压力分散型锚索在高边坡地质灾害治理中的应用

压力分散型锚索在高边坡地质灾害治理中的应用 摘要: 结合本人参加的某国道高边坡滑坡地质灾害治理施工的实际经验及体 会, 就压力分散型预应力锚索在边坡地质灾害治理中的实际应用进行了介绍,并 对该工艺在施工中的一些注意事项及体会进行了阐述。 关键词:压力分散 预应力锚索 地质灾害治理 一、压力分散型预应力锚索简介 压力分散型预应力锚索是一种新型的岩土工程锚固技术。 该技术是在同一钻 孔中安装几个单元锚索, 锚索体采用无黏结钢绞线,每个单元锚索都有各自的锚 索体、自由段和锚固段 ,每单元锚索均由不同长度的无黏结钢绞线组成,末端 安装承载板和挤压套。 当锚索注浆体固结后,以一定预应力对各承载体的钢绞线 进行张拉时,设置在不同深度部位的承载体将压应力通过浆体传递给被加固体, 从而为被加固体提供分散的锚固力。因此,该锚固法能有效地将荷载分散传递给 钻孔内若干处于不同位置的锚固段 ,尽量减少发生严重的应力集中的可能性, 避免粘结效应逐步弱化或脱开的现象,因而能有效地利用天然的地层强度,在很 大程度上提高锚索的承载力。 压力分散型预应力锚索技术以其特有的优势(先进性、合理性、长期可靠性 等 )在国内外岩土锚固工程中得到了迅速的发展。英国、日本等国较早就运用 单孔锚固技术, 将其作为水利水电工程建设、地下工程加固及边坡工程加固的重 要手段。我国在这方面起步较晚,然而近年来,该技术在国内岩土工程领域已开 始逐渐普及。 二、压力分散型预应力锚索的作用机理、特点及使用范围 压力型预应力锚索采用无粘结钢绞线,钢绞线与注浆体无粘结,注浆体与孔 壁全长粘结。粘结钢绞线内端(孔底)固定一个金属圆盘,作用在钢绞线上的拉 力通过金属圆盘转换为压力,此时注浆体受压 ,注浆体侧面与孔壁间产生剪应 力。 压力型分散型预应力锚索无论是用于岩体中还是土体中,其主要压力均为孔 壁与注浆体之间剪应力和注浆体压力。 压力分散型预应力锚索是在一个钻孔中安装若个锚索单元, 每个单元都有自 己的杆体和锚固段, 在张拉时分别承受相同的工作荷载;锚索总的锚固力由分散 布置于钻孔不同深度处的这些单元锚索的锚固段来共同承担, 并利用各单元的承 载体将无粘结锚索的拉力转化为对锚固段注浆体的压力, 从而将锚索总的锚固力 以压力形式分散作用于不同深度的岩土体上,充分利用地层强度,实现较高的锚 固力。 该技术具有以下特点:预应力锚索围岩深层控制,长度越长,控制岩体变形 的深度越大,调整围岩应力的范围越深;通过对锚索施加预应力,主动控制岩体 变形,调整岩体的应力状态,使之有利于岩体的稳定性。 该技术可适用于要求承载力高和耐久性好的施工条件, 如高边坡、 滑坡治理、 深基坑、大坝、隧道洞口等节理裂隙相当发育的情况下,普通的锚杆支护无法满 足要求的情况。 三、工程概况 本工程为线路切削坡脚筑路形成的公路路堑高陡边坡,边坡高度 20~112m, 开挖坡度 50° 以上。拟治理路段山体地质灾害发育,活动频繁,由于台风暴雨和 公路开挖等原因触发,先后发生了多处滑坡、坡面泥石流等地质灾害,下滑的岩 土冲毁公路边原有的挡土墙,堆覆路面,毁坏民房,中断交通。该段边坡近年经 常发生小型崩塌滑坡病害,规模约几百方,危害公路交通行车与安全,且坡体稳 定性较差,有再次发生较大规模滑塌的可能,现经勘察查明潜在地质灾害点 8 处,包括 5 处崩塌隐患点、2 处滑坡隐患点及 1 处泥石流冲沟。为确保国道畅通 和交通安全,决定对潜在地质灾害进行治理。 3.1 场地工程地质及水文地质条件 1.地形地貌 该路段道路轴线方向为 241° ,边坡倾向北西 330° ~340° ,路堑左侧为坡度陡 倾的山体,其自然坡度 35° ~42° ,右侧为山间沟谷。该路段为半填半挖路段,最 高处边坡高约 112m,分三级,第一级坡率 1:0.75,第二、三级坡率为 1:0.85。 2.断裂构造 (1)构造 该路段所处构造单元属华南褶皱系丽水-宁波隆起区,其岩石为上侏罗统凝 灰岩,地层产状倾向 230° 倾角 40° 。区域构造上有一北东向(NE37° )断裂带和 另一北东东向(NEE65° )断裂带相交于张公桥一带,该路段正好位于两条断裂 的交汇处,受区域构造挤压影响,其岩石破碎。 (2)节理裂隙 由于构造挤压作用,该边坡岩石节理裂隙发育有 3~4 组,其中以倾向北西 310° ~346° 、 倾角 77° ~87° 的节理为主, 节理密度 3~6 条/m。 节理产状大致顺坡向, 对坡面岩石稳定性影响甚大;其次为倾向北东 36° ~81° 、倾角 50° ~69° 的一组节 理,节理密度 3~4 条/m;另外有倾向南东 112° ~145° 、倾角 35° ~87° ,倾向南东 177° ~184° 、倾角 59° ~79° 的少量节理发育。 3.2 地质灾害治理方案 该边坡设计方案为:先加固坡顶外土体,使其不产生牵引式坍塌;再通过修 坡,消除坡面的松散体,按最高五级台阶进行削坡;然后通过施工锚杆、压力分 散型预应力锚索,改善坡面的受力结构形式,坡面按一定间距设置排水孔,排除 坡体水, 使坡面体消除渗水的不利影响, 最后在坡脚设置小型片石混凝土挡土墙。 四、压力分散型预应力锚索基本试验 按照规范及设计施工图要求。 在锚索正式施工前先在典型位置选取三处分别 进行了 3 条锚索基本试验,试验按《岩土锚杆(索)技术规程》 (CECS-22:2005 中国工程建设标准化学会标准)并参考《建筑边坡工程技术规范》 ( GB 50300-2002)的要求进行,试验锚索均由 12 束 1×7Φ5 无粘结钢铰线组成,分为 4 个单元,每个单元为 3 束×7Φ5 无粘结钢铰线锚索组成,主要由每单元末端挤 压套及满孔注浆形成的注浆体握裹的承载体承受荷载,四个承载体之间间距为 2.5m,即设计 30m 锚索四个单元实际长度为 30m、27.5m、25m、22.5m(不包 括预留张拉部分长度) ,设计抗拔力为 1600KN,锚杆加(卸)荷等级及观测时

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