高边坡加固的设计方法

高边坡加固的设计方法（精选九篇）

高边坡加固的设计方法 篇1

1 高边坡的地质现象

高边坡是将地质体的一部分改造成人为工程, 其稳定性受控于地质条件和人为改造的程度, 设计的边坡只有在符合岩土体的地层岩性、结构、构造及强度特征时才能保持稳定, 否则就会发生变形, 变形过大时则会产生病害。

高边坡病害按病害体形成的时间以及与边坡工程的关系分有两种情况:一是在边坡工程开控之间就已存在的老的斜坡病害, 因边坡工程活动而复活, 如老滑坡的复活等;二是在边坡工程活动中, 主要由于边坡工程的开挖等原因引发的新的边坡病害问题, 即新生的边坡病害问题, 包括开挖边坡引起的坍塌、崩塌、滑坡等;按变形性质和机制分有:坍塌、滑坡、崩塌、错落、倾倒;按变形范围和规模分有:坡面变形、边坡变形和坡体变形。

2 高边坡的破坏形式种类

高边坡的变形破坏类型有多种, 按其变形规模和范围可分为坡体变形、边坡变形和坡面变形。

2.1 坡体变形

边坡所在山体或斜坡体工程地质条件较差, 有不良坡体或岩体结构, 还有贯通且延伸度长的倾向临空的不利结构面或软弱夹层, 地下水发育, 影响范围深。边坡高度较高时, 会产生规模较大的滑坡、崩塌、错落和坍塌等坡体整体失稳变形, 其范围常超出边坡范围。

2.2 边坡变形

在边坡范围内, 工程地质条件较差或含水量高, 或有倾向临空的不利结构面, 变形破坏可以是一级或数级边坡的变形, 但破坏深度一般小于等于6-7米, 在边坡内会发生如坍塌、浅层滑坡、局部楔形体滑动等病害。

2.3 坡面变形

坡体边坡自身是稳定的, 但坡面在外界因素作用下, 会因剥蚀、风化、冲刷等产生坡面变形, 如碎落、剥落、落石、溜坍、冲沟等, 破坏深度一般为坡体表层1M-2M范围内。

对于坡体的变形, 结合坡形、坡度设计, 必须采取工程支挡措施;对于边坡变形, 采用改变坡形、坡度或做一些加锚杆框架、加设排水孔等一般加固及排水措施, 即可防止病害的发生及变形规模的进一步加大, 对于坡面变形, 只需采取防护措施即可防止。

3 高边坡的加固途径与方法

3.1 预应力氏索框架加固法

所谓预应力锚索框架加固法, 是在现浇钢筋混凝土锚固护坡的基础上, 预先制作好预应力混凝土框架或组装好钢筋笼, 然后在现场喷射混凝土, 达到加固边坡的目的。

预应力锚索框架是随着锚固技术发展起来的。20世纪90年代, 日本在现浇钢筋混凝土锚固护坡的基础上, 应用了P C格构锚固工法和Q&S框架工法。前者由预制预应力混凝土框架和灌浆锚索组成, 它将传统的现浇四菱锥台式锚墩结构改为预制应力混凝土构件;后者是把预先在工厂加工组装好的矩形钢筋笼, 按矩形或菱形布置于边坡上, 然后在钢筋笼上喷射混凝土。受PC格构锚固工法和Q&S框架锚固工法的启发, 结合我国工程技术发展水平和条件, 自上世纪9 0年代开始, 我国大量应用现浇式预应力锚索框架结构, 随着我国交通事业的发展, 高等级公路边坡病害问题渐显突出, 预应力锚索框架在公路高边坡的治理中发挥了越来越重要的作用。

3.2 预应力锚索加固法

预应力锚索加固是通过锚固在坡体深部稳定岩体上的锚索将力传给混凝土框架, 由框架对不稳定坡体施工加一个预应力, 将不稳定松散岩体挤压, 使岩体间的正压力和摩阻力大大提高, 增大抗滑力, 限制不稳定坡体的发育, 从而起到加固边坡, 稳定坡体的作用。在锚索孔内进行高压注浆, 使浆注填充锚孔周围坡体内的裂隙, 提高坡体的整体稳定性。

3.3 预应力锚索抗滑桩加固法

抗滑桩一般结合排水工程使用, 主要有钻孔钢筋混凝土灌注桩和钻孔钢管注, 而目前主要使用排架桩、钢架桩、椅式桩墙、改变了抗滑桩的受力状态, 节省了材料。

锚索抗滑桩比普通抗滑桩有明显优势, 锚索抗滑桩在单桩顶部加锚索锚固于滑面以下稳定地层, 在桩的顶部或上部施以横向拉力, 这样桩的弯矩大大减少, 因而截面尺寸和埋深也大大减少, 从而改善抗滑桩的受力状况, 一些研究表明, 锚索抗滑桩较普通抗滑桩受力可减小3 0%-5 0%, 具有明显的经济优势。

预应力锚索抗滑桩板墙在高喧坡治理中, 与其他支挡结构相比具有许多优点, 设计理论和工程实践日趋成熟, 具有广泛的用途, 特别适用于工程环境要求较高的高速公路。

3.4 压力分散型锚加固法

压力分散型锚是近年来发展起来的一项新技术, 其克服了拉力型预应力锚索承载力与锚固段长度非线性增长、粘结应力峰值突出、防腐性能较差等性能缺陷, 形成了具有独特传力机制和良好工作性能的单孔复合锚固体系, 采用独特的结构构造和施工工艺, 将锚索锚固段受到的集中拉力分散为几个较小的压力区, 分部段作用于较短的锚固体上, 使锚固体与周围岩土的粘结应力峰值大幅降低并较均匀地分散到整个锚固段长度上, 从根本上充分发挥了岩土的抗剪强度, 显著地提高了锚索的承载能力, 因为压力分散型预应力锚索的灌浆体由受拉改变受压状态, 灌浆体不易开裂, 有利于锚索体的防水、防腐。

3.5 SNS柔性防护技术

SNS是一种采用柔性拦石网防护技术, 利用钢绳作为主要构成部分来防护高喧坡危岩危害的柔性安全网防护系统, 其柔性和高强度更能适应于抗击集中荷载和高冲击荷载, 对于坡度较陡的高能量崩塌落石, SNS钢绳网系统是一种理想的防护方法。

结束语

高边坡工程易发生失稳灾害, 在进行加固方法的选择时, 需要正确分析边坡失稳机理, 准确评价其稳定性, 合理地进行下滑力的计算, 这是选择加固设计方法的关键。因此, 在进行加固设计时, 首先要结合工程所处的地质环境, 分析高边坡可能出现的破坏情况, 然后结合工程特点, 提出相应的加固方案, 最后综合考虑施工方法和经济条件选择便于实施的加固方案。

参考文献

[1]赵明阶, 何光春.边坡工程处治技术[M].北京;人民交通出版社.2003

[2]李德芳, 张友良, 陈从新.边坡加固中预应力锚索地梁内力计算[J].岩土力学.2000, 21 (2) ;170-172

[3]岩土工程锚固技术手册[M].北京:人民交通出版社.2004

高边坡加固的设计方法 篇2

某工程高边坡道路拓宽改造加固的设计及施工

结合具体工程实例,介绍了高边坡路基加固方案的设计,即锚桩式挡墙和土钉喷锚结构,论述了该高边坡道路拓宽加固施工的过程,得出了该道路拓宽改造技术经济效果显著的结论.

