黄新华
佛山市顺德区水利水电勘测设计院有限公司 广东佛山 528300
摘要：预应力锚索作为边坡加固的一种有效措施，目前已在各种边坡工程中得到了广泛的应用。本文结合具体工程实例，分析了边坡的工程地质情况及岩土物理力学参数，并对边坡工程采用预应力锚索进行加固治理的方案设计、施工及治理效果进行探讨，以期能为相关的需要提供借鉴和参考。
关键词：边坡；治理；预应力锚索
引言
近年来，随着社会经济的不断发展，水利工程行业得到了迅猛的发展，人们对其施工质量的要求也日益增高，因而边坡问题也受到了广泛的关注。为保证边坡的安全和稳定，，就必须要采取有效的、成熟的治理措施。而预应力锚索技术作为一种加固治理的措施，具有施工周期短、施工时对环境干扰影响少，施工风险较低等优势，能够对边坡变形进行有效控制，从而进一步提升边坡的稳定性。基于此，本文以某水利枢纽左岸边坡防护施工为例，重点介绍了预应力锚索在工程中的应用。
1.概述
某水利枢纽是一座以城市防洪及生态补水为主，结合发电等综合利用的水利工程，是该市防洪及补水枢纽工程之一。工程位于上游干流，主要建筑物有拦河坝、泄水建筑物、引水建筑物及厂房等。水库正常蓄水位267m，总库容1.88×104m3，拦河坝最大坝高76.5m，是一座大（2）型水库。
该水利枢纽左岸边坡总高130m，在大坝及左岸厂房基础开挖过程中，因受地质条件、暴雨、施工及超载车辆等多种因素的影响，左岸边坡发生了大范围塌方和开裂现象，严重威胁大坝和厂房基坑的施工及左岸上坝公路过境车辆的安全[1]。边坡塌方及开裂范围：坝后厂房左侧215.0～301.5m高程之间，顺水流方向从左坝肩坝轴线上游侧至坝轴线下游冲沟的上游侧，根据边坡的滑塌情况分成A、B、C、D4个区域，其中A、B区处于左岸上坝公路的下部，C、D区位于左岸上坝公路上部。左岸边坡滑塌情况见图1。
图1左岸边坡滑塌全貌图
2.工程地质
2.1地层岩性及地质
构造左岸边坡地层主要为第四系和泥盆系下统地层，其中表层为第四系地层，该层主要为人工填土（Qs）、崩塌体、蠕动体（Qcol）、残坡积层（Qedl）。下伏岩层为泥盆系下统第二层（D12），根据岩性特征，将该层细分为4个组：第四组D12-4：红紫、紫红色中厚～厚层砂岩、粉砂岩与紫红色薄～中厚层粉砂质泥岩互层；第三组D12-3：紫红色薄～中厚层泥质粉砂岩；第二组D12-2：紫红色厚～巨厚层状粉砂岩夹紫灰色中厚层砂岩，层间夹层发育，共5条；第一组D12-1：紫红色厚～巨厚层状粉砂岩，岩体较完整，发育有1条层间夹层。
左岸边坡岩层整体倾向下游，产状为N45°～58°E，SE∠32°～34°，边坡产状较稳定。坝轴线与左岸下游冲沟之间的边坡为横向坡，而冲沟上游侧边坡则为顺向坡。冲沟处为压扭性断层F5，产状为N85°E，SE（NW）∠70°～85°，破碎带宽约0.6m，断层面起伏粗糙，破碎带由断层角砾岩、压碎岩、透镜体组成。左岸边坡顺河流方向的卸荷裂隙和切层节理比较发育，是影响边坡稳定的主要因素。
2.2岩土物理力学参数
边坡岩土物理力学参数见表1。
表1边坡岩土体物理力学参数
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3.1.2计算工况及计算参数
根据《水利水电工程边坡设计规范》的规定，边坡抗滑稳定计算运用条件应考虑正常运用条件、非常运用条件Ⅰ和非常运用条件Ⅱ3种。因本工程边坡属于不临水边坡，且本工程区为VI度地震区，地震动峰值加速度为0.05g，反应谱特征周期为0.35s，因此不进行非常运用条件Ⅰ和非常运用条件Ⅱ两种工况的计算，只针对正常运用条件进行边坡稳定计算。计算选取的边坡岩土结构面物理力学参数见表2：
3.2.3方案设计
根据A、B、C、D区边坡的地质条件及滑塌情况，在进行治理方案布置时，分别采取了不同的布置方案。
A、D区位于坝轴线左岸下游侧附近，A区在左岸上坝公路下部，D区在左岸上坝公路上部。由于A区和D区均为岩质边坡，岩质较破碎，坡面裂缝较多，而且边坡高度较大，坡度较陡。因此设计时A、D区采用预应力锚索+钢筋混凝土框格梁的布置方案，同时为了保证施工安全，在锚索和框格梁施工前先对坡面进行锚喷支护。锚索平、纵间距为4m×5m，锚墩采用C30混凝土，平面尺寸为1.5m×1.5m，最小厚度0.6m。框格梁采用C25混凝土，断面为正方形，边长为0.4m。预应力锚索采用无粘结型，张拉力值为1500kN，钻孔直径150mm，锚索入射角为16.5°，采用拉力分散型锚固方式，锚固段共分为两个锚固单元。A区锚索长度分25m和30m两种，沿坡面纵向间隔布置，锚固段总长9m（其中261m高程以上为8m），每个锚固单元长4.5m（其中261m高程以上为8m）。D区锚索长度分20m和25m两种，沿坡面纵向间隔布置，锚固段总长8m，每个锚固单元长4m。
