复杂成因土层边坡治理施工工艺分析

樊春义

（山西省安装集团股份有限公司，山西 太原 030032）

1 工程概述

梅杏剧院北侧高边坡分4个剖面进行支护，支护高度为4～18m，高边坡西北角距离主体结构较近，约为20m。高边坡东、中、西部遗留窑洞旧址，坡面距窑洞最内侧为5～20m，坡面存有数颗树植和木苗，高边坡上部有居民居住区，距边坡顶部边缘较近，约5m。边坡支护方式主要有锚杆、锚索、钢腰梁、喷射混凝土护面和毛石挡墙联合支护[1]。

2 工程特点

本工程的上部民房对高边坡属静荷载堆压，若边坡长期天然暴露，经年风吹雨淋，边坡会产生自然风化变形，边坡现状初步稳定，长期无支撑侧应力将逐渐增大，无外力作用也可能发生自然滑坡，若遇暴雨等外力因素，极易产生突然变形塌陷。本工程边坡设计年限为50年，边坡安全等级及边坡变形控制等级为一级，根据住房城乡建设部《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》，本工程属于超过一定规模的危险性较大工程，需进行专家论证后才能施工。图1为高边坡全景[2]。

图1 高边坡全景

3 土层边坡治理施工工艺

3.1 锚索、锚杆施工工艺

3.1.1 面层土清理

本工程桩间面层土采用人工修整，为确保喷混凝土面层的平整，此工序必须挂线定位，严格控制好桩间面平整度。

3.1.2 测量放线

土方开挖结束，且经过修整以后，根据设计立面图要求对锚孔位置进行测量放线，需在坡面上进行准确放线。在放线过程中，如果碰到既有刷放坡面不平顺或者特殊困难场地需进行定位调整或者适当放宽定位精度时，根据规范要求，必须经过设计监理单位的认可，而且在此之前，既要确保坡体稳定，也要确保结构安全[3]。

3.1.3 钻机就位

采用钻机进行钻孔时，要充分遵循坡面测放定位的要求，准确开钻。钻机就位以后，还要调整机位，严格控制锚孔开钻的误差，对于就位水平方向和垂直方向孔距误差分别不大于50mm和不大于100mm。

3.1.4 锚索钻孔

按设计图纸要求，精确测量定位孔位，孔位误差不得超过+5cm，锚孔偏斜度不得超过锚杆长度的2%，钻孔过程中，应加强钻具的做好钻孔地质记录。钻孔应自下而上，采取“隔一成一”的成孔方式，禁止用水冲孔，使用钻头直径不得小于设计直径，开孔严格校验钻具的倾角及方位角，应充分发挥钻具在钻孔过程中的导向作用，尽可能的避免钻孔过程中产生的孔斜误差。为确保锚孔深度，需要严格控制钻孔深度，通常情况下≥1m的设计深度。根据规范要求，锚索垂直方向和锚索水平方向孔距误差分别不大于100mm和不大于50mm[4]。

3.1.5锚孔清理和检验

完成一个锚孔以后，需要及时的清理锚孔，可以通过高压空气（风压0.2MPa～0.4MPa）清除孔内岩粉及积水，进而保证水泥浆与孔壁之间有良好的粘结强度。清理后的锚孔，经自检合格后，上报监理检验，其钻孔的深度、倾角、孔径、方位角均符合设计要求，方可进行下道程序。

3.1.6 锚索制作及安装

按设计要求使用切割机切割钢绞线和注浆管，然后把钢绞线连同注浆管顺直的摆放在支架上，确保每一束钢绞线均匀排列，并需要除锈、除油污，不得使用有死弯、机械损伤及锈蚀的钢绞线，自由段必须按设计要求进行防锈防腐蚀后装入套管，套管采用ϕ22×1.5的聚乙烯管现场套作，套入前，将黄油填充在套管两端20cm范围内，然后采用工程胶布，将其缠绕其外部进行固定密封。

安装锚索之前，要检查孔内及孔口是否有杂物，如果有杂物，需要清理干净，然后安装锚索，通过人工顺直的方式将其送入孔内。安装时，应注意保护锚索防护层无损伤，安装后，锚索应无明显弯曲、扭转现象，进浆及排气管道畅通。完成锚索安放的以后，应及时的进行注浆。

