預(yù)應(yīng)力錨索在滑坡中的應(yīng)用

 摘 要：滑坡在我國是一種較為常見的自然災(zāi)害，對滑坡區(qū)人們的生命與財產(chǎn)形成了巨大的威脅，每年由于滑坡所造成的經(jīng)濟損失難以估量，對于預(yù)應(yīng)力錨索在滑坡治理過程的應(yīng)用進行了研究，包括預(yù)應(yīng)力錨索的組成與力學(xué)原理、滑坡治理過程中預(yù)應(yīng)力錨索的設(shè)計包括各種預(yù)應(yīng)力錨索參數(shù)的計算，并對預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計過程中應(yīng)該注意的問題進行了探討，為預(yù)應(yīng)力錨索在治理滑坡中的應(yīng)用推廣提供了有力的技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：滑坡；預(yù)應(yīng)力錨索；治理；設(shè)計

預(yù)應(yīng)力錨索是近年來在防治滑坡的技術(shù)，該技術(shù)在治理滑坡具有較好的效果，一般將該環(huán)節(jié)作為預(yù)防滑坡工程的主體。預(yù)應(yīng)力錨索是從預(yù)應(yīng)力錨桿的技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來，但是相比預(yù)應(yīng)力錨桿來講，預(yù)應(yīng)力錨索能夠承受的預(yù)應(yīng)力要比預(yù)應(yīng)力錨桿更大。且預(yù)應(yīng)力錨索由多個自由段組合而成，結(jié)構(gòu)合理，性能更好。預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)是從國外引入，在該技術(shù)引入后在預(yù)防滑坡的過程中發(fā)揮了巨大的作用，且得到了較為廣泛的應(yīng)用，特別是在治理滑坡、邊坡以及危險巖體以及加固等方面，相對于傳統(tǒng)的技術(shù)具有較大的技術(shù)優(yōu)勢。目前國內(nèi)治理滑坡過程中已經(jīng)有多個項目應(yīng)用該技術(shù)，具備了一定的理論與技術(shù)基礎(chǔ)。

1 預(yù)應(yīng)力錨索組成與原理

預(yù)應(yīng)力錨索組成部分包括錨固部分、自由段部分以及緊固頭三個主要的部分組成，錨墩、鋼板墊以及錨具是緊固頭的主要組成部分。錨固部分指的是固定于巖土中的錨索的部分，在對滑坡加固的過程中要保證滑面下部的錨索能夠滑動。采取灌漿的方式使錨孔與巖壁緊密的結(jié)合在一起，最終使得具有錨孔的巖體成為預(yù)應(yīng)力的主要承載者。自由段則是指穿過加固之后巖土孔洞的錨索部分，也就是所說的錨索段，通過這種組合的方式錨索能夠在保護套中自由的伸縮，能夠有效的傳遞預(yù)應(yīng)力，在具有一定預(yù)應(yīng)力的情況下，會導(dǎo)致自由段部分的巖土與滑坡體的受力，而起到穩(wěn)定滑坡的作用。

鋼筋混凝土是緊固頭低層主要結(jié)構(gòu)，為厚板形狀，錨固段的應(yīng)力的主要承擔(dān)者。畢竟錨墩的強度是有限的，因而需要在錨墩上增加鋼板，使得錨墩的承載面積增加進而減少單位面積上的壓力值。鋼板上具有鎖定錨索的裝置。根據(jù)錨索的結(jié)構(gòu)，可以將作用于錨墩的預(yù)應(yīng)力分解為水平方向上的滑動力，與滑動方向相反的抗滑動力，以及垂直于滑動平面的壓力。因而可以將錨索所提供的力看做是三個分量的矢量和。

2 滑坡預(yù)防中預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計

在滑坡錨索設(shè)計的過程中首先要確定滑坡的抗剪強度。一般通過對滑坡的勘察，確定滑坡的范圍，滑動面，以及滑坡的體積容量等重要參數(shù)，但是在計算滑坡下滑力的過程中，考慮到成本、設(shè)備與其他因素等往往無法通過大面的野外試驗來獲取。但是室內(nèi)的巖體的抗剪強度往往不能夠與滑坡的滑動面的抗剪強度聯(lián)系起來，因而很難找到理論或者經(jīng)驗?zāi)Ｐ蛠慝@取滑坡面的抗剪強度。因而在實際的計算過程中，參數(shù)粘聚力和內(nèi)摩擦角都是通過反推法來進行估計的。對于滑坡下滑力的計算，一般要選取滑坡具有代表性的斷面，結(jié)合實驗所得到的參數(shù)，來計算滑坡的下滑力。