B区位于坝轴线左岸下游冲沟的上游侧，在左岸上坝公路下部。B区边坡岩层倾向上游，坡面表层为全风化岩层和残坡积层，该区的滑动型式主要为表层滑动。针对B区的情况，设计中采用了在滑坡体下部设立混凝土挡土墙+预应力锚索，上部采用框格草皮护坡的布置方案。挡土墙采用C25混凝土，顶宽0.6m，高6m。锚索平、纵间距为4m×（4~5m），锚墩采用C30混凝土，结合混凝土挡土墙一起浇筑，平面尺寸为1.5m×1.5m。预应力锚索采用无粘结型，张拉力值为1500kN，钻孔直径150mm，锚索入射角为22°，采用拉力分散型锚固方式。锚索长度分25m和30m两种，沿坡面纵向间隔布置，锚固段总长8m，锚固段共分为两个锚固单元，每个锚固单元长4m。上部护坡框格梁采用C25混凝土，断面为正方形，边长为0.4m。
C区位于坝轴线左岸下游冲沟上游侧，在左岸上坝公路上部。该区岩层风化较深，表面主要为残坡积层和全风化岩层，该区的滑动型式主要为浅层滑动。针对C区的地质条件，设计中采用了预应力锚索+混凝土面板的布置方案。锚索平、纵间距为4m×5m，锚墩采用C30混凝土，平面尺寸为1.5m×1.5m，最小厚度0.6m。锚索之间采用混凝土面板连接，混凝土面板采用C25混凝土，厚0.4m。预应力锚索采用无粘结型，张拉力值为1500kN，钻孔直径150mm，锚索入射角为22°，采用拉力分散型锚固方式。锚索长度分20m和25m两种，沿坡面纵向间隔布置，锚固段总长8m，锚固段共分为两个锚固单元，每个锚固单元长4m。
左岸边坡治理方案布置见图4~5。
图4治理方案平面布置图
图5剖面图（Ⅳ-Ⅳ剖面）
3.2.4治理后边坡稳定复核
采用预应力锚索治理措施对左岸边坡进行处理后，对边坡进行了抗滑稳定安全复核，复核计算断面、工况、方法与3.1现状边坡稳定计算一致，计算结果见表7。
表7各断面治理后稳定
计算成果表计算结果显示，各计算断面在正常运用条件下，其抗滑稳定安全系数均大于规范要求的1.05～1.10，满足规范要求，说明治理后的边坡是稳定的。
3.2.5确保锚索质量的施工措施
由于左岸边坡地形陡峭，地质条件复杂，岩体断层、节理、裂隙发育，因此锚索施工过程中，要了解锚索孔内岩体的岩性，准确判断岩体是否完整，如果只根据造孔进尺和孔口返灰情况是无法做到的，同时，由于锚索的布置为往山体内向下倾斜，施工时的施工用水、坡面雨水及地下渗水会进入孔内，使孔壁潮湿，甚至孔内积水，无形中增加了孔内粉尘的吹洗难度，无法判断孔内，特别是锚固段是否已清洗干净，从而影响锚索的施工质量。因此，为了更好的了解孔内的岩体条件及孔内的清洗情况，在锚索造孔过程中增加了孔内电视摄像，跟踪造孔进程，发现问题及时分析处理，减少废孔的数量，保证锚索的施工质量。从实际施工情况来看，孔内电视摄像能够清晰地反映孔内岩体条件及孔底清洗情况，有效降低了造孔时的废孔率，既保证了锚索的施工质量，同时加快了施工进度。
4.结语
综上所述，针对某水利枢纽左岸边坡受到了较大的损坏，出现了大范围塌方和开裂的现象，采用预应力锚索进行加固，结果表明：经过两年多的投入使用，目前左岸边坡仍整体稳定，运行状态良好，确保了后续工程的施工和运行安全。通过此边坡治理工程，可以验证了预应力锚索对边坡治理来说是一种安全、可靠的方法。但预应力锚索施工也属于一项复杂的工程，这就要求施工人员对边坡防护施工严格要求，按照程序进行施工，从而使边坡防护的作用得到充分发挥。
参考文献：
[1]肖波.预应力锚索技术在高边坡治理中的运用[J].大科技,2014(10).
[2]罗玉明.预应力锚杆在边坡治理中的应用[J].低碳世界,2015(4):102-103.
[3]刘金丰.预应力锚索在边坡治理中的应用[J].装饰装修天地,2017(16).
论文作者:黄新华
论文发表刊物:《防护工程》2018年第15期
论文发表时间:2018/11/1
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