置的建筑活动必须严格规划，科学控制，抑制不利因素的发展，同时发展有利因素，达到以防为主，防治并举的原则，从而消除灾害隐患。②设计合理、安全可靠。治理工程应以保护环境、美化环境为原则，精心布置，合理设计，力求工程技术措施可行，工程措施布置应与当地实际地形紧密结合。另一方面，治理工程必须安全可靠，彻底消除灾害隐患。

6.治理工程措施选型

（1）治理措施分析。该路段山体边坡的坡高约8.5m～ 24.3m不等，有的山体边坡后缘较高，坡坡度约63°～83°，场地土性主要为残坡积土及强风化层或中风化岩层，1#点属于岩土结合边坡，2#～6#为风化岩质边坡。地形地貌陡峭、土体结构松散，岩体破碎。根据该边坡的特征，治理方式采用：a.清坡（削坡）+格构梁+锚杆（索）+钢筋砼护脚墙+截排水沟+坡面喷砼的治理型式；b.清坡+锚杆+坡面喷砼+排水沟的治理型式；c.削坡的治理型式。

（2）治理方案工程布置。治理方案总体采用清（削）坡+护面结构的支护型式。坡面需在施工前清理滑坡崩塌坡面堆积物及危岩，各区段治理方案工程布置见下表：

截、排水沟可根据现场地形适当调整，相邻剖面的过渡段依现场施工情况自然过渡；雨水经截、排水沟汇入坡脚排水沟（或灌溉沟）。

所有设计剖面对应坡段之间应自然衔接以保持坡体的整体美观，并避免局部格构应力集中导致的局部破坏。

（3）岩土参数

（4）边坡稳定性计算分析。边坡稳定性评价计算模型

依据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）表5.3.1和表5.3.2，本项目的边坡工程安全等级划分为二级，边坡稳定安全系数Fst一般工况下不小于1.35。根据表4，本边坡1-1′剖面在天然工况下处于不稳定状态，2-2′剖面在天然工况下处于基本稳定状态；在暴雨工况下均处于不稳定状态。

（5）治理后滑坡稳定性评价。边坡的荷载为：自重、地下水压力等，本区抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.10g。场地特征周期为0.35s。设计荷载组合为：自然状态工况设计（工况一）；50年一遇暴雨工况进行校核（工况二）。设计计算采用瑞典条分法，治理后设计工况安全系数不小于1.30，校核工况采用毕肖普法，治理后，校核工况安全系数不小于1.1。

7.治理设计施工技术要点（锚杆）

（1）成孔。要求采用干钻成孔，锚杆成孔直径为Φ 130。钻孔要求孔壁平直，终孔后要求清净孔内残渣。钻孔倾角偏差不超过±2°。钻进过程中应对每孔地层变化、进尺速度、地下水情况以及一些特殊情况做现场记录。若遇塌孔，应立即停钻，进行固壁灌浆处理，注浆36h后重新钻进。锚杆成孔深度需超过设计长度50cm。（2）锚杆制作。锚杆杆体采用C28三级钢筋。为确保钢筋在孔洞中定位准确，每隔2m设置一个定位支架，锚孔定位力求准确，偏差不超过±10mm。锚杆钢筋焊接采用套管焊接。（3）锚杆安装。锚杆制作好后，应尽快使用，不宜长期存放。安装采用人工推入法进行，安装时，应尽量保持平顺，下到孔底时应适当上提，以避免压弯。（4）注浆。普通锚杆为全粘结型锚杆，全孔注纯水泥浆。注浆材料应选用合格材料，水泥标号普通硅酸盐水泥42.5R。注浆压力宜为0.5MPa～1.5MPa，水泥浆水灰比为0.45～0.6，浆体强度不低于M25。每延米锚杆水泥用量约40kg。如漏浆严重时，可加入适量的速凝剂（约占水泥重量的3%～5%）。注浆时应将注浆管置入离孔底不大于300mm，待孔口返出水泥浆浓度与搅拌注入的水泥浆浓度一致时方可停泵，并做好注浆记录。（5）防腐措施。锚杆为永久工程，需采取有效的防护措施。锚杆锚头的锚具经除锈、涂防腐漆三度后应采用钢筋网罩、现浇混凝土封闭，且混凝土强度等级不应低于C25，厚度不应小于100mm，混凝土保护层厚度不应小于50mm。