滑坡坍塌山体抢险加固施工要点与质量控制

于光卫，张 晶，李丽丽

（1.北京天恒建设集团有限公司，北京 102699；2.北京晟煜华晨工程咨询有限公司，北京 102488）

0 引言

近些年来北京燕山地区发生山体滑坡现象多起，山体滑坡不仅堵塞道路交通，还严重危害行人安全。对坍塌边坡较快完成加固防护，防止二次灾害的发生，在恢复道路交通、保证行人安全方面有重要意义。

本文将结合燕山工业区石化新材料基地核心区东区 B2-24-01 地块东侧边坡坍塌加固抢险工程实际情况，通过对上部坍塌边坡土方卸载，合理选择脚手架搭设形式，采用锚杆、花管、钢腰梁、钢筋网组合形式的网喷混凝土加固方法，在该工程中进行了灵活应用，取得了较好的效果，可供其他类似工程借鉴。

1 工程概况

燕山工业区石化新材料基地核心区东区 B2-24-01 地块东侧边坡遇雨水冲刷造成坍塌，塌处上部为强风化岩，高度约 5～7 m，中下部为弱风化岩，高度约 14～16 m。既有边坡坡度约 1∶0.25，坡度较陡，坍塌处已形成负坡，对下部道路及边坡顶部高压线塔构成危险，发生坍塌部位与现场道路、坡顶高压线塔相对位置关系如图 1 所示（俯视）。

图1 边坡坍塌部位与现场道路、坡顶高压线塔相对位置图

本工程时处北京雨期，如何防止坍塌山体发生二次滑坡隐患，如何在抢险过程中搭设的脚手架既稳定又适用，保障施工人员的安全又方便地进行锚孔钻射、挂网、网喷混凝土等施工作业，是工程的重点技术问题。

2 边坡土方卸载

2.1 土方卸载坡度的确定

由于本工程的边坡坍塌高度 16 m，长度 35 m，而且坍塌处形成负坡，为岩质崩坍型边坡［1］，坡顶土方在受到雨水冲刷及重力作用下，易发生二次滑坡，对道路旁的钢结构库房造成威胁，边坡安全等级为一级。为保证坍塌边坡不发生二次塌方并保证高压线塔基础不受坍塌边坡的影响，在边坡加固前需对坡顶部土方进行卸载，并对坍塌土石方进行破碎、修坡，修坡完成后坡度应不小于 1∶0.4，边坡顶部卸载后无重大危险载荷，可保证边坡整体稳定性；边坡卸载区域平面图及剖面图如图 2 所示，坍塌修坡平面图及立面图如图 3 所示。

图2 边坡卸载区域平面图及剖面图

图3 坍塌修坡平面及立面图

2.2 土方卸载施工方法

2.2.1 卸载顺序

1）首先卸载边坡顶部 6 m 高范围内强风化岩体，坍塌体顶部以上 10 m 高范围坡度修整后坡度≤ 30°，可有效降低坡顶荷载。

2）卸载土石方顺坡体自然下卸，填补坍塌后空洞部位，使用人工配合机械拍实，余土外弃。

3）卸载完成后，使用长臂挖掘机配合人工修整坡面，修整后边坡坡度约1∶0.4，使坡面满足后续加固要求。

2.2.2 坡顶卸载

机械行至坡顶后进行卸载作业，卸载后顶部斜度≤ 30°，卸载长度 15 m，机械站位如图 4 所示。

图4 坡顶土方卸载机械占位图

2.2.3 坍塌区修坡

坍塌区修坡共分四个步骤：

1）卸载区挖土方先将坍塌后亏空面填满；

2）填满亏空后，卸载区多余土方甩到坡脚处将地势垫高；

3）利用坡脚垫高的坡道，采用长臂挖掘机换装液压锤头将坍塌区石方自上而下破碎后清运；

4）自上而下破碎清运时将坡面修整到 1∶0.4。

坍塌区坡面的修坡机械站位如图 5 所示。

图5 坍塌区坡面修坡机械占位图

对坍塌边坡的坡顶及坍塌区域按一定坡度进行土方卸载，并采取坡顶防渗水措施，如坡顶铺设塑料布或提前喷射防水混凝土，可有效防止边坡二次坍塌灾害的发生；为确保边坡加固施工过程中的安全，还必须按规范要求对边坡进行监测，发现问题及时反馈并分析，采取相应的抢救措施，使边坡不发生意外破坏和变形，此处不再赘述。