作 者：陈荣节 CHEN Rong-jie  作者单位：江苏华东建设基础工程有限公司,江苏南京,210007 刊 名：山西建筑 英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE 年，卷(期)： 35(4) 分类号：U418.8 关键词：高边坡   道路   加固   设计   施工  

土质边坡加固设计方法及其应用研究 篇3

关键词：土质边坡,预应力锚杆,排桩

1 工程概况

某小区项目因场地平整,南面与电力局家属区形成7.0～15.8m左右的边坡,在ABC段为挖方区,CD段为填方区(图1),电力局在该段采用浆砌片石挡墙进行防护,但挡墙基础埋深较浅。2011年4月23日CD挡墙下开挖土方,2011年4月24日,CD段发生垮塌。

2 边坡加固设计方案

2.1 填土注浆加固

坡顶部分建筑物基础埋深2～7m,基底以上为填土,填土厚2～8.5m。为改善其力学性质,对该深厚填土采用纯水泥浆(水泥为32.5R普通硅酸盐水泥)注浆处理,注浆浆液水灰比0.4～0.5,注浆压力约0.5MPa,注浆管平面按3m×3m网格布置,注浆管采用直径50mm,厚3.5mm,深度进入泥质页岩1m。注浆范围:CD段,从坡顶往内16～17m。

2.2 预应力锚杆支护

ABC段上部有少量的填土,坡面以强风化的泥页岩为主,已采用锚杆混凝土面板进行支护。本设计增加4排预应力锚杆,锚杆水平间距1.6m,竖向间距3.2m,锚杆直径28mm,HRB400级钢筋,锚孔直径130 mm,浆体采用纯水泥浆,浆体强度M30。坡顶挡墙可见有裂缝,局部向外倾斜,在挡墙顶下1.2m处增加一道锚杆对挡墙进行加固,锚杆水平间距1.6m,锚杆间采用混凝土梁连接。

2.3 排桩支护

CD段已垮塌,采用单排桩支护,人工挖孔方桩,尺寸为1200 mm×1200 mm,间距2000mm嵌固深度7.0m,桩后填土分层夯实,夯实系数大于0.90,在地面和桩顶位置各设一道1200mm×500 mm和1200 mm×500 mm的连梁,在地梁面设排水孔。桩顶3.0m下加一卸荷板,尺寸为4000mm×300mm,C25混凝土,双层双向钢筋。墙后填土应进行分层夯实处理,夯实系数大于0.9。

3 稳定性计算与分析

3.1 ABC段

工程地质揭示出的资料表明,边坡上部岩体尽管含一定比例的碎石块,但基本属于土质。基于上述实际状况假定边坡呈圆弧形破坏。

计算采用圆弧稳定分析方法中的瑞典条分法,条分法的土条宽度为1m,不考虑边坡外侧静水压力,不考虑地震因素。

算出最不利滑动面:滑动圆心(-0.937,13.112)m,滑动半径为13.155 m,滑动安全系数为1.129,总的下滑力为1495.480kN,,总的抗滑力为1 689.067kN,土体部分下滑力为1495.480kN,土体部分抗滑力为1 533.010 kN,筋带在滑弧切向产生的抗滑力为126.338kN,筋带在滑弧法向产生的抗滑力为29.719kN。整体稳定验算满足:最小安全系数为1.129大于1.000,说明ABC段加固后边坡达到稳定。ABC段详细计算如图2,力学参数见表1。

3.2 CD段

墙身尺寸:桩总长为14.000 m,嵌入深度为7.000 m。采用m法计算桩身内力。整体稳定验算,最不利滑动面:圆心(-1.52727,-1.50000)m,半径为12.83483m,安全系数为2.719,总的下滑力为846.047kN,总的抗滑力为2 300.224kN,土体部分下滑力为846.047kN,土体部分抗滑力为2300.224kN,筋带的抗滑力为0.000 kN。整体稳定验算满足:最小安全系数为2.719大于1.250,说明CD段加固后边坡达到稳定。CD段详细计算如图3。

4 施工要求与注意事项

4.1 施工要求

锚杆成孔,锚索平面布置与相应道路正交,孔径130mm,锚杆钻孔进入塌孔段采用钢套管或UPVC套管跟进作业。喷射混凝土分两次喷射,喷射时喷头与受喷面保持垂直,距离宜为600～1000 mm;喷射混凝土终凝2h后,应喷水养护。钢筋网应在喷射一层混凝土后铺设,钢筋保护层混凝土厚度不小于20d。锚杆注浆浆液采用纯水泥浆(水泥为32.5 R普通硅酸盐水泥),采用二次注浆工艺,一次注浆浆液水灰比0.40～0.50,常压注浆(0.50～0.80 MPa),二次注浆浆液水灰比为0.45～0.55,注浆压力为1.50～3.00 MPa。

4.2 注意事项

(1)锚杆抗拔试验,可外焊高强度螺杆,搭接长度大于45 d。

(2) CD段注意填土分层夯填,夯实系数大于0.90,在墙底注意留排水孔。

(3)填土区采用粘土夯填封闭。

(4)雨水及污水排水系统与挡墙加固同时恢复,有组织进行排放。

5 边坡监测

边坡的监测频率在施工过程中为1次/7 d,边坡完工后1次/30 d,若遇到险情及特殊情况,应加密监测频率。监测结果表明,边坡表层位移较小,锚索张拉规范,所测出的锚索拉力满足设计要求。由于该边坡工程经过处治,有效地防止了边坡位移的发展,经过观测边坡处于稳定状态。边坡监测参数详见表2。当监测项目的变化速率达到表中规定值或连续3d超过该值的70%,应报警。

6 结束语

本文对土质边坡分段进行加固设计。

分别采用预应力锚杆加固、排桩支护加固。通过对边坡稳定性计算、分析,加固后的土质边坡满足最小安全系数的要求。按照本设计进行施工后,边坡的变形和周围建筑物的沉降均在安全允许的范围之内,为以后类似的边坡加固工程设计和计算依据提供借鉴。

参考文献

[1]赵晓彦,张京伍,梁瑶,等.花岗岩类土质边坡主被动组合锚固设计方法[J].岩石力学与工程学报,2013,32(3):633-639.

[2]唐朝晖,柴波,刘忠臣,等.填土边坡稳定性的可靠度分析[J].地球科学(中国地质大学学报),2013,38(3):616-624.

[3]刘晓,唐辉明,熊承仁.边坡动力可靠性分析方法的模式、问题与发展趋势[J].岩土力学,2013,34(05):1217-1234.

[4]常来山,陈思玮,李绍臣,等.平朔矿区露井联采边坡岩体采动损伤规律研究[J].煤炭工程,2015,47(1):95-97+100.

[5]宋维胜,李江腾.几何参数和强度参数对边坡三维稳定性的影响[J].中南大学学报(自然科学版),2013,44(4):1634-1638.

[6]周创兵.水电工程高陡边坡全生命周期安全控制研究综述[J].岩石力学与工程学报,2013,32(6):1081-1093.

[7]舒苏苟,龚文惠.考虑参数空间变异性的边坡模糊随机可靠度分析[J].华中科技大学学报(自然科学版),2014,42(9):93-97.

[8]郑光,许强,杜宇本.高陡岩质桥隧工程边坡稳定性评价及工程支护措施[J].成都理工大学学报(自然科学版),2011,38(4):430-437.

[9]李典庆,蒋水华,周创兵,等.考虑参数空间变异性的边坡可靠度分析非侵入式随机有限元法[J].岩土工程学报,2013,35(8):1413-1422.

[10]牛季平.深基坑支护工程的事故分析与加固[J].建筑技术,2014,45(7):650-653.

