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摘要：边坡滑塌、滑坡是较为常见的地质灾害，对于交通道路的安全使用有着极大的影响，需要运用合适的技术方案进行治理。本文结合工程实例，从该工程地质条件的分析入手，重点阐述了锚杆挡土墙在地质灾害治理中的应用，并对其施工过程进行监测，从而确保治理方案的施工质量效果，以供相关人员作参考借鉴。
关键词：锚杆挡土墙；地质灾害；治理；监测
地质灾害问题一直是影响公路基础设施建设发展的阻碍因素之一，其不但造成公路设施的严重毁坏，并且影响了交通的正常运行，导致安全事故的发生。因此，必需针对地质灾害的发生采取有效的治理措施。锚杆挡土墙作为一种利用锚杆技术建成的挡土结构，能够强化公路边坡防护效果，在公路边坡防护施工中发挥着重要的作用，基于此，现对锚杆挡土墙的实际应用做研究分析，以得出该技术的具体应用效果，为地质灾害治理提供有效的技术支持。
1 工程概况
某地公路发生突发性地质灾害，其治理区范围为公路K5+807～K5+872段左侧边坡。其中K5+807～+815段边坡坡眉距坡脚公路高差约28～35m，坡度约71°，为现状滑塌位置，滑塌平面呈“簸箕”形，滑塌后缘高程约219.2m，前缘剪出口高程约197.5m，主崩方向166°，纵向长度约37m，横向宽约10m，滑塌面积约370m2，滑塌体平均厚度约5.5m，体积约2035m3。滑塌体物质主要为中—微风化灰岩。野外调查时，边坡滑塌后在+815里程位置形成高约15m，厚约4～8m的破碎边壁，该处岩体被构造、风化裂隙切割成多个欠稳定的锲形体，其存在向侧面倾覆的可能性；K5+815～+872段边坡坡顶距坡脚公路高差约33～40m，坡度约70°。野外调查时发现，在坡眉线后发育有一条宽约1.0m的构造裂隙，走向245°，倾角73°，延伸长度约58m，倾向与公路小角度相交。该段边坡坡面纵向裂隙发育，发育密度3.0～5.0m/条，延伸长度约10.0～15.0m，受K5+807～+815段边坡滑塌牵引作用，坡面纵向裂缝可见新鲜拉裂痕迹，裂隙张开宽度约0.3～0.6m，从侧面调查发现该段边坡后缘裂缝已张开，张开宽度约1.0m，粘土充填。
2 工程地质条件
该地受季风影响，雨量充沛，多年平均降雨量1531.5mm，最大年降雨量为2040.6mm，雨季一般在4～8月，占全年降雨量的67.72%。项目区地貌属平原区，在修建公路时经人工切坡形成坡度70°～80°高陡岩质边坡，坡面岩石裸露。根据现场调查及区域地质资料，项目区出露地层有第四系溶蚀残余堆积粘土及泥盆系上统灰岩，粘土为棕黄色，充填于坡体构造裂隙、节理裂隙内，呈可塑—软塑状，野外调查在边坡后缘的构造裂隙内取该层土样6组，主要物理力学指标统计见表1。灰岩中—微风化，呈灰白色，中—厚层状，岩层产状为10°∠8°。
3 稳定性分析评价
根据野外调查成果，采用赤平极射投影法对边坡整体稳定性做宏观定性判断；再针对本项目边坡稳定性分析，采用滑塌式危岩稳定性计算及滑坡稳定性计算2种模型定量评价该边坡稳定性，取最不利的稳定系数及剩余下滑力作为治理工程设计的依据。综合上述方法定性和定量分析结果得出：K5+807～+815、K5+815～+872段边坡在暴雨饱和状态下整体处于基本稳定—欠稳定状态，上述区段边坡在暴雨（持续强降雨）等不利条件下，极可能产生大规模的二次滑塌。
4 锚杆挡土墙在地质灾害治理中的应用
4.1 处理难点