然后需要確定錨固力以及預(yù)應(yīng)力的張力。主要是結(jié)合滑坡寬度以及滑坡的錨固力參數(shù)計算最下一排錨索的下滑力�？紤]到預(yù)應(yīng)力筋、地層以及錨索壓縮效應(yīng)，所得到的錨固力一般與預(yù)應(yīng)力的數(shù)值是不等的，錨固力要能彌補預(yù)應(yīng)力損失的數(shù)值。由于施工條件與滑坡性質(zhì)的不同預(yù)應(yīng)力損失的數(shù)值也會有所不同，一般該數(shù)值不會超過總的應(yīng)力的25%。

下傾角的計算。下傾角為錨索和水平面之間的夾角，錨固力的計算需要確定錨索與水平面之間的夾角，在滿足安全性的前提下考慮到經(jīng)濟性，可以對單位長度能夠提供最大應(yīng)力時的下傾角進行計算。

對錨固段的位置進行確定，計算其長度。錨索部分的錨固段要伸入到滑坡面下部的巖土中。由于擴散角的存在，錨固段應(yīng)該與滑坡面的下端離開一定的距離，進而使得錨索之間的滑坡面都能夠收到擠壓力。而與應(yīng)力大小、錨索與砂漿以及與孔壁之間的粘合力是確定錨索長度的考慮因素，一般情況下錨索與砂漿之間的粘合力較大，因而可以根據(jù)預(yù)應(yīng)力的數(shù)值，以及砂漿與孔壁之間的粘合力來確定錨索的長度。

在上述參數(shù)計算完畢之后，可以計算出錨索中所需要鋼絞線的數(shù)量，以及錨索的間距和錨墩尺寸參數(shù)等。錨索應(yīng)該按照排列的方式進行布置，由于錨固段以及錨墩存在著應(yīng)力擴散現(xiàn)象，因而滑坡的全體會受到兩個方向的壓力，因而其形變受到相應(yīng)的約束。在這個過程中巖土的力學(xué)性質(zhì)也得到改善，巖土的抗剪強度會得到增強，與傳統(tǒng)的預(yù)防滑坡的方式相比，預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)在預(yù)防滑坡方面具有較為明顯的優(yōu)勢。

在錨索設(shè)計的過程中，抗剪強度、滑坡面下滑力、鋼絞線以及錨固段長度等參數(shù)都會在一定程度上影響整個預(yù)應(yīng)力錨索系統(tǒng)的安全性，其中系統(tǒng)的安全性對滑坡下滑力參數(shù)最為敏感�？辜魪姸扔嬎愕倪^程中沒有考慮到應(yīng)力施加后的狀況，在預(yù)應(yīng)力施加以后，滑坡會受到兩個方向上的壓力，在這個過程中巖土的力學(xué)性質(zhì)會得到一定程度上的改善，如果將抗剪強度參數(shù)改為改善之后的參數(shù)，那么系統(tǒng)的安全性就會得到加強。預(yù)應(yīng)力損失是由鋼絞線松弛以及地層的壓縮和錨索的位移造成的，因而在施工的過程中需要選擇剛度較強的鋼絞線以及尺寸較大的錨墩，通過這種方式來提高預(yù)應(yīng)力錨索系統(tǒng)的安全系數(shù)。

3 預(yù)應(yīng)力錨索應(yīng)用實例

3.1 滑坡區(qū)域概況

滑坡位于宜良縣北羊街谷地邊緣，總體地形西高東低，地形坡度25°～50°，屬剝蝕中山滑坡地貌，由于村莊建房、修路的開挖，在村莊內(nèi)及后緣形成不同標(biāo)高的臺階，總體呈階梯狀，臺階高3～5m，個別陡坎高約6m，陡坎角度多近于直立，陡坎方向與坡向基本一至。橫山村滑坡厚約8.50m，長135m，寬90m，體積約103275m3�；�坡屬“淺層中型推移式土體”滑坡。