水利水电工程高边坡的加固与治理 篇4

边坡稳定问题是水利水电工程中经常遇到的问题。边坡的稳定性直接决定着工程修建的可行性，影响着工程的建设投资和安全运行。

我国曾有几十个水利水电工程在施工中发生过边坡失稳问题，如天生桥二级水电站厂区高边坡、漫湾水电站左岸坝肩高边坡、安康水电站坝区两岸高边坡、龙羊峡水电站下游虎山坡边坡等等。为治理这些边坡不但耗去了大量的资金，还拖延了工期，成为我国水利水电工程施工中一个比较严峻的问题，有的边坡工程甚至已经成为制约工程进度和成败的关键。我国正在建设和即将建设的一批大型骨干水电站，如三峡、龙滩、李家峡、小湾、拉西瓦、锦屏等工程都存在着严重的高边坡稳定问题。其中三峡工程库区中存在10几处近亿立方米的滑坡体，拉西瓦水电站下游左岸存在着高达700m的巨型潜在不稳定山体，龙滩水电站左岸存在总方量1000万m倾倒蠕变体等。这些工程的规模和所包含的技术难度都是空前的。因此，加快水利水电边坡工程的科研步伐，开发出一套现代化的边坡工程勘测、设计、施工、监测技术，已经成为水利水电科研攻关的重大课题。

高边坡的地质构造往往比较复杂，影响滑坡的因素也很多，因此，我国广大水电科技人员在与滑坡灾害作斗争的过程中，不断总结经验教训，积极开展科技攻关，总结出了一整套水电高边坡工程勘测、设计和施工新技术，成功地治理了天生桥二级、漫湾、李家峡、三峡、小浪底等工程的高边坡问题。本文仅就水利水电工程岩质高边坡的加固与整治措施作一简要介绍。

1、混凝土抗滑结构的应用

1.1 混凝土抗滑桩

我国在50年代曾在少量工程中试用混凝土抗滑桩技术。从60年代开始，该项技术得到了推广，并从理论上得到了完善和提高。到80年代，高边坡中的抗滑桩应用技术已达到了一定的水平。

抗滑桩由于能有效而经济地治理滑坡，尤其是滑动面倾角较缓时，其效果更好，因此在边坡治理工程中得到了广泛采用。如：天生桥二级水电站于1986年10月确定厂房下山包坝址后，11月开始在厂房西坡进行大规模的开挖，加上开挖爆破和施工生活用水的影响，诱发了面积约4万㎡、厚度约25～40m、总滑动量约140万m的大型滑坡体。初期滑动速度平均每日2mm，到次年2月底每日位移达9mm.如继续开挖而不采取任何工程处理措施，预计雨季到来时将会发生大规模的滑坡，为此，采取了抗滑桩等一整套治理措施。

抗滑桩分成两排布置在厂房滑坡体上，在584m高程上设置1排，在597m高程平台上设置1排，桩中心距6m，桩深为25～39m，其中心深入基岩的锚固深度为总深度的1／4，断面尺寸为3m×；4m，设置15kg／m轻型钢轨作为受力筋，回填200号混凝土，每根抗滑桩的抗剪强度为12840kn，17根全部建成后，可以承受滑坡体总滑动推力218280kn.第一批抗

33滑桩从1987年3月上旬开工，5月下旬开始浇筑，6月1日结束。第二批抗滑桩施工是在1987～1988年枯水期内完成的。

抗滑桩开挖深度达3～4m后，在井壁喷30～40cm厚的混凝土。对岩体较好的井壁采用打锚杆、喷锚挂网的方法进行支护，喷混凝土厚度10～15cm。对局部塌方部位增设钢支撑。抗滑桩开挖到设计要求深度后，进行钢筋绑扎和钢轨吊装。

混凝土浇筑采用水下混凝土的配合比，由拌和楼拌和，混凝土罐车运输直接入仓，每小时浇筑厚度控制在1.5m内，特别是在滑动面上下4m部位，还需下井进行机械振捣。在浇到离井口5～7m时，要求分层振捣。每个井口设两个溜斗，溜管长度为10～14m，管径25cm。抗滑桩的建成，对桩后坡体起到了有效的阻滑作用。

天生桥二级水电站厂房高边坡采用打抗滑桩、减载、预应力锚杆、锚索、排水、护坡等综合治理措施后，坡体的监测成果表明：下山包滑坡体一直处于稳定状态，而且有一定的安全储备。

安康水电站坝址区两岸边坡属于稳定性极差的易滑地层，由于对两岸进行了大规模的开挖施工，所形成的开挖边坡最大高度达200余m，单坡段一般高度在30～40m。大量的开挖造成边坡岩体的应力释放，断面暴露，再加上雨水的侵入，破坏了边坡的稳定，致使边坡开挖过程中发生十几处大小不等的工程滑坡，严重地影响了工程的施工，成为电站建设中的重大技术难题。

采用抗滑桩是稳定安康溢洪道边坡的主要手段，在263m高程平台上共设置了9根直径1m的钢筋混凝土抗滑桩，每根桩都贯穿几个棱体，最深的达35m，桩顶嵌入溢洪道渠底板内。为了不干扰平台外侧基坑的施工，桩身用大孔径钻机钻成，孔壁完整，进度较快，两个月就全部完成。这9根抗滑桩按两种工作状态考虑：在溢洪道未形成时，抗滑桩按弹性基础上的悬臂梁考虑，不考虑桩外侧滑面上部岩体的抗力；在溢洪道建成后抗滑桩桩顶嵌入溢洪道底板，此时按滑坡的下滑力考虑。

抗滑桩混凝土标号为r28250号，钢筋为φ40ⅱ级钢。抗滑桩于1982年1月施工，3月完成后，基坑继续下挖，边坡上各棱体的基脚相继暴露。同年11月，在fb75与f22断层构成的棱体下面坡根爆破开挖后，发现在263m高程平台上沿fb75、f22断层及7号抗滑桩外侧近南北向出现小裂缝，且裂缝不断扩大，21天后7号抗滑桩外侧的fb75～f22棱体下滑，依靠7号抗滑桩的支挡，桩内侧山体得以保存。

1.2 混凝土沉井

沉井是一种混凝土框架结构，施工中一般可分成数节进行。在滑坡工程中既起抗滑桩的作用，有时也具备挡土墙的作用。

天生桥二级水电站首部枢纽左坝肩下游边坡，在二期工程坝基开挖浇筑过程中，曾于1986年6月和1988年2月两次出现沿覆盖层和部分岩基的顺层滑动。滑坡体长80m，宽45m，高差35m，最大深度9m，方量约2万m。为了避免1988年汛后左导墙和护坦基础开挖过程

3中滑体再度复活，确保基坑的安全施工，对左岸边坡的整体进行稳定分析后，决定在坡脚实施沉井抗滑为主和坡面保护、排水为辅的综合治理措施。

沉井结构设计根据沉井的受力状态、基坑的施工条件和沉井的场地布置等因素决定，沉井结构平面呈“田”字形，井壁和横隔墙的厚度主要由满足下沉重量而定。井壁上部厚80cm，下部厚90cm；横隔墙厚度为50cm，隔墙底高于刃脚踏面1.5m，便于操作人员在井底自由通行。沉井深11m，分成4、3、4m高的3节。

沉井施工包括平整场地、沉井制作、沉井下沉、填心4个阶段。

下沉采用人工开挖方式，由人力除渣，简易设备运输，下沉过程中需控制防偏问题，做到及时纠正。合理的开挖顺序是：先开挖中间，后开挖四边；先开挖短边，后开挖长边。沉井就位后清洗基面，设置φ25锚杆（锚杆间距为2m，深3.5m），再浇筑150号混凝土封底，最后用100号毛石混凝土填心。

沉井工程建成至今，已经受了多年的运行考验。目前，首部边坡是稳定的，沉井在边坡稳定中的作用是明显的。

1.3 混凝土框架和喷混凝土护坡

混凝土框架对滑坡体表层坡体起保护作用并增强坡体的整体性，防止地表水渗入和坡体的风化。框架护坡具有结构物轻，材料用量省，施工方便，适用面广，便于排水，以及可与其他措施结合使用的特点。

天生桥二级水电站下山包滑坡治理采用混凝土护面框架，框架分两种型式。滑面附近框架，其节点设长锚杆穿过滑面，为一设置在弹性基础上节点受集中力的框架系统；距滑面较远的坡面框架，节点设短锚杆，与强风化坡面在一定范围内形成整体。

下山包滑坡北段强风化坡面框架采用50×；50cm、节点中心2m的方形框架，节点处设置两种类型锚杆：在550～560m高程间坡面，滑面以上节点垂直于坡面设置φ36及φ

32、长12m砂浆锚杆，在565～580m高程间坡面则设垂直于坡面的φ

28、长6m的砂浆锚杆，相应地框架配筋为8φ20和4φ20。框架要求在坡面挖30cm深，50cm宽的槽，部分嵌入坡面内，表层填土并掺入耕植上，形成草本植被的永久护坡。

