秦巴山区是地质灾害频发区, 不同规模大小的滑坡体威胁着当地居民的生产、生活安全, 因此对滑坡体的治理受到广泛重视。不少学者和研究机构对滑坡体的分布规律和形成机理进行了研究^[1,2,3]。本研究从施工技术的角度介绍滑坡治理作业工法, 具有理论与实践意义。

牟牛沟滑坡体位于陕西省商洛市柞水县乾佑镇乾佑河西岸牟牛沟的山体陡坡之上, 为岩质崩塌体, 由风化破碎花岗岩组成, 临空面上岩石被节理裂隙切割成碎块状, 偶有掉块发生。崩向200°, 坡度70°, 崩塌体宽90m, 最大高度10m, 平均厚3m, 体积2 700m³, 属于小型岩质崩塌。工程措施主要包括格构式锚杆挡墙90m, 1 080m², 浆砌石挡墙364m (先期已经完成) , 如图1所示。

柞水县处于秦岭褶皱系腹部, 横跨礼县—柞水华力西褶皱带 (113) 和南秦岭印支褶皱带, 区内构造变形由2条边界控制性断裂唐藏—商南深大断裂 (F1) 和山阳—风镇深大断裂 (F2) 控制, 其距离治理工程场地较远, 另外, 本区内北西向及北东向断层发育。有1条北西向逆断层从治理区场地东侧约3km处通过。

地层主要为第四系全新统人工堆积层, 第四系全新统崩积层 (碎、块石) 、第四系全新统冲洪积层 (砂、砾、漂、卵石) 、第四系全新统残坡积层 (粗砂、含碎石粉质黏土、块石) 、第四系全新统崩坡积层 (碎石、块石) 、泥盆系中统牛耳川组板岩和印支期二长花岗岩。

乾佑河自北向南流过, 河流平缓。牟牛沟沟谷深切, 呈“V”形, 沟长约1km, 上游段沟底较窄, 沟底坡降20%～35%, 宽25～40m, 沟底坡降5%～15%, 集雨面积0.32km², 为季节性流水沟。降水集中在7、8、9三个月, 年降水量在740mm左右。

滑坡体西侧为切割较深的沟壑, 滑坡体下部为已经施工的浆砌石挡土墙, 高度7～10m。东侧为浆砌石挡土墙构成的临时用地。南北两侧均为施工临时用地, 场地平坦。有“Z”字形道路可通往施工的临时场地。所以施工方案设计仅考虑滑坡体对施工的不利影响。

参照规范^[4,5], 并根据滑坡体的特征、工程地质条件、施工环境, 经过比较分析, 通过ANSASY软件模拟, 确定滑坡体的防治方案。

1) 设计格构式锚杆挡墙格构式锚杆挡墙长90m, 防护面积1 080m², 设计要求在清理坡面后座于已施工的挡墙之上, 具体内容包括横梁、竖肋、锚杆制安及框格绿化等;横梁与竖肋宽0.4m, 厚0.4m, 均嵌入坡体22cm, 横梁与1道竖肋钢筋绑扎浇筑, 框架空格内采用植被生态袋绿化。格构框架护坡中横梁与竖肋混凝土均选用C30。格构框架中横梁、竖肋交叉处设锚杆, 为1根直径32mm螺纹钢筋制作形成, 顶部及底部1排锚杆长8m, 中部锚杆长6m, 110mm孔径, M30水泥砂浆灌注, 如图2所示。

2) 设置被动防护网 在格构挡土墙上部设置1道被动防护网拦截自山坡上坠落的滚石。将钢柱镶嵌在基础混凝土中, 以钢柱、拉锚绳、支撑绳和柔性防护网等为要素, 实现被动防护系统功能。