3 脚手架搭设

3.1 脚手架技术参数的选择

边坡顶部多余土方卸载后并对坍塌土方进行破碎、修坡完成后，需要搭设脚手架为花管及钢筋锚杆打孔、注浆、挂网、喷射混凝土等提供施工作业面；其中脚手架步距及立杆间距等参数的选择直接影响施工人员安全、轻型潜孔钻机钻孔作业及移位。

脚手架依据稳定性、适用性确定步距及立杆间距参数。本工程用于钻孔的轻型潜孔钻机滑轨长 2.4 m、宽 0.5 m，为方便潜孔钻在脚手架上的移位及稳定性，考虑到施工人员站立高度，项目部综合以上因素将脚手架步距及立杆间距参数均确定为 1.8 m，可满足钻机在脚手架平面内转动移位并不受立杆的影响，节省了钻机移位时间，加快了施工进度。钻机与脚手架相对位置关系示意图如图 6 所示。

图6 钻机与脚手架相对位置关系示意图

3.2 错台内收脚手架搭设施工方法

本工程的山体斜面坡度在 70°左右，脚手架搭设不同于一般建筑物落地脚手架，需结合山体坡度搭设错台内收斜向爬坡脚手架，并与岩体做好拉结，以满足锚孔钻射、挂网、网喷混凝土等施工工序顺利进行，并保证架体整体稳定性。

3.2.1 爬坡脚手架底座搭设

1）为保证潜孔钻在脚手架上的稳定作业，预防因潜孔钻作业时的后坐力对脚手架的稳定造成影响，需先搭设三排脚手架作为爬坡受力支撑体系底座，后续搭设的脚手架与前段接续形成依附山体的整体连续搭设，脚手架全部搭设完成后为全长整体脚手架。

2）三排脚手架底座作为爬坡斜架的底脚，架体宽度 3.6 m、高度 5.4 m，沿山坡底脚南北走向通长搭设。脚手架立杆纵横间距 1.8 m、步距 1.8 m，同时为保证潜孔钻作业时的稳定，架体除去坡面以外的另外三面每排增加斜撑钢管，间距 3.6 m 一道，以加强脚手架的横向支撑力。

3.2.2 脚手架错台内收

1）为保证脚手架整体稳定性，满足后续锚孔钻射、钢筋网编制及网喷混凝土等的施工，此脚手架整体随山体坡度斜向爬坡错台内收搭设。

2）脚手架搭设前对边坡下的排水沟进行素土回填并人工夯实，然后铺设脚手板，脚手架立柱立于脚手板上。

3）脚手架搭设过程中随搭设高度将坡面清理剔凿出小块平面供爬坡立杆支撑。

4）立杆定位定距。根据构造要求，用尺量出内、外立杆距坡面距离，并做好标记。用钢卷尺拉直，分出立杆位置，并用白灰点出立杆标记。垫板准确放在定位线上，垫板必须铺放平稳，不得悬空。

5）爬坡斜架由底部三排满堂脚手架上开始向上搭设，立杆纵横向间距 1.8 m，步距 1.8 m，斜架立杆与下部底座架立杆对接接头，接头交错布置，两个相邻立柱接头避免出现在同步同跨内，并且在高度方向至少错开 50 cm［2］；各接头中心距主节点的距离不大于步距的 1/3。

6）爬坡立杆落于岩体上时，应将岩面碎石清理后剔凿平整；同时为保证脚手架体的整体稳定性及强度，以承受脚手架上的钻机动荷载，贴近坡面一侧的水平脚手管（大横杆）采用双管。

7）斜架搭设沿高度每三步架向山坡一侧收进一排架，向内收同时向上搭设时保证立杆与下部立杆同心对接。

8）脚手架外立面设剪刀撑。由于脚手架错台搭设，剪刀撑不能上下连续设置，因此相邻两排剪刀撑搭设时以错台处为界进行搭设。为保证剪刀撑的顺直，同时充分考虑剪刀撑的安全作用，剪刀撑采用对接扣件连接，本工程除在外立面设置剪刀撑外，在每根花管或锚杆的正下方设置横向剪刀撑。剪刀撑剖面图如图 7 所示。