在岩性较好的部位可采用锚杆和喷混凝土保护坡面。

1.4 混凝土挡墙

混凝土挡墙是治坡工程中最常用的一种方法，它能有效地从局部改变滑坡体的受力平衡，阻止滑坡体变形的延展。

在1986年6月，天生桥二级水电站工程下山包厂址未定之前，由于连降大雨（其降雨量达91.2mm），550m高程夹泥层上面的岩体滑动10余cm，584m高程平台上出现3条裂缝，其中最长一条55m长，2.2cm宽，下错2cm。为此采取了在550m高程浇筑50余m长的混凝土挡墙和打锚杆等措施。

天生桥二级水电站厂房高边坡坡顶设置了混凝土挡土墙，以防止古滑坡体的复活，部分坡面采用浆砌块石护面加固，坡脚680m高程设置混凝土防护墙。

在漫湾水电站边坡工程中也采取了浇混凝土挡墙及浆砌石挡墙、混凝土防掏槽等措施，综合治理边坡工程。

1.5 锚固洞

在漫湾水电站边坡工程中，采用各种不同断面的锚固洞64个，形成较大的抗剪力。在左岸边坡滑坡以前，已完成2m×；2m断面小锚固洞18个，每个洞可承受剪力9000kn.此外，还利用地质探洞回填等增加一部分剪力。由于锚固洞具有一定的倾斜度，防止了混凝土与洞壁结合不实的可能性，同时采取洞桩组合结构的受力条件远较传统悬臂结构合理，可望提供较大的抗力。

2、锚固技术的应用

采用预应力锚索进行边坡加固，具有不破坏岩体，施工灵活，速度快，干扰小，受力可靠，且为主动受力等优点，加上坡面岩体抗压强度高，因此，在天生桥二级、漫湾、铜街子、三峡、李家峡等工程的边坡治理中都得到大量应用。

在漫湾水电站边坡工程中，采用了1000kn级锚索1371根、1600kn级锚索20根、3000kn级锚索859根、6000kn级锚索21根，均为胶结式内锚头的预应力锚索，采取后张法施工。预应力锚索由锚索体、内锚头、外锚头三部分组成。内锚头用纯水泥浆或砂浆作胶结材料，其长度1000kn级为5～6m，3000kn级为8～10m，6000kn级为10～13m；外锚头为钢筋混凝土结构，与基岩接触面的压应力控制在2.0mpa以内。

为提高锚索受力的均匀性，漫湾工程施工单位设计了一种小型千斤顶，采用“分组单根张拉”的方法，如3000kn锚索19根钢绞线，每组拉3根，7次张拉完；6000kn锚索37根，10次张拉完，既简化操作程序，又提高锚索受力均匀性。锚索在补偿张拉时可以用大千斤顶整体张拉（如3000kn锚索），也可继续用分组单根张拉方法（如6000kn锚索），都不会影响锚索受力的均匀性。

在小浪底工程中大规模采用的无粘结锚索具有明显的优点，其大部分钢绞线都得到防腐油剂和护套的双重保护，并且可以重复张拉。由于在施工时内锚头和钢铰线周围的水泥浆材是一次灌入的，浆材凝固后再张拉，因此减少了一道工序，提高了工效，但其价格相对较高。

在高边坡施工过程中为保证开挖与锚固同步施工，必须缩短锚索施工时间，及早对岩体施加预应力，以达到加快工程进度，确保边坡稳定的目的。为此，结合八五科技攻关，在李家峡水电站高边坡开挖过程中，成功将1000kn级预应力锚索快速锚固技术应用于工程中。室内和现场试验表明，采用n-1注浆体和y-1型混凝土配合比可以满足1000kn级预应力锚索各项设计技术指标，而施加预应力的时间由常规的14～28d缩短到3～5d.该项成果对及时加固高边坡蠕变和松弛的岩体具有重要的现实意义，充分体现了“快速、经济、安全”的原则。

三峡永久船闸主体段高边坡工程规模之大、技术难度之高均为国内外边坡工程所罕见，其加固过程中，采取了喷混凝土、挂网锚杆、系统锚杆、打排水孔、设置排水洞、采用3000kn级预应力锚索等综合治理措施，其中，3000kn对穿锚束1924束，在国内尚属首例。系统设计3000kn级预应力对穿锚束1229束，孔深22.1～56.4m，主要分布在南北坡直立墙和中隔墩闸首及上下相邻段。南北坡直立墙布置两排，水平排距10～20m，孔距3～5m，第一排距墙顶8～10m，第二排距底板高20m左右，均于两侧山体排水洞对穿。中隔墩闸首布置3排，排距10m，孔距3.5～6.4m，第一排距墙顶10m。此外，动态设计3000kn级预应力对穿锚束695束，孔深16～66m，主要布置在中隔墩闸室和竖井部位。对穿锚束分为无粘结和有粘结两种型式，其结构主要由锚束束体和内外锚头组成。由于锚索采取对拉锚索的形式，将内锚头放在山体内的排水廊道中，因此，内锚头不再是灌浆锚固端，而是置于廊道内的墩头锚或双向施加张拉的预应力锚。这类加固方式将排水和锚固结合起来，减少了约占锚索长度1／3～1／4的内锚固段，是一种理想的加固形式。

参考资料：

溢洪道工程渡汛方案

高边坡支护排架的设计与施工管理 浅谈防洪工程的生态护坡

注浆加固边坡的设计与施工 篇5

注浆加固技术是利用液压或者气压将凝固的浆液注入物体裂缝或者空隙中, 以此来改变物体的物理性质, 满足建筑的工程需要。灌浆法是解决工程问题的一个重要的手段, 很多不能满足要求的物体都可以通过灌浆法来解决。在公路边坡注浆加固中, 主要是对岩层和土体进行处理, 通过注浆使得岩石和土体强度大大提高, 改变岩石的力学性能, 增强岩土的稳定性。

注浆法的分类方法有很多, 可以按照解决的工程问题、浆液材料、注浆对象、浆液分布状态、注浆功能等进行分类。但不管那一类, 其性质都是为了减小物体的渗透性和提高物体的力学强度以及变形能力, 所以都可以归属到防渗注浆和加固注浆两大类的范畴。

2 注浆加固技术在边坡处治中的应用

总体来说引起边坡失稳的原因有两个方面, 一种是由于边坡的原有平衡状态被外界因素破坏而产生滑动, 例如边坡下部开挖或者上部加荷等会造成这种破坏的产生。另一种是边坡土体抗剪强度参数因外界影响变小而失稳, 如地下水过高。这两种原因都造成了边坡的下滑力超过了边坡的抗剪强度提供的阻力, 以致对边坡造成危害。注浆加固边坡就是要达到一方面使边坡坡体的抗剪强度提高、减小坡体的渗透性, 从而提高地基承载力、减小水压力等;另一方面提高潜在滑面的抗剪强度, 消除边坡破坏的隐患。

注浆加固技术在边坡的加固中主要有两个方面的应用:

一方面对于有崩滑堆积体、岩溶堆积体以及松动岩体构成的极易滑动的边坡、由于开挖形成的多卸荷裂缝边坡, 通过对坡体注入水泥砂浆来固结坡体, 提高强度, 避免边坡地基的不均匀沉降, 防止滑裂面的出现。

另一方面是对于正处于滑动的坡体、存在潜在危害的或者不稳定的滑坡, 注浆加固技术可以通过对滑带压力注浆以提高滑动面的抗剪强度, 提高边坡的整体稳定性, 这是边坡滑带改良的一种技术。

3 注浆材料以及浆液的性质

注浆工程中的浆液是由主剂、溶剂以及其他外加剂按照一定的比例而成的混合液体。浆材是浆液的主剂, 材料的好坏直接影响着工程的成败以及造价。

3.1 注浆材料的性质

目前注浆材料应用较多的是化学类浆材和粒状浆材两大类。化学浆材在配成浆液后会发生化学反应, 主要成分有水玻璃类的材料和有机高分子类材料;粒状材料是指水泥、粘土、砂、粉煤灰等, 有属于非化学类材料。

