吉林市龙潭山山城水牢抢险加固工程设计
（辽宁省有色地质一〇一队有限责任公司，辽宁 抚顺 113006）摘 要：近年来边坡稳定问题越来越突出，如何在建设过程中有效评判、预测边坡稳定性，并制定合理的防护方案，已成为工程技术人员关注的一个热点课题。由于不良地质状况影响，作为山城最重要的建筑“水牢”（蓄水池）一侧的石块砌筑已经严重变形，局部已经坍塌，基于此，本文主要对龙潭山山城的“水牢”（蓄水池）进行保护加固设计分析。
关键词：龙潭山山城；水牢抢险加固；工程设计1、“水牢”概况
“水牢”又名“龙潭”，位于山城西北隅的最低处，龙潭山因此而得名。所谓“水牢”，实为蓄水池。池呈圆角“凸” 字形，长 52.8 米，宽 25.75 米，最深处 9.08 米。池南壁中间向外凸出 2.05 米，突出部分长 14.06 米。池东、西、北三壁用长 40 厘米、宽 20 厘米、厚 30 厘米许的凝灰岩块石和花岗岩石砌筑。池壁从上到下向内潜入呈阶梯状，共分三阶，阶宽 20～30 厘米。南壁从池沿向下约 1 米为直立岩壁，再向下则借山岩的倾斜面用不规则花岗岩块石平铺，呈 45 度斜坡直达池底。在北壁东端距池沿 1 米处，有一石砌泄水洞，洞内狭外宽，通向墙外，可使过多的池水由此溢出。池中的水，主要是由山上的雨水或雪水积成，也有少量的地下水不断地从池底石缝中渗出，因此池水终年不竭，并总能保持一定的水位，通常可蓄水近万立方米。在蓄水池的西缘，有凝灰岩铺砌的石阶三十级，阶宽 2 米，每阶高 30 厘米左右，可由高处下到蓄水池边，石阶当为水池的附属建筑。
2、针对本工程的设计
2.1、总体设计
本期设计全部为土质边坡的加固工程，根据工程地点的不同分别进行设计。
2.1.1、根据“水牢”周围地形及现场实际情况，本次设计对“水牢”东南侧甬路外侧的挡土墙后部土体，采用钻孔压浆桩及连系梁配合锚索的支护方式进行加固。对于池壁与挡土墙之间的土体采用钻孔压浆桩及连系梁加固。
2.1.2、对于山城城墙，采用木质锚杆加固，坡面试验性喷涂与城墙原土性状一致的材料覆盖加固表面，防止雨水冲刷，并保持城墙断面的原貌。
2.1.3 边坡力学参数
根据吉林市勘测设计院提出的《龙潭山山城水牢抢险加固工程勘察报告》，具体参数如下表：
岩土名称 重度（KN/m
3 ）
粘聚力（kPa） 内摩擦角（゜） 备注
凝灰岩 27.0 - -
碎石土 20.0 5 15 直剪(固结快剪)，为自然状态下杂填土 19.0 3 10 直剪(固结快剪)，为自然状态下2.3、各个设计地点的稳定性分析
2.3.1“水牢”
对于“水牢”，根据《滑坡防治工程设计与施工技术规范》
（DZ/T0219-2006）本工程属于Ⅲ级防治工程，由于危机国家级文物保护单位的文物本体，故提高一级按Ⅱ级防治工程设计，工况Ⅳ确定安全系数。本工程采用钻孔压浆桩属于微型桩，采用抗剪断安全系数进行设计。
由于“水牢”东南侧池壁局部已经坍塌，岸边甬路也有部分路段出现张拉裂隙，可以推知此处边坡处于暂时稳定—变形状态：
此时边坡稳定系数 K 取值为：K=1.00～1.05，本设计取值 K=1.00，可反求出单位宽度上池壁对边坡的最大反力 Nf。
图 边坡计算模型
经计算得：锚索按 2.0m 间距布设，其轴向拉力设计值取值为300kN，锚固体与地层的锚固长度与预应力钢绞线与锚固体的锚固长度分别为 3.05m 和 1.37m，根据规定岩石锚索的锚固段长度不应小于 3m，且不宜大于 55D，取 4m。预应力锚索采用 3 根Фe15.2 预应力钢绞线，成孔孔径 130mm，倾角 15゜～20゜。锚固段为强～中风化凝灰岩，自由段长度应进入滑动面以内 1000mm；自由段锚索加套软塑管，锚索头部伸入φ42 无缝钢管内，再用液压挤压器压紧锚索便于投入孔内。注浆材料选用水：灰：砂=0.45：1：1 的水泥砂浆灌注，其强度等级不小于 M30；待水泥砂浆体（锚固体）达到设计强度后方可进行施加预应力，施加预应力值为设计值的 60%。
钢筋混凝土连系梁及抗滑桩的构造设计，按《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）及《建筑桩基技术规范》（JGJ94—2008）的相关规定计算。
由于本工程采用钻孔压浆桩属于微型桩，采用抗剪断安全系数进行设计，故只通过抗滑桩的抗剪设计值来进行构造设计。
经计算，本次设计的钻孔压浆桩成孔孔径为 150mm，钢筋笼采用3 根 HRB335Ф16 钢筋为主筋，Q235φ8@200mm 钢筋为箍筋螺旋绑扎，主筋保护层为 30mm。压浆桩进入基岩中的的嵌固深度为桩长的 1/4。
压浆桩共布设两排间距为 0.6m，同排桩间距也为 0.6m，两排交错布设。
压浆桩骨料选用 5～15mm 卵(碎)石；注浆水灰比为 0.5～0.7：1，选用P.O42.5 级水泥配制，要求桩身强度等级达到 C20 以上；一次注浆后，要求至少在初凝前补浆两次以上。对于桩顶连系梁，其宽度 900mm，高度为 300mm，砼强度等级为 C25。主筋采用 6Φ16，箍筋为φ8@200，主筋保护层为 30mm。
对于“水牢”北侧与东侧岸边甬路部分的土体加固措施为钻孔压浆桩配合桩顶连系梁联合支护，其设计结构与甬路边挡土墙外侧压浆桩一致，此处连系梁需埋入地下，具体深度根据铺设甬路的片石厚度确定。待施工完毕后甬路须恢复原貌。
“水牢”的“凸”字的两个内凹角处及东南角垮塌部分，残留部分拆除后按原形制恢复，对于“凸”突出部分的起鼓开裂部分根据破坏程度采用拆除重砌或者保留的处理方式。恢复重砌采用长 40 厘米、宽 20 厘米、厚 30 厘米许的凝灰岩块石和花岗岩石砌筑。
3、结语
综上所述，边坡加固施工质量直接影响到蓄水池施工。边坡加固施工操作比较复杂，做好施工技术之前必须详细了解边坡具体地质情况，预防施工中边坡出现滑坡或者坍塌等情况，通过全方面、整体性的勘查施工，保证边坡的稳定性。
参考文献：
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