图7 剪刀撑剖面图（单位：mm）

3.2.3 脚手架拉结锚固

1）为保证脚手架的整体稳定性，在施工过程中，将边坡锚固钢筋网、锚杆及花管与脚手架进行整体拉结，并与边坡顶部的拉网锚杆与脚手架顶部进行连接。

2）坡顶＜30°坡面的锚杆体，间距10 m 预留一个外露焊接点，由坡顶自上而下的φ14 压网筋与脚手架牢固连接，以保证脚手架的稳定性。

3）脚手架与锚杆、钢筋网等的拉结锚固如图 8所示。

图8 脚手架与锚杆及钢筋网拉结锚固图（单位：mm）

本工程滑坡山体的坍塌部位至边坡顶部，是脚手架上潜孔钻施工作业时受影响较大范围，锚杆及花管作业自上而下，完成一排后（含编网作业）应及时拆除相应高度的脚手架，为保证喷浆作业需要，脚手架拆除高度≤ 4 m，这样，可以最大程度降低中、高空作业滞留；同时脚手架搭设水平间距 1.8 m，竖向间距 1.8 m，可有效保证潜孔钻的移位及工人喷射作业，并在贴近坡面一侧水平、竖向采用双管。爬坡式的设计方案既可降低脚手架密度，又能保证脚手架强度。

4 网喷混凝土施工质量控制

正确进行地质判断，确定锚固地层类别，可有效指导坍塌边坡加固防护。本工程山体滑坡露出的地质断层显示，本区域岩层为强风化岩石及弱风化岩石地层，中部坍塌处岩石较为破碎，成孔较为困难，所以中部坍塌部位加固采用打入式花管注浆+网喷混凝土，花管与钢腰梁焊接成加固体系；边坡上部及南北两侧暂未坍塌部位原始地质采用轻型潜孔钻机成孔，采用锚杆+网喷混凝土的方法进行加固。其中，坍塌区域的花管长度选择、布置间距，未坍塌区域的锚孔深度、锚杆安装、灌浆质量，钢腰梁布置及钢筋网编制质量及喷射混凝土配合比和拌制等均为本工程的质量控制重点，对边坡的加固质量起到关键性作用。

4.1 花管长度、布置及注浆

1）保证坍塌区域板结成整体，与未坍塌区域锚固形成稳固体系。因坍塌区域岩石较为破碎松散，成孔困难，为保证滑坡山体的坍塌区域抗压坡面与未坍塌区域锚固结构能够稳固连成整体，坍塌区域采用花管压力灌浆。

2）花管制作与布置。花管采用直径 48.3 mm×3.6 mm 钢管制作，长度 3 m，成孔长度 2 m，在花管下部 1～3 m 壁上沿管径向呈 45°割直径 6 mm 注浆孔，注浆孔沿花管四周呈螺旋状布置；花管使用前应除锈、除油，花管采用机械打击插入岩体中，外露尺寸为 200 mm，用于焊接于钢筋网上，花管每排的水平间距和垂直间距布置均为 1.5 m。花管制作大样图如图 9 所示。

图9 花管制作大样图

3）花管注浆采用纯水泥浆，水泥使用 42.5 普硅水泥，浆液水灰比 0.45∶1，水泥浆应拌合均匀，随拌随用，一次拌合的水泥浆应在初凝前用完［3］。注浆时，孔口部位应设置止浆废水泥袋，采用二次注浆法，注浆至孔口溢浆为止，初凝前应补浆 1～2 次至浆液饱满，以注浆孔周围土体渗出浆液为准。

4.2 锚孔深度、锚杆安装及注浆

1）在边坡清理完成后，按设计位置进行布孔成孔，成孔采用轻型潜孔钻机按 15°角成孔，孔径100 mm，孔道深度为 6 m、8 m，其中锚孔深度 8 m 的孔道布置在坍塌区域上部及下部，增加锚杆锚固力，同坍塌区域的花管共同焊接连接钢腰梁，从而连成整体，可有效保证边坡加固质量。