注浆锚索下料制作自由段、锚固段必须符合设计要求。使用黄油将涂抹在自由段钢绞线上，其外部用塑料套管进行包裹，避免钢绞线直接接触水泥浆。锚孔成孔后，将套管中间螺旋钻杆全部拔出，制作好的锚索杆体及一次、二次注浆管缓慢放入锚杆孔内。

做好锚筋体的防腐工作：根据设计要求，对锚索体自由段进行防腐。首先是先将锚索体均匀刷的一层防腐油漆，直至不见黑底为止，待防腐油漆晾干以后，再将脱水黄油涂抹在锚索体上，使其将锚索材料与外环之间的空间填充满，最后采用PVC管套在锚索体上，并且使用缠绕胶布对自由段与锚固段分界处进行固接和密塞，并且严格控制缠绕长度，通常情况下，伸入两侧应不小于100mm，这样做的主要目的是可以避免进入浆液[5]。

3.1.7 锚固注浆

完成锚索安装后，应从孔底开始进行一次注浆，并且一边注浆，一边缓缓拔出注浆管，二者应同时进行，直至水泥浆溢出孔口结束，套管拔出应随一次注浆同时进行，边注浆边拔出外套管。灌浆用普通硅酸盐P.O 42.5水泥浆，本工程注浆采用二次加压注浆工艺，第一次注浆压力0.35MPa～0.5MPa，水灰比不大于0.55；二次高压注浆质量控制按注浆压力或注浆量控制，注浆压力和注浆量满足设计要求方可停止注浆。

带第一次注浆初凝以后，开始第二次注浆，控制好水泥浆压力，按照设计确定水灰比，宜为0.45～0.55，注浆压力为1.5MPa，水泥浆中氯化物含量不得超过水泥重量的0.1%，注浆管距离孔底200mm。

注浆前应进行试注，不得引起相邻地块面隆起和变形，合理确定注浆压力再大面积施工，注浆浆液应搅拌均匀，并且要一边搅拌，一边进行注浆，在初凝前，要全部用完浆液，尽可能的一次性完成注浆，如果在特殊情况下，需要中止较长时间，避免浆液堵住注浆泵及注浆泵路，则需要水或水泥浆进行润滑。

在灌浆过程中，如果有岩层中裂缝，则会使得发生浆液漏失的情况，为了解决这一问题，可以采用加速凝剂，使得浆液快速凝固，或采用分次注浆的方式[6]。

3.1.8 腰梁安装

本工程锚索外锚固端设置钢腰梁，钢腰梁采用双拼20b槽钢、腰梁锚垫板采用200mm×200mm×12mm的Q235钢制作，顶部、底部缀板采用Q235钢制作。槽钢外裹钢丝网，用C30混凝土封闭。根据规范要求，科学、合理的对腰梁与槽钢进行焊接。边坡较高，支护型钢腰梁施工难度大，采用25t吊车将其运往相对应位置，并且配合安装。型钢原材的长度会对型钢腰梁施工会产生一定的限制，再加上对于坡体各个剖面，由于都不在同一直线，因此导致型钢腰梁断开无法避免。因此为保证型钢腰梁能够形成整体，为边坡施工提供安全保障，可以采用段钢板，将上下两根错开的型钢腰梁进行焊接，进而使得型钢腰梁形成整体。

3.1.9 张拉锚固

锚固段注浆体强度到达设计强度的80%，且大于20MPa后，再进行锚杆张拉。锚索张拉顺序应避免相邻近锚杆相互影响，正式张拉前，应取10%～20%的设计张拉荷载预张拉1～2次，进而有效保证各部位接触的紧密性，保证杆体能够达到完全垂直的目的。锚索锁定时，宜先进行张拉，根据规范要求，要将其张拉至锚杆承载力设计值的1.1倍，完成张拉后，进行卸载，最后锁定，锁定值，锁定值应符合设计要求。本工程锚索单束控制总张拉力为50kN，锚索锁定后48h内，锚杆拉力值低于设计锁定值的80%时，应进行预应力补偿。锚索张拉和锁定应做好记录，应对锚索预应力变化进行长期监测，数量为锚索总数的5%，监测时间不少于12个月。