3.2 滑坡特征

滑體物質(zhì)為第四系殘坡積層粘土、粉質(zhì)粘土及含角礫碎石粘土、粉質(zhì)粘土組成，揭露厚度8.20m，呈褐紅色、褐黃色為主，稍濕-濕、可-硬塑狀，結(jié)構(gòu)松散，上部土質(zhì)較均勻，含少量角礫、碎石；下部土質(zhì)不均勻，含角礫20～30%。

滑帶為土巖結(jié)合面，即粉質(zhì)粘土與強-全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖的結(jié)合面，呈淺黃、褐黃色夾雜褐紅色，稍濕～濕、可塑狀，局部夾雜角礫碎石，土質(zhì)稍均勻�；�床主要為強-全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、強風(fēng)化細砂巖和中風(fēng)化砂泥質(zhì)灰?guī)r組成。巖心以碎塊狀居多，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石總體較破碎，全～強風(fēng)化。

滑坡區(qū)地層連續(xù)性較好，巖體裂隙發(fā)育，滑坡區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)斷裂、褶皺等構(gòu)造。水文地質(zhì)條件簡單，滑坡區(qū)內(nèi)及周邊無泉水出露。抗震設(shè)防烈度為Ⅷ度，設(shè)計基本地震加速度值為0.30g。

3.3 滑坡區(qū)預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計

根據(jù)穩(wěn)定性計算，該滑坡天然狀態(tài)下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但在降雨、地震等不利條件下，該滑坡處于欠穩(wěn)定～不穩(wěn)定狀態(tài)，綜合現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，該滑坡極易于發(fā)生在此失穩(wěn)破壞，失穩(wěn)后對橫山村造成危害，其后果較嚴重。

結(jié)合現(xiàn)場地形及滑坡推力的計算，選擇在滑坡區(qū)的前緣及中部設(shè)置4排預(yù)應(yīng)力錨索，錨索長度14.0m～18.0m，錨索傾角均為25°，孔徑為150mm，具體詳見圖1，預(yù)應(yīng)力設(shè)計圖。

錨索采用高強度，低松馳φ15.20鋼絞線制作，鋼絞線強度1860Mpa；錨具采用QM15-5型預(yù)應(yīng)力錨固體系，錨索的設(shè)計抗拔力為600KN。壓漿材料使用P.O42.5級普通硅酸鹽水泥，注漿用0.45～0.50的純水泥漿。

3.4 施工后治理效果

在選擇工程手段時，要充分考慮滑坡的特征、地形條件、施工條件等，因地制宜，防治措施以錨索框格梁位主，截排水措施為輔。結(jié)合實際地形、地層巖性、滑坡地質(zhì)災(zāi)害分布情況合理布設(shè)防治工程，以便發(fā)揮防治工程的最大作用，治理后的效果保持原地形地貌，可以在坡面上種植植物，恢復(fù)植被滑坡。已經(jīng)經(jīng)歷了兩個水文年，從后期監(jiān)測的結(jié)果看，滑坡未見變形，治理效果較好。

4 結(jié)語

相對于傳統(tǒng)的滑坡治理技術(shù)預(yù)應(yīng)力錨索裝置在經(jīng)濟性、安全性上都有較強的優(yōu)勢，通過幾十年的滑坡治理技術(shù)來看，滑坡技術(shù)經(jīng)歷了多個技術(shù)發(fā)展階段直到目前的預(yù)應(yīng)力錨索滑坡系統(tǒng)。雖然目前預(yù)應(yīng)力錨索滑坡治理技術(shù)還沒有得到大面積的應(yīng)用，但是可以預(yù)見在該技術(shù)具有經(jīng)濟性、安全性基礎(chǔ)上必將得到大范圍的推廣與應(yīng)用。并且隨著我國科學(xué)技術(shù)的進一步發(fā)展與進步，多種方式協(xié)同性地滑坡治理與監(jiān)測技術(shù)必將為我國滑坡的治理與監(jiān)測提供更多的技術(shù)途徑，保障滑坡區(qū)人們的生命與財產(chǎn)的安全。

參考文獻

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