3.2 注浆浆液的性质

浆液的渗入性, 浆液的渗入性是指浆液穿过空隙的能力, 这种性能直接影响浆液的扩散能力, 渗入性和所用的灌浆原理和浆液的品种有关。采用粒状材料注浆时, 颗粒越小, 流动性就越好渗入能力也越强, 但同时导致浆液的粘度增加, 浆液变稠反过来又会影响渗入能力, 在实际配浆时要找到一个合适点, 真确的确定材料的粒度。还要注意, 如果注浆时岩土层空较大, 或者地下水位较高, 好的流动性、渗入性能的浆液就不会产生很好的加固效果, 具体应用时要结合工程实际进行设计施工。

浆液的稳定性, 主要是指浆液的化学稳定性, 要保证浆液不会发生强烈的化学反应, 影响浆液的基本性质。粒状材料的稳定性是指水泥浆和砂浆的分层性和析水性。水泥浆和水泥砂浆是一种不稳定的悬浮体系, 颗粒容易沉淀。稳定性较差的浆液施工后会导致上下层强度不均, 灌浆通道堵塞, 影响灌浆效果。

浆液的结石率, 结石率是指浆液最初体积与凝固后体积之比。强度指标满足的情况下, 结石率越高加固效果就越好, 影响结石率的因素有析水沉淀和浆液自身体积收缩两种。在浆液中掺入高塑性粘土和降低含水量可以有效的提高浆液的结石率。

浆液的强度特性, 浆液的强度越高, 改善岩土的效果就越好。为了增加浆液的强度除了使用强度较高的材料外, 还要考虑灌浆后的结石网格结构、浆液的含水量、浆液的掺合料、水泥浆的搅拌时间、注浆压力等。

浆液的耐久性, 在岩土中注入浆液后, 会由于特殊的自然环境、养护条件差、水压力的长期作用、化学腐蚀等使浆液灌注后力学特性降低, 严重时甚至使加固效果消失无效, 耐久性的研究是一个非常重要的方面。研究表明注浆体在干湿条件的变化下最容易遭到破坏, 其强度呈下降趋势。

4 边坡注浆的加固施工

4.1 注浆施工前期工作

施工前要进行原位现场调查, 包括土质、地下水、周围环境、地下埋设物。调查结束后进行现场的原位注入试验, 检测浆液是否达到了设计的预期效果。通过调查和试验数据进行分析设计, 选择合适的配合比参数, 策划制定施工计划, 施工时要按照计划顺序施工。施工计划通常包括施工工艺、施工材料、施工进度、施工组织管理等。

4.2 注浆的施工管理

为了使地层内产生固结物, 要对注入量、注浆压力和凝胶时间等相关参数进行控制管理。

注浆法中使用的浆液目前还只限于水玻璃类浆液, 其他有毒物或者氟化物不能使用;注浆地点周围地下水和公共水域应维持在一定的水质标准, 切实掌握底层的性质、水质状况;注浆产生的废弃水排向公共水域时, 水质要达到相应的标准;要时刻主要注浆过程中浆液是否对地下水造成污染。如果采用纯水泥浆液就可以避免上述问题的出现。

4.3 注浆施工的常用方法

注浆方法按照注入方式可以分为钻杆法、花管法、双层管双栓塞法、同步注浆法、压实注浆法、布袋注浆法、高压喷射搅拌法等。

4.4 边坡注浆施工的一般要求

施工的整个过程大致可以分为施工组织、钻孔浆液配制、注浆, 具体实施时有以下要求:

造孔采用的机械回转或者潜孔锤钻进时, 不能采用泥浆护壁。干钻土体比较合适, 岩体时采用清水或者空气进行钻进。

钻进过程中要对地质状况进行编录, 尤其是洞穴、塌孔、掉块、漏水等进行详细记录。

双管法时浆液从内管压入, 外管返浆, 通过返浆管检查止浆效果、测压以及注浆压力。

单管法注浆要利用钻杆直接向试段输浆, 利用胶塞止浆。

采用自上而下分段注浆时, 每段适宜取4m, 孔口至地面以下留空2m左右。

5 注浆效果评价与边坡稳定性验算

注浆完成后为了检验是否达到了设计要求和预期效果, 要对整个注浆区域进行性能评价。注浆效果的评价方法有很多。可以采用静态力学检验法、动力测试评价法、电探法以及化学分析等确定。

静态力学检验法主要通过对注浆后的岩体作静力学试验, 也可以通过取样在实验室中进行岩土的参数确定, 从而得到强度指标, 这种方法直接可信, 但是要大面积检验花费较贵。

动力测试评价法是利用动力学测试技术通过对边坡注浆前后的动力参数进行相互比较来评价加固效果。目前超声波法应用较多, 在注浆时在加固区设置测试孔, 然后用声波对注浆前后的区域进行检测, 得到纵横波速、动弹性模量、动剪切模量、动泊松比等, 对加固后的岩土进行评价。目前边坡注浆工程中一般采用动力学测试方法并结合钻探取样对注浆效果进行评价。S

摘要：边坡是自热或人工形成的斜坡, 是工程活动中的不可避免的地质环境, 在公路工程中更是经常遇到。边坡泥石流作为全球性三大地质灾害之一严重危害到了国家财产和人们生命安全, 合适的处理边坡稳定性是一项重大课题。本文对采用注浆加固技术处理边坡稳定性做了详细分析, 对其基本概念、应用、浆液性质、施工工艺做了介绍。

关键词：边坡稳定,边坡注浆,施工工艺

参考文献

[1]党宗仁.浅谈高速公路路基边坡防护[J].中国水运, 2009, 02.

[2]于跃, 王慧贤, 安震.高速公路路基边坡防护浅析[J].黑龙江交通科技, 2007, 12.

[3]汪益敏.路基边坡工程理论与实践发展综述[J].中外公路, 2001 (12) .

路堑高边坡防护加固工程设计原则 篇6

关键词：高边坡防护,工程设计原则

高边坡设计是在外业调查结合勘探的基础上, 以保障坡体总体稳定与安全为原则, 对高边坡防护加固工程进行预设计, 实现经济合理安全可靠的目标。

1坡形坡率设计原则

坡形坡率设计的总体原则为:在设计坡体路段的斜坡地形地貌、地层岩性、风化破碎程度、坡体结构特征、以及坡体地下水与其场区地质构造的作用和影响等环境背景条件的基础上, 通过合理的坡形坡率设计维持路堑边坡的稳定与安全, 受到地形地质等条件限制而不能维持路堑边坡的稳定时, 设计采用必要的支挡或加固工程措施达到设计目的和工程要求。遇到滑坡等不良地质路段设计采用滑坡治理等工程要求进行综合的路堑边坡工程防护加固设计。

(1) 台阶高及平台宽:

边坡一般为台阶式, 台阶间高度一般不超过10米 , 地质条件较好且经过验算安全的可延长至12m 左右;台阶间的平台宽度通常为2m, 根据地形及地质情况经过设计验算安全系数达不到要求的采用5-10米的宽平台, 且最终验算安全系数满足要求。

(2) 边坡坡率:

微风化岩石一般采用1∶0.25或者1∶0.3的边坡率, 中风化岩石大致采用1∶0.50的边坡率, 碎块状强风化岩石多采用1∶0.75的边坡率, 砂土状强风化多采用1∶1的边坡率, 粘土及其它残积土采用不陡于1:1的边坡率。其中, 对于软质岩层采用相对较缓的坡率, 对于硬质岩层采用相对较陡的坡率, 对于极软岩或易滑岩组可以结合自然边坡形态和土石方平衡原则进一步放缓边坡坡率或加设宽平台, 对于自然斜坡地形较陡的 “扒山皮”刷方可以在保障单级边坡安全的前提下放陡坡率结合锚索锚杆等进行强加固设计。

2边坡防护设计原则

为防止边坡在施工及运营过程中发生坡体变形破坏, 对边坡主要采用如下防护方案。

2.1坡面变形防护

微风化及以上边坡:以近于0.25的坡率设计, 适宜绿色防护;

中～微风化边坡:以0.25～0.5的坡率设计, 挂网喷砼防护、砌石防护或不防护;

碎块状强～中风化岩体:坡率0.5～0.75, 护面墙防护;