1) 搭设脚手架 工程选用立杆式脚手架, 脚手架立杆的纵距一般为1.2～1.8m;横距一般为0.9～1.5m。

2) 坡面清理 将坡面的松散碎石、枯枝树木清理干净, 对坡面进行修整。包括清危及坡度修整, 坡度一般不大于1∶0.4。

1) 工艺流程 锚杆成孔-锚杆制安-锚固注浆-钢筋制安-C30框格混凝土浇筑。

2) 量测锚杆孔位 尽可能在低凹处选定锚杆孔位, 直径不小于12mm的带弯钩的钢筋锚杆。孔位之间距离为2 500mm×2 500mm, 如图3所示, 采用钎孔钻成孔。按照设计深度钻凿锚杆孔并清孔, 孔深应该大于设计锚杆长度5～10cm, 孔径不小于42mm, 锚杆尽可能垂直坡面, 且与水平面的夹角不小于15°;在地层松散破碎而不能成孔时, 采用断面尺寸不小于0.4m×0.4m的C15混凝土基础置换不能成孔的岩土段。

3) 锚杆制作安装 用高压吹孔, 将制作好的32螺纹钢筋插入锚孔中, 设置钢筋定位器, 保证锚杆保护层厚度不低于50mm, 人工缓慢将锚杆放入孔内, 并作好检查验收。

4) 锚固注浆。注浆作业从孔底开始, 采用水灰比0.45～0.50的纯水泥浆 (M30水泥浆) 锚固, 以孔口不再排气且孔口浆液溢出浓浆作为注浆结束的标准, 确保浆液饱满, 在进行下一道工序前注浆体养护不少于3d。

5) 框架梁、竖肋制安 先施工竖梁钢筋, 并于节点处预留横梁钢筋, 竖梁安装后再安装绑扎横梁钢筋。在安装钢筋之前, 清除坡面浮渣, 并在底部铺一层1∶3水泥垫层, 并将锚杆端部与节点焊接。

6) 支设模板 由于坡面高低不平, 故而采用木模板, 按照尺寸进行拼装。做到接缝严密、尺寸正确;立模板之前检查钢筋骨架的工程质量。

7) 浇筑混凝土 工程场地交通条件好, 采用商混浇筑。浇筑中, 边浇筑混凝土边振捣, 依照规范进行, 自下而上顺次浇筑。

8) 生态袋绿化 待到格构框架挡土墙施工结束后, 将土壤装入袋子中, 安放在格构框架中, 堆砌放平, 然后在盛放袋子的土壤中植入草籽。

植生袋绿化是依据特定的生产工艺, 把草种、肥料、保水剂等按一定密度定植在可自然降解的无纺布上。因其使用简单方便、植物出苗率高、坡面绿化效果持续稳定, 已普遍被山体绿化工程业主认同^[6]。

1) 选用生态袋 生态袋的规格为600mm×350mm, 由聚丙烯人造纤维成网的高强度平面稳定材料。

2) 选取原料 草籽选用黑麦、高羊茅, 紫灰槐等, 将草籽与含草炭10%左右, 复合肥10%左右的种植土, 按照比例附着在2层可降解的纸之间, 纸下垫有满足植株幼苗期生长的土壤与肥料。

3) 装试样 给生态袋装试样, 装袋后规格为550mm×300mm×140mm。

4) 安装生态袋 将格栅框架底部垫铺碎石, 将装袋后的生态土填入格栅框架内, 每个格栅框架全部填满生态袋。

施工后的边坡具有可植被覆盖的表面, 使开挖的坡面达到绿化的效果, 形成自然生态边坡, 对边坡塌方等具有很强的防护和稳定作用。

1) 结合现场实际地形对锚杆进行测量定位 1系统走向尽可能为水平直线, 必须避开较大的地形起伏。当系统走向不是直线时, 应根据其走向变化情况设计增加下拉锚绳, 或中间加固拉锚绳;2当系统走向偏离水平面超过3°时, 应根据其走向变化适当设计增加柔性网的使用量;柱间距标准值为10m, 必要时可在保持系统走向总长度和各分段长度不变的前提下, 可在8～12m范围内进行调整;3钢丝绳锚杆位置由其与相邻基座间的水平距离确定, 该距离标准值取决于系统高度, 必要时有10%的调整量, 需注意的是除上拉锚杆以外的所有锚杆均不得位于上坡侧。