K5+807～+815段边坡存在高约15m，厚约4～8m的破碎边壁，岩体被构造、风化裂隙切割成多个欠稳定的锲形体，其存在向侧面倾覆的可能性。初期设计考虑采用静态爆破清除治理，但现场补充调查时发现该处边壁的破碎岩体与后部坡体相连，静态爆破清除后可能形成新的临空面，造成新的灾害隐患点；同时静态爆破清除需在破碎岩体上直接钻孔，存在扰动后岩体失稳的可能，施工安全难以有效保障；再者静态爆破清除施工工期较长，施工期间需封闭整幅公路道路，不能满足业主单位应急抢险治理工程迅速治理、迅速通车的要求。
4.2 方案的确定
鉴于对上述设计难点的分析，决定对K5+807～+815段边坡采用自高程197.5m至坡眉顶锚拉挡土墙+C25混凝土+锚索承台防护加固；K5+815～+872段边坡坡眉线后发育有一条构造裂隙，延伸长度约58m，粘土充填，坡面纵向裂隙发育，可见新鲜张拉痕迹，在暴雨饱和状态下整体处于基本稳定—欠稳定状态，采用高程197.5m至坡眉顶锚索承台+自高程200.0m至坡眉顶以上3m处锚杆挂主动防护网防护加固，并统一辅助监测措施治理（见图1）。
4.3 分项工程设计及计算
（1）预应力锚索计算：
①锚索孔径及倾角设计。根据工程经验及经济合理性，设计锚索孔为130mm，倾角为25°。
②预应力锚索采用1×7?s钢绞线[钢绞线强度设计值fpy=1320MPa，取值参见混凝土结构设计规范（GB50010-2010）表4.2.3-2]；根据实际情况设计锚索锚固力为450kN。
③单束锚索所需纲绞线根数。单束锚索抗拔力设计值450kN；计算单束锚索材料总截面积：
545.5（mm2）
选用1×7?s直径15.2mm[As=140.0mm2，取值参见混凝土结构设计规范（GB50010-2010）续表A.0.2]钢绞线根数n：
n=3.896（根）
式中：Nt——单束锚索抗拔力设计值，取Nt=450kN；
Kb——锚索杆体抗拉安全系数，取1.6；
As——单根钢绞线面积，mm2。
经计算：单束锚索抗拔力设计值为450kN需要3.896根1×7s直径15.2mm钢绞线，设计取4根。
④单束锚索内锚固段长度计算。本次设计以理论计算为主，结合一些工程实践采用，并建议在实施预应力锚索工程之时，应做抗拔试验，以确定内锚固段的合理长度，校核本次设计。
按锚索体从胶结体中拔出时，计算锚固长度（单位：m）：
La1≥KNa/nπdfb
胶结体与周围岩土体之间的计算锚固长度（单位：m）：
La2≥KNak/πDfrb
式中：K——锚索锚固体抗拔安全系数，边坡工程安全等级为二级，永久性锚索取2.4；
d——单根钢绞线直径，mm；
D——胶结体直径，mm，取130mm；
fb——胶结体与钢绞线粘结强度设计值，kPa，选取M30，fb=2950kPa；
frb——胶结体与周围岩土体的粘结强度设计值，kPa，取微风化灰岩frb=1200kPa。
当Nt=450kN时，锚固段长度内全为微风化灰岩时：La1=1.91m，La2=2.21m，同时岩石锚索的锚固段不应小于4.0m，且不宜大于55D，故设计取L=7.0m。考虑锚索施工时对岩土体的扰动影响，锚索应进入滑动面2.0m以下才作为锚固长度，故锚索应进入滑动面9.0m。
⑤预应力锚索设计。锚索主筋选用4?15.2mm钢绞线等材料组成，长度L=19.0m、26.0m，横向水平间距为3.0m，纵向垂直高差为3.0m，锚索倾角θ=25°，锚索孔孔径?130mm，孔内灌注M30水泥砂浆或纯水泥浆。承台板尺寸为1.0m×1.0m×0.4m，砼强度等级C25，为现浇钢筋混凝土，承台中心预留锚索孔。