全风化～砂土状强风化边坡:0.75～1的边坡率, 骨架防护或TBS镀锌网植草灌防护;

坡残积层:坡率1.0～1.25, 拱型骨架防护、CF网植草灌防护或喷播植草灌防护;

松散土层:坡率1.25～1.5, 网格骨架或喷播植草灌防护。

防护措施均采用绿色防护, 尽量采用本土化草种, 并做到草灌结合。

2.2浅层变形防护

对中～微风化岩体采用系统锚杆防护;

对土层及强风化岩体采用锚杆框架梁防护。

2.3块体变形防护

采用锚杆预应力为250-350kN的预应力锚杆框架梁防护。

2.4深部变形防护

采用450-750kN预应力锚索框架梁及墩垫防护为主。

2.5坡脚应力集中防护

在坡脚设抗滑桩及抗滑墙等支挡结构防护或锚固工程措施为主。

2.6对不利结构面发育、易滑岩组和滑坡等不良地质现象的处理

高边坡加固的设计方法 篇7

1. 压力分散型锚索体系的设计

1.1 极限承载力的确定

式中：A为钢绞线的截面积(mm2);fptk为钢绞线的强度标准值(MPa);n为承载体个数;Ac为水泥浆体截面面积(mm2);fc为水泥浆体抗压强度标准值(MPa);qm为第n载区段上的粘结摩阻强度标准值(MPa);D为锚固段水泥浆体直径(mm);Ln为第n承载区的长度(mm)。

1.2 锚固长度的确定

(1)预应力锚索一般都采用粘结性锚固体，因此地层与注浆体的粘结长度：

式中：L r为地层与注浆体间的锚固粘结长度(m);k为安全系数;Pd为锚固设计锚固力(kN);d为锚固段的钻孔直径(m);frb为地层与注浆体间的粘结强度(k Pa)。

岩(土)地层的粘结强度一般需要通过试验确定，当无试验资料时可参照一些经验值取定。

(2)水泥注浆体与锚索体间的粘结长度：

式中：Lg为注浆体与锚索体间的锚固粘结长度(m);k余锋梁浩

为安全系数;Pd为锚索设计锚固力(kN);d g为钢绞线或钢筋的直径(m);fb为注浆体与锚索体间的粘结强度(kP a);n为钢绞线或钢筋的根数。

(3)通过对锚固段粘结长度Lr和L g分别进行计算，实际锚固长度取两者之间的较大值，按现行规范要求其长度不应小于3m，也不宜大于10m。

1.3 承载体的设计

压力分散型预应力锚索的设计原则就是应使每个承载体的受力尽可能均匀，而每个承载体上所受的力应与该承载段处水泥灌浆体表面上的粘结摩阻应力相平衡。因此，一般锚索承载体的间距为3～4m。对于由1860Mpa级无粘结钢绞线组成的压力分散型预应力锚索体系中钢束，应采用挤压套将钢绞线锁定在承压板上，这样有利于钢绞线强度的发挥，且制作简单、经济。

2. 压力分散锚索的施工方案

用预应力锚索加固边坡时，应尽可能做到开挖一级边坡，施工一级。在来不及施工锚索时，也应做好临时防护设施并及时进行动态变形观测，以减少不必要的损失。

预应力锚索施工关键环节是钻孔、锚筋制安、锚孔注浆和锚索张拉锁定等工序。

(1)钻孔。首先按设计锚孔位置测量放样，钻机定位，钻孔下倾线与水平面的夹角为15°。其钻机导轨倾角误差不超过±1°，方位误差不超过±2°。在钻进过程中，严禁开水冲钻及冲洗孔壁，控制好钻进速度，防止钻孔偏斜、扭曲和变径。对钻压、钻速、地层和地下水情况等及时作好施工记录。钻孔孔径、孔深不得小于设计值，并超钻50cm。当钻进达到设计深度后，不立即停钻，要稳钻3～5min，以防在孔底熄火。钻杆取出后，应及时用高压风将孔中岩粉及水清除孔外，且及时安装锚索、注浆，以防坍孔。若钻进过程中遇有塌孔应立即停钻，并采用注浆固壁方法处理，24h后重新开钻。

(2)清孔。钻孔达到设计要求后(按设计深度±0.2m)，采用高压空气将空中的粉末和水全部清除出孔。

(3)锚索的制作安装。压力分散型锚索由三个单元锚索组成，每个单元锚索分别由两根无粘结钢绞线内锚与钢质承载体组成，钢绞线通过特制的挤压簧和挤压套对称地锚固于钢质承载体上。截取钢绞线总长度比锚索设计长度多出1.5m作张拉工作段，在专用弯折机上对称弯折钢绞线，放置承载体，用专用打包机将钢绞线绑扎到承载体上。组装承载体应定位准确，挤压套通过螺栓在承载体和限位片之间栓接牢固。每个锚孔口位置必须设置一个架线环，间距为1.5m左右，定位准确，绑扎牢固，注浆管穿索应深入导向帽5～10cm，导向帽点焊、固定于最前端承载板上，并留有溢浆孔。锚索制作完成并经检验合格后，即可运至相应孔位进行安装。按照设计倾角和方位平顺推进，严禁抖动、扭转和串动，防止中途散束和卡阻。

(4)注浆。首先按照经试验合格的注浆材料，以水灰比0.4～0.5比例配制纯水泥浆。浆液要搅拌均匀，随拌随用，浆体强度不低于40MPa。注浆管捆扎在锚索体中轴部位，注浆管头部距锚索体末端为50～100mm。采用孔底返浆法注浆，一般注浆压力为2.0MPa左右，直至孔口溢出新鲜浆液为止。若发现孔口浆面回落，要在30min内进行孔底压注补浆2～3次，以确保孔口浆体充满。

(5)锚索张拉。在注浆体与张拉台座砼强度达到设计强度80%以上时，即可进行锚索张拉作业，其张拉方法与一般预应力筋张拉基本相同。张拉设备采用专用设备，并在作业前进行标定，锚具、夹片等应经检验合格方可使用。台座承压面要平整，锚具安装与锚垫板和千斤顶密贴对中，千斤顶轴线与锚孔及锚筋体为同轴一线，确保承载均匀。压力分散型锚索，因各单元锚索长度不同，要按照设计次序分单元，采用差异分步张拉。即根据设计荷载和锚索长度计算确定差异荷载，根据计算的差异荷载分单元张拉。先分步补足差异张拉之第一、二步级张拉荷载增量，再分五级即设计荷载的25%、50%、75%、100%和110%张拉。在张拉最后一级时，要持荷稳定10～15min后方卸荷锁定。若锚索锁定48h内，有明显预应力损失现象，要及时进行补偿张拉。

(6)封锚。张拉完成后锚孔注浆，截断钢绞线，浇注C20混凝土封锚头。

3. 压力分散型锚索的质量检验

3.1 检验方法

(1)分级加荷时，起始荷载宜为锚索设计荷载的30%，最大检验荷载不能大于锚索承载力标准值的0.8倍。对于压力分散型锚索，在以设计最大检验张拉荷载计算补足差异伸长量后，同步张拉至锚索设计荷载的30%作为起始荷载。

(2)在荷载每增加一级时，均应持荷稳定1min，并记录位移读数。最后一级也要维持10min，如果在历时10min内位移超过1mm，则该级荷载应再维持50min，并分别记录各级位移量。

3.2 检验标准

(1)从50%设计荷载至最大检验荷载之间所测量的总位移量，应当超过该荷载范围内锚索自由段长度的预应力筋理论弹性伸长量的80%，且小于自由段与1/2锚固段长度之和的预应力筋理论弹性伸长值;