2) 按设计钻凿孔径不小于42mm的锚杆孔或开挖基坑至基岩而尚未达到设计深度时, 则可在基坑内的锚孔位置处钻凿锚杆孔, 待锚杆插入基岩并灌浆后才灌注上部基础混凝土。

3) 锚杆 孔内插入锚杆并灌不低于M20的水泥砂浆或者水灰比0.45～0.50的纯水泥浆, 或者基坑内预埋锚杆并浇筑不低于C15的基础混凝土 (亦可在浇筑基础混凝土后钻孔安装锚杆) 。

4) 基座安装 将基座套入地脚螺栓并拧紧螺母, 用1个弓形卸扣和1个D形卸扣将下支撑绳导引钢轮安装到基座上。

5) 钢柱及拉锚绳安装 1将钢柱顺坡向上放置并使钢柱底部位于基座处, 其安装后的下坡侧面朝上;用1个弓形卸扣和1个D形卸口将上支撑绳导引钢轮安装到柱顶上;2用一个弓形卸扣将两根上拉锚绳的一端与住顶连接;3将各拉锚绳的另一端与对应的钢丝绳锚杆连接并用绳卡暂时固定;4钢柱底部插入基座中, 插入连接锚杆并拧紧, 将钢柱另一端缓慢抬起直至其倾向下坡侧。

6) 通过拉锚绳的收放按设计调整钢柱方位, 之后即可用绳卡将拉锚绳与钢丝绳锚杆紧固连接 (本设计中拉锚绳和支撑绳的紧固绳卡数量均为4个, 绳卡间距宜为钢丝绳直径的6～7倍, 其U形螺栓应位于尾绳段一侧) 。

7) 用一个弓形卸扣将U形消能件的一端连接到侧拉、分段处中间加固和上支撑绳端部拉锚锚杆上。

8) 用手张紧边垂绳后, 用1个弓形卸扣和1个限位绳卡将边垂绳的中下部连接到端部基座上并紧固绳卡螺母。

9) 支撑绳安装1用一个弓形卸扣将支撑绳的挂环端与已连接到钢丝绳锚杆或分段柱顶上的U形消能件连接, 从端柱或有分段时的分段钢柱处开始将绳穿过导引轮槽和导引管, 到下一钢柱处重复该过程直到另一端柱或分段钢柱为止;2张紧上支撑绳使其下垂量不超过柱间距的3%, 并将其尾绳端与已连接到钢丝绳锚杆或分段处柱顶的对应U形消能件连接。

10) 柔性网的连接1解开柔性网捆扎带并抽出导引管;横向拉动展开柔性网片, 调整所有网片确保其均已完全展开;譺) 张紧下支撑绳并将其尾绳端与已连接到另一侧拉锚杆或分段处中间加固拉锚锚杆的对应U形消能件固定连接;2从端部网孔开始将网片两端未穿插支撑绳的网孔分别用4个环形卡每隔1个网孔与支撑绳连接;柔性网片间相邻的边沿网孔均分别用1个弓形卸扣连接;系统端跨网片每1个外侧边沿网孔均分别用1个弓形卸扣与边绳连接。

对滑坡体的形成机理进行分析, 采用“格构锚杆挡土墙+植被生态袋绿化+被动防护网”综合技术, 在已有浆砌石挡墙基础上, 进行护坡工程工法施工, 取得良好效果。该技术的实用性体现在如下几点。

1) 滑坡体采用格构式锚杆挡墙依靠锚固在岩层内锚杆的水平拉力以承受土体侧压力, 与其周围岩土体牢固黏结形成的复合体, 起到防治滑坡体滑动的目的。采用格构式结构, 既减少了材料消耗, 又达到设计要求。

2) 格构框架空格内采用植被生态袋绿化该生态袋绿化, 可替代石料, 水泥等材料, 不仅可大幅降低工程成本, 还具有可被植被覆盖的表面, 使开挖坡面达到绿化效果, 具有透水不透土的过滤功能, 这样形成的边坡具有高透水性, 对土体流失, 局部泥 (土) 石流, 边坡塌方等具有很强的防护和稳定作用。

3) 采用被动防护网方案能有效拦截山坡上的滚石, 为创造良好的人居环境发挥保障性的作用。