3.2 喷射混凝土面层

在喷射混凝土面层过程中，应注意以下几个问题：喷射混凝土面层之前，需要先对面层进行处理，通常情况下，要通过高压水枪将面层清洗干净，清洗干净之后，采用水泥砂浆，将其喷射在面层中，先喷射一层水泥砂浆终凝后，再喷射一层；在喷射混凝土之前，需要检查相关的管线路以及机具设备是否运转正常，并且按设计配合比，配制混合料，根据规范要求，要在喷射机喂料时，加入速凝剂；喷射混凝土时，要按照一定的顺序，即自动而下，分段、分片、分层进行，因此要保证混合料要供应及时，避免断供的情况。如果面层要有明显的低洼处，要先大致将其喷平，然后再按照顺序喷射混凝土。分段施工时对接头处喷射混凝土时，需要预留宽度为20～30cm的斜面，喷射混凝土之前，使用压力水进行冲洗润湿。分层喷射时，先喷射一层混凝土，待其终凝后，先用水湿润，然后再喷射一层混凝土，喷射在前一层混凝土终凝后进行。在喷射混凝土过程中，要严格控制混凝土的厚度，既不能太厚或者也不能太薄，以不滑移、不坠落为标准，并且要保证喷射速度的适宜性，避免喷射速度过大或者过小，否则可能会影响混凝土的强度。这就要求在施工人员在喷射混凝土过程中，注意观察风压，对于起始风压，达到0.5MPa较为适宜，可以进行混凝土的喷射，与此同时还应注意喷嘴出料的情况，以此更好的对风压进行调整。喷射时，应合理控制喷射的角度（90°）、喷嘴与受喷面之间的距离（1.5～2.0m）；完成混凝土的喷射后，应及时的养护混凝土，一般在混凝土终凝2h后，对混凝土洒水养护，保证养护时间，一般不小于14d；完成养护后，进行质量验收，检查混凝土表面是否符合要求，避免出现松动、开裂等现象，否则应重新进行喷射混凝土。

3.3 毛石挡墙施工

土方开挖前，用石灰撒出开挖边线，并在临近位置打入水平桩，并标记开挖深度，土方开挖采用人工配合斗容量1.6m3的挖掘机进行作业，预留200～300mm的土方进行人工开挖，以免扰动基底土，基底力求粗糙，对粘性土地基和基底潮湿时，应夯填50mm厚砂石垫层；采用MU30毛石和M7.5水泥砂浆进行挡土墙基础及墙身的砌筑，基础砌筑前，应做好基础工作，进行全面的清理工作，将植杂物清除干净，并对基坑尺寸和标高进行检查，确保符合施工要求；之后开始进行放线，包括基础轴线、边线，根据规范要求，合理设置基础皮数杆，对于皮数杆，既要标明退台，也要标明分层砌石高度（50～60cm）；在正式砌筑之前，要将水泥砂浆铺设在基底，砌筑石块，应使其底面均匀地接触地基。砌筑时，采用适宜的砌筑方法，即内外搭砌，上下错缝，拉结石，砌石交错设置。还注意石块的选取，一般情况下，较大的平毛石较为适宜。在对各转角处进行砌筑时，要比较方的石块比较适宜砌筑，即作为角石。在完成角石的砌筑后，再进行面石的砌筑，最后进行填腹石的砌筑；在第一层石块砌筑好以后，进行第二层以上石块时的砌筑，同样要铺设好水泥砂浆，要合理控制砂浆厚度，切实保证在砌筑石块时，既能够压到要求厚度，又能够铺满整个灰缝，根据规范对灰缝厚度的要求，将其控制在20～30mm为宜。毛石墙砌筑过程中，应注意拉结石的设置，应达到均匀分布，相互错开的要求，毛结石数量应适宜，通常情况下，每0.7m2墙面，至少要设置一块毛结石；轴线位置以及挂线等要在砌筑毛石挡土墙前核对好，保证符合规范要求。砌筑过程中，要合理设置分层高度，一般为50～60cm之间，与此同时还要控制每日砌筑高度，控制在1.2m较为适宜；砌筑过程中，由于毛石块形状不规则会导致会出现许多的空隙，可以用小毛石或者砂浆进行填充。完成砌筑以后，要检查砌筑的稳固性，通过检查不稳定，可垫小毛石，不允许干填石块后再灌浆。

4 结语

基于复杂成因土层，本工程采用锚杆、锚索、钢腰梁、喷射混凝土护面和毛石挡墙联合支护，该方案的实施起到了良好的边坡治理效果。在此过程中，需要相关工作者应充分掌握边坡治理施工工艺，注意施工工艺的实施的相关事项，以此保证边坡治理施工工艺的有效实施。