（2）锚拉挡土墙设计及计算：
①锚拉挡土墙计算。考虑工程实际及锚拉挡土墙自身稳定性验算需要，将其简化成锚杆式挡土墙模型采用土压力计算方法进行稳定性验算满足设计要求（计算参数详见表2）。
注：墙身尺寸：墙身总高20.000m；肋柱的宽0.400m；肋柱的高0.400m；肋柱的间距1.500m；钢筋直径127mm；锚孔直径150mm；柱底支承条件固定。
物理参数：立柱混凝土强度等级C25；钢筋纵筋合力点到外皮距离10mm；立柱纵筋级别HRB400；立柱箍筋级别HRB335；立柱箍筋间距100mm；挡土板混凝土强度等级C25；板纵筋合力点到外皮距离10mm；挡土板板纵筋级别HRB400；砂浆-岩石允许剪应力150.0kPa；砂浆—钢筋允许剪应力124.000kPa；挡土墙类型一般挡土墙；墙后填土内摩擦角35.000°；墙后填土容重24.100kN/m3；墙背与墙后填土摩擦角17.500°。
②锚拉挡土墙设计。锚拉挡土墙中布设钢管桩，钢管桩选用DZ40地质无缝钢管（壁厚4.5mm），长度L=9.0m，锚固段长度为4.0m，桩中心距1.5×1.5m，桩径?=127mm，孔内灌注M30水泥砂浆或纯水泥浆，入射角度10°，基础2排支撑钢管桩垂直入射；钢管桩之间采用锁梁连结，梁中心预留钢管桩孔，锁梁截面选用400mm×400mm，为现浇钢筋混凝土梁，砼强度等级选用C25，纵向受力钢筋选用HRB400级6?16mm；箍筋选用HPB300级取?8＠100mm。
5 工程监测
本项目工程监测设计分施工期及竣工后的监测。在施工期，由施工单位对治理过程进行实时监测，辅助治理过程以实现动态治理；竣工后，应有建设单位委托具备相应资质的第三方对治理工程效果进行监测以及后续长期监测，第三方监测单位应根据委托书编制项目监测设计书，设计书由建设单位、设计单位、监理单位审批合格后，方可实施。在治理工程中，应在边坡坡体上设置简易监测措施，实时监控治理工程和治理后的边坡动态，检验治理效果，同时为今后边坡的监测预警提供依据。监测措施主要以坡体表部地表变形监测及危岩体裂缝相对位移监测为主。
参照《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）和《崩塌、滑坡、泥石流监测规范》（DZ/T0221-2006），当监测中达到沉降日变量3mm，或累计10mm；位移日变量3mm，或累计10mm时应及时报警。
6 结语
总之，为做好地质灾害的有效治理，锚杆挡土墙施工技术的应用符合了相关治理要求，为进一步加强锚杆挡土墙的应用效果，需要工作人员加强对锚杆格构技术的分析与探讨，进一步优化工程技术，从而全面提升地质防护的有效性，促进地质灾害防治工作得到更好的发展。
参考文献
[1]吴玮江、宿星、刘伟、魏万鸿、冯乐涛、杨涛.黄土-泥岩接触面滑坡的特征与成因[J].冰川冻土.2014（05）.
[2]高慧光，丁春花.锚杆挡土墙施工技术在公路边坡防护中的应用[J].山东工业技术.2016（13）.
论文作者:周军要,吴发根,荣科
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/18
标签：挡土墙论文; 锚固论文; 裂隙论文; 长度论文; 地质灾害论文; 公路论文; 锚杆论文; 《建筑学研究前沿》2017年第19期论文;