2）锚杆制作及安设。锚杆采用Ⅱ级Φ22 的钢筋，为保证钢筋处于孔中心部位，采取杆体居中构造措施：在杆体上设置定位支座，并沿锚杆长方向 2 m 设置一道；锚杆下锚时应顺直到孔底，外露 300 mm，弯折后绑定于钢筋网上，锚杆每排的水平间距 4 m、垂直间距 6 m。锚杆截面大样图如图 10 所示。

图10 锚杆截面大样图

3）注浆。成孔后应及时将锚杆置入孔中，采用孔底注浆、压力注浆法，按配比将水泥浆注入孔内，注浆以孔口溢出浆液为止，压力 1.2 MPa，严禁抽拔注浆管；第一次注浆静置 5 min 以上第二次补浆至孔溢，最后从孔口注满，以防浆体收缩。

4.3 钢腰梁布置与钢筋网编制

1）本工程的钢腰梁设置非常关键：将碎石松散区域花管及未坍塌区域的锚杆连接形成整体。钢腰梁采用 14 a 槽钢，两端连接锚杆，中间与花管进行焊接，由于坡面起伏较大，钢梁可裁短后逐段焊接，形成完整的坡面防护体系。

2）钢筋网采用光圆钢筋直径 6 mm@200 进行编制，铺设时每边搭接长度≥300 mm，上下两层之间的搭接长度≥300 mm。

3）为保证钢筋网紧贴坡面，待钢筋网铺设完毕后，采用直径 14 mm 螺纹钢筋制作压网筋，对钢筋网进行压制，压网筋水平间距 4 m、垂直间距 6 m 设置；同时为保证边坡整体稳定性，在断层边坡立面做螺纹钢筋直径 14 mm@1 000 钢筋网加密处理，锚杆端部弯钩钩紧钢筋网。

4.4 喷射混凝土配合比、拌制及喷射

1）喷射混凝土采用现场搅拌方式，采用 42.5 普硅水泥、坚硬耐久中砂、碎石，碎石粒径不宜大于 15 mm；水泥与砂石总重量之比为 1∶2∶2；水灰比为 0.45。

2）本工程的喷射混凝土拌合料采用人工进行拌制，搅拌次数不少于 3 次，然后送入喷射机采用气泵进行喷送。

3）喷射混凝土气压应根据喷浆的距离进行调整，喷射时，喷射手应控制好水灰比，保持混凝土表面平整、呈湿润光泽，喷头与受喷面应保持垂直，距离宜在0.6～1.0 m 之间，喷射混凝土厚度≥100 mm。

4）喷射作业应分段分片依次进行，同一分段内喷射顺序应自下而上。面层喷射混凝土 C25 总厚度为 100 mm；喷射作业开始时，应先送风，后开机，再给料；结束时，应待料喷完后，再关风；向喷射机供料应连续均匀；机器正常运转时，料斗内应保持足够的存料；喷射作业完毕或因故中断喷射时，必须将喷射机和输料管内的积料清除干净。

本工程负坡培土区域土质松散，且局部断层区域由于内部缝隙较大易坍塌，潜孔钻机压缩空气在裂隙处扩散后较难成孔，采取加大花管注浆密度的方式固化土质，可有效保证边坡稳定性；为保证钢腰梁焊接后紧压坡面，起到抗、压坡面效果，需在坡面凹凸处断开，以保证加固效果，结合坡面实际情况，每段钢腰梁应与花管、锚杆同时牢固焊接。

5 结语

通过对坍塌边坡坡顶及中部坍塌区域的土方卸载、修坡，有效抑制了滑坡山体二次坍塌的问题，并通过采用针对潜孔钻尺寸及作业半径而编制并付诸实施的脚手架方案，加快了坍塌边坡加固抢险的进度，同时对网喷混凝土施工工序的质量控制，确保了工程保质保量按期完成。总结起来，顺利完成滑坡坍塌山体抢险加固工程，主要有以下三个方面的经验：坡顶及坍塌区域土方卸载、针对性编制脚手架搭拆方案以保证其稳定性及适用性、塌方松散体的固化板结及钢腰梁的有效布置。Q