(2)在最后一级荷载作用下的位移观测期内锚头位移稳定，即在历时10min内位移不超过mm，或者2h蠕变量不大于2mm。

3.3 检验结果

按技术规范要求，锚索检验数量不少于每种类型锚索总数的5%，且不得少于3根。监理根据工程类型随机抽样确定检验试验锚索。

4. 结语

高边坡加固的设计方法 篇8

关键词：高速公路,路堑边坡,加固方案,工程效果模拟

引言

进入二十一世纪, 随着我国经济稳定快速增长, 高速公路也进入了前所未有的飞速发展阶段。至2005年年底, 我国高速公路通车里程接近4万公里;随着高速公路从省会城市、沿海较发达地区向偏远山区延伸, 路堑高边坡的加固处治问题, 越来越成为工程项目顺利施工、安全营运的关键性因素。本文主要论述了某高速公路有多处路堑边坡, 由于岩性较差, 表面岩石风化严重, 节理裂隙发育, 路堑开挖过程中部分边坡发生局部滑塌, 表现出不同程度的变形及失稳, 并有进一步失稳的迹象, 如果继续按原设计方案进行防护, 已不能保证安全施工及边坡的长期稳定。经分析, 该段路堑边坡出现问题的主要原因有:

a.边坡岩性复杂, 节理裂隙发育, 表层岩土风化严重, 强度参数较低;b.该路段处于降雨充裕的地区, 年均降雨量超过1000mm, 水在边坡的变形破坏中有着举足轻重的作用, 90%左右的边被破坏均发生在雨季, 尤其是暴雨、连续雨或是地下水的参与, 这充分说明了水是影响边被变形破坏和稳定性的重要因素;c.岩质边坡开挖过程中燎破振动的影响。

为保证该段路堑边坡的稳定性和高速公路的安全运营, 必须对该段路堑边坡稳定性分析并进行适当的加固处治。

1 路堑区工程地址特征

该段路堑边坡最大高度26m, 每级坡高约8m。边坡岩体为灰绿色辉石闪长岩.强风化一中风化, 岩体呈块状结构, 岩石质地硬脆。岩体不连续面发育但连通性稍差, 不连续面呈张性, 中间充填白色钙质薄膜。边坡较多发育强风化闪长岩脉, 易分解, 岩脉斜插进边坡岩体内部, 坡面显露宽度0.3~1m。二级边坡发育一小型平面滑塌, 滑塌体宽度4~6M, 高度约6m, 滑塌体厚度1~2m, 滑面产状70/55, 滑面潮湿巳具有泥质裂痕。边坡整体为中风化闪长岩, 块状结构, 总体稳定性较好;局部边缘土质化, 有破碎的软弱夹层和小滑体, 稳定性相对较好。根据路堑边坡失稳原因分析及现场调查, 考虑到高速公路通车的要求, 设计采用劲结型锚杆和钢筋混凝土格构联合加固方案进行路堑边被的加固, 主要加固力案如下:

a.对一级边坡, 安装3排粘结型锚杆, 锚杆长度均为12~16m;同时在表面进行浆砌片石防护;b.对二级边坡, 安装3排粘结型锚杆, 锚杆长度均为12~16m;同时在表面进行钢筋混凝土格构防护;c.对于高度大于20m的路堑边坡, 三级边坡局部适当布设粘结型锚杆。

2 路堑边坡稳定性计算

2.1 计算方法选择

目前对岩土体边坡以及滑坡体稳定性计算方法较多, 常用的主要有极限平衡法和数值计算方法, 根据对现场工程地址调查, 采用有限差分数值计算。

2.2 有限差分程序FLAC简介

岩土工程计算程序FLAC是由美国地质工程应用而开发的连续介质显示有限差分计算程序, 主要适用于模拟计算岩土工程地质材料的力学行为, 特别是材料达到屈服极限后产生的塑性流动。FLAC程序建立在拉格朗日算法基础上, 特别适合模拟大变形及扭曲变形。FLAC程序没有多种本构模型, 可解算地质类材料的高度非线性、不可逆剪切破坏的压密、粘弹、孔隙介质的固流耦合、热力耦合以及动力学行为等。另外, 程序没有界面单元, 可以模拟断层、节理和摩擦边界的滑动、张开和闭合等行为。支护结构, 如砌衬、锚杆、可缩性支架或板壳等与围岩的相互作用也可以在FLAC中进行完善的模拟。FLAC程序主要是地质工程应用而开发出来的岩石力学数值计算程序, 在国内外岩土力学研究和岩土工程计算中得到广泛应用。该程序采用显式算法来获得模型全部运动方程的时间步长解, 从而可以追踪材料的渐进破坏;程序允许输入多种材料类型, 亦可在计算过程中改变某个局部的材料参数, 可方便地模拟岩土体开挖与支护等工艺过程。

2.3 本构关系

岩土力学试验表明, 当载荷达到屈服极限后, 岩土体在峰后的塑性流动过程中, 随着变形的进一步发展, 仍将保持一定的残余强度。

2.4 计算模型材料力学参数

计算模型中锚杆划分为10个计算单元, 加固结构力学参数见表1。

2.5 边坡计算模型

由于边坡范围广, 整个坡体在沿道路轴线方向的变形很小, 可以忽略不计, 力学分析可采用平面应变模型假设, 即垂直于计算剖面方向的变形为零。模拟计算模型在水平方向即长度方向坡高的1~2倍, 在垂直方向即高度方向两倍坡高作为计算范围。

3 计算结果

在数值计算的过程中在锚杆中分别设置了六个监测点以检测锚杆轴力随着时间步的变化情况。计算结果表明:加固后边坡塑性区明显减少, 只在坡体局部范围有零星的剪切破坏, 拉伸破坏区基本消除, 位移量很小, 最大位移只有2.3mm。可以看出, 锚杆最大轴力最终稳定性在5000N左右。由此可知, 锚杆起到了良好的加固作用。数值计算结果表明, 加固设计方案及时进行施工后, 加固结构发挥了良好的效果, 可以阻止了边坡的进一步变形, 提高高速公路安全运营的需要。

4 结论

由于在加固设计中采用了中高压注浆, 这不仅可以充填坡体岩层中的裂隙, 而且通过浆液的渗透、积压及劈裂等作用可以充填到岩土体中其他一些细小的软弱结构面, 从而可以使岩土体改性达到充分利用坡体自身的“残余强度”的目的, 减小坡体的下滑力。同时设计中布置粘结型锚杆, 可以根据外部荷载的不同而自行优化杆体的承载力 (轴向应力) , 从而可以使锚杆和坡体处于同步的位移变化状态, 保持的加固边坡的整体稳定性。从数值计算的结果来看, 杆体的轴向应力和设计之初的设想是一致的, 加固结构在坡体变形过程中充分发挥加固作用, 边坡位移级塑性变形区域在设计控制范围之内, 加固后的边坡可以保持长期稳定。

参考文献

[1]许光祥.裂隙岩体渗流与卸荷力学相互作用及裂隙排水研究[D].重庆:重庆大学, 2001.

[2]李天斌.岩质工程高边坡稳定性及其控制的系统研究[D].成都:成都理工大学, 2002.

[3]蒋洋, 柴贺军.某失稳高陡路堑边坡综合加固处治方案设计[J]土工基础, 2008 (5) .

[4]高永涛, 金爱兵.失稳高陡路堑边坡桩锚加固方案分析[J]岩石力学与工程学报, 2005 (21) .

高边坡加固的设计方法 篇9

关键词：边坡防护,喷锚网,预应力锚索加固

路基的支挡与边坡加固防护是公路工程建设中经常遇到的工程问题,近几年山区高速公路大量建设,遇到许多高大边坡,其稳定性和防护问题日益突出。本文分析了常见公路边坡的破坏形式,在此基础上结合具体工程实例详细介绍了两种边坡路基支挡和边坡防护的施工技术和施工注意事项。

1 常见公路边坡的破坏形式

边坡的破坏类型从形态上可分为崩塌和滑坡。边坡实际的破坏形式非常复杂,除了上述两种主要形式外还有介于崩塌与滑坡之间的滑塌以及倾倒、剥落、流动等破坏方式,有时也可能出现以某种破坏形式为主,兼有其他若干破坏形式的综合破坏。

2 路基支挡与边坡工程防护工程的考虑因素

对公路路基支挡及边坡防护,必须考虑以下问题:1)边坡稳定:保护路基边坡表面免受雨水冲刷,减缓温差与温度变化的影响,防止和延缓软岩土表面的风化、破碎、剥蚀演变过程,从而保护路基的整体稳定性。2)环境保护:使工程对环境的扰乱程度减少到最小,并谋求人工构造物与自然环境相协调。3)综合效应:综合防光,防眩,防烟,诱导司机视线,改善景观等目的进行边坡防护,充分发挥防护工程的综合效益。4)综合治理:在岩土结构稳定,满足安全要求的前提下,以选择刚性结构与柔性结构相结合,多层防护与生态植被防护相结合的方法进行边坡治理为优的原则。

3 两种常见的边坡加固防护工程措施的工程实例

3.1 喷锚网支护法

3.1.1 工程概况

某公路K18+100段右侧高路堑石质边坡,坡面陡立,右边坡最高达83.5 m,坡比为1∶0.1～1∶0.5,坡面岩石以灰白、肉红色中风化厚层夹薄层灰质白云岩,岩石倾向与路基斜交,不利于边坡岩体稳定。一条大型逆冲断层切过全坡面,轴向近东西向,断层破碎带0.5 m～1.0 m,为浅红、肉红色强风化断层角砾岩,角砾呈棱角状,成分为灰质白云岩,粒径1 cm～3 cm,胶结物为泥岩、方解石脉及糜棱白云砂,水解溶蚀作用强烈,上盘褶皱显著呈“S”形小褶曲。受断层及次级小褶曲影响,岩体节理裂隙发育,主要为两组共扼“X”形切层高角度顺坡节理最为发育,裂隙宽1 mm～30 mm,岩体上部节理被粘土、白云砂充填,下部节理被方解石脉、铁锰质氧化物充填。节理、断层、岩层面等构造使岩体溶蚀作用强烈,岩体破碎。此外,因坡面陡立,破碎岩石易沿顺坡节理发生滑塌及掉块,稳定性极差。

3.1.2 设计方案

为了进行彻底根治,确保行车安全,经综合比较,决定采用锚喷混凝土对逆断层上盘褶曲发育岩石进行整治防护。设计采用C20喷射混凝土,喷层厚10 cm,长1.5 m ϕ22螺纹钢筋锚杆,立面按照1.5 m间距梅花形布设,孔深比锚固深度加深20 cm,锚杆外露8 cm～10 cm,灌浆材料采用M20号水泥砂浆;挂网采用ϕ6.5钢筋网,网眼尺寸为25 cm×25 cm;泄水管采用直径40 mm的聚乙烯管,长度40 cm,立面按照4.0 m间距梅花形布设。

3.1.3 主要施工技术

1)工艺流程。

挂网喷射混凝土支护的施工程序是:搭设脚手架→整修边坡→制作安装泄水孔→第一次喷射混凝土→锚杆钻孔、注浆、安放锚杆→钢筋网(铁丝网)制作→挂网→第二次喷射混凝土→养生→拆除脚手架。

2)施工注意事项。

及时封闭及时加固,及时性指喷射混凝土支护可在边坡开挖后几小时内施作。初喷即开挖后立即喷一层3 cm～5 cm厚的混凝土,用以保护坡面。在实际施工中这一工序往往不被重视,特别是全程开挖时,由于喷浆工艺难以紧跟开挖作业,往往延误初喷,使开挖面因雨水侵蚀或风化而坍塌。初喷混凝土还可使坡面光滑平整,根据坡面混凝土的裂纹还可判断坡体是否发生失稳。在钻孔、下锚、注浆的工序中,目前一般都是整个坡面钻孔完成后再下锚,然后再注浆。这对于一般软质边坡是可以的。但是对于高陡边坡,钻孔、下锚、注浆的工序应分段进行。即将整个坡面按长度分段,一段内的上述三道工序完成后,再进行下一段的三道工序。这样,能做到及时封闭开挖坡面,及时加固坡体,确保开挖坡体的稳定性。

由于现有的岩石边坡破碎松散且不平整,故必须将松散的浮石和岩渣清除干净,用石块补砌空洞,用高压水冲洗受喷面;对边坡局部不稳定处进行清刷或支补加固;对较大的裂缝进行灌浆或勾缝处理;在边坡松散空洞处和坡脚处设置一定数量的泄水孔。喷射混凝土之前,用清水将坡面冲刷干净,湿润岩层表面;钻孔要垂直边坡面。注浆时注浆管应插至离孔底5 cm～10 cm处,随砂浆的注入缓慢匀速拔出,注浆要保证砂浆饱满,不得有里空外满的现象。铁丝网长边要相互搭接,并挂在同一列锚杆上,铁丝网还要挂在锚杆弯头内,距坡面距离一般为1 cm～2 cm。喷射作业应自上而下分层喷射,灰体达到初凝后立即洒水养生,持续7 d～10 d。在养生过程中如果发现剥落、外鼓、裂纹、局部潮湿、色泽不均等不良现象,应分析原因,采取措施进行修补,以防后患。

3.2 预应力锚索加固

3.2.1 工程概况

2008年大准铁路施工的K251+050～K251+210等两段路基边坡滑坡整治工程,采用的是锚索框架和路基注浆相结合的方法,整治后,滑坡位移量和路基下沉量几乎为零。

3.2.2 变形破坏情况及分析

某公路K251+050～K251+210段路基为高填方路堤,两段路面均有裂缝出现。K251+050高路堤为二级深填方路段,裂缝出现范围内一级路堤最高约为8.0 m,二级路堤最高约为17.0 m;K251+210高路堤位于一级深填方路段,裂缝出现范围最高约为12.0 m。通过实地观测,K251+050段裂缝出现区内的一级边坡已经初步形成了滑坡体,由于土体的错动,导致排水通道堵塞,致使雨水对边坡冲刷严重,加速滑坡体的形成。二级边坡未出现明显的破坏征兆,但边坡是否稳定尚需进一步判断。K251+210段裂缝出现区内的破坏情况与滑坡出现规律基本一致,但尚不能证实一定是滑坡。

3.2.3 治理工程措施

为保证公路路基的安全和稳定,根据工程地质条件和现场病害情况对K251+050～K251+210段高路堤边坡采取锚索框架工程治理措施。在一级边坡设Ⅰ型C25钢筋混凝土预应力锚索框架三排,共44组,预应力锚索396根,每组框架由三片竖肋、三根横梁组成,竖肋和横梁的截面尺寸为0.5 m×0.5 m,竖肋埋深1.6 m,竖肋间距3 m,每片竖肋设3孔A型(5Φs15.2)预应力锚索,每孔锚索设计拉力为550 kN,锚孔下倾与水平夹角为30°,锚固段长10 m。在二级边坡设Ⅰ型C25钢筋混凝土预应力锚索框架一排,共7组,预应力锚索63根;Ⅱ型C25预应力锚索框架一排,共9组,预应力锚索54根。Ⅰ型C25钢筋混凝土预应力锚索框架的布设与一级边坡相同;Ⅱ型C25预应力锚索框架由三片竖肋、两根横梁组成,竖肋和横梁的截面尺寸为0.5 m×0.5 m,竖肋埋深1.6 m,竖肋间距3 m,每片竖肋设2孔A型(5Φs15.2)预应力锚索,每孔锚索设计拉力为550 kN,孔径130 mm,锚孔下倾与水平夹角为25°,锚固段长10 m。

3.2.4 工艺流程

在施工过程中,项目组决定采取如下施工工艺流程:

边坡坡面整理→测量孔位→钻孔和清孔→制作安装锚索→注浆压浆→制作框架梁→养护→锚索张拉与锁定→封锚。

锚索框架梁的施工工艺见图1。

4结语

本文结合工程实例介绍了两种常见的边坡防护技术,可以看出,采用合理的公路边坡防护技术,可以达到节省工程费用、美化环境和保护生态环境的效果。

参考文献

[1]郑颖人,陈祖煜,王恭先,等.边坡与滑坡工程治理[M].北京:人民交通出版社,2007.

[2]陶可.预应力锚索框架梁在高速公路高陡边坡防护加固工程的应用[J].四川建材,2009(3):143-144.

[3]张丽娟.锚喷网支护技术在桥梁基础开挖中的应用[J].石家庄铁路职业技术学院学报,2009(2):25-26.