預(yù)應(yīng)力錨索在長沙市天心區(qū)第一中學(xué)滑坡加固工程中的應(yīng)用

劉偉勝 彭振斌

（1.中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院 湖南 長沙 410012；2.長沙市天心區(qū)建設(shè)局 湖南 長沙 410000）

0 引言

錨固防護作為一種原位巖土體加固方法，已廣泛應(yīng)用于地下洞室、高邊坡、大壩壩基、橋墩等重大工程的穩(wěn)定性加固中，成為應(yīng)用廣泛的直接防護方法之一。 在巖土中采用錨固技術(shù)可充分發(fā)揮巖土自身的能量、積極調(diào)用巖土體自身強度和自穩(wěn)能力、提高施工過程的安全性和時效性、有效控制巖土體的變形及顯著降低工程造價等諸多優(yōu)點[1-6]。 本文以邊坡極限平衡分析軟件geo-studio 為計算平臺， 對長沙市天心區(qū)第一中學(xué)書院校區(qū)東側(cè)邊坡的穩(wěn)定狀態(tài)進行分析分析，并提出使用預(yù)應(yīng)力錨索的加固方案。 計算結(jié)果表明：本文提出的加固方案安全可靠，能夠保證該邊坡長期處于穩(wěn)定狀態(tài)。

1 工程概括

圖1 邊坡典型剖面圖

長沙市天心區(qū)第一中學(xué)書院校區(qū)東側(cè)邊坡位于長沙市天心區(qū)書院路以東、沙湖路以西，邊坡底與南錦家園小區(qū)交界。 該邊坡?lián)鯄υёo形式分為兩階梯支護，階梯中部為混凝土道路，視道路分為上邊坡?lián)鯄拖逻吰聯(lián)鯄Α?上邊坡?lián)鯄π藿ㄓ?985 年， 為重力式擋墻， 總長大于180m，擋墻高度2～13m，臨空坡面約75 度；下邊坡?lián)鯄π藿ㄓ?004 年，采用磚砌擋墻加噴錨支護方式，總長約95m，高約6～11m，坡度85～90 度，邊坡為土質(zhì)邊坡。 道路下邊坡?lián)鯄τ?009 年6 月2 日突然垮塌，垮塌長度南北長約40m，垮塌段坡面呈62 度左右。 防止邊坡迸一步出現(xiàn)滑移和崩塌，保證在校人員的安全，必須進行滑坡加固治理。 邊坡典型剖面見圖1 所示。

1.1 地形、地貌及地層巖性

該邊坡原始地貌為湘江沖積階地，現(xiàn)演變成低山丘陵地貌，邊坡底地貌為原始沖溝低洼地，現(xiàn)狀邊坡底與坡頂高差12.82m, 高程在47.27～60.09m（獨立高程）。

根據(jù)鉆孔柱狀圖可知，各巖土層成層條件為：

1）第四系覆蓋層

①素填土：褐黃夾褐紅色，主要成分為由粘性土夾風(fēng)化巖塊、圓礫等組成，硬質(zhì)含量15～55%。

②粉質(zhì)粘土：沖積成因，黃褐、紅褐色，呈濕～稍濕，可塑～硬塑狀態(tài)，含鐵錳質(zhì)結(jié)核，具網(wǎng)紋狀構(gòu)造，場地南側(cè)有夾圓礫，局部夾砂，層厚1.20～4.70m。

③粉質(zhì)粘土：褐紅色，呈稍濕，硬塑狀，為泥質(zhì)粉砂巖風(fēng)化殘積而成，全場分布，層厚1.00～4.90m。

勘察表明該地下水類型主要為上層滯水，存在坡底于素填土中，靠大氣降水及生活用水入滲補給，與區(qū)域地下水連通差，動態(tài)變化受季節(jié)影響大，地下水對鋼筋混凝土無腐蝕性，但地下水對鋼結(jié)構(gòu)存在弱腐蝕性。

表1 預(yù)應(yīng)力錨索的施工參數(shù)

1.2 滑坡加固治理方案

在充分掌握邊坡巖土力學(xué)特性、地層分布狀況、滑坡成因的基礎(chǔ)上，運用科學(xué)的方法和手段，經(jīng)分析論證采用預(yù)應(yīng)力錨索治理方案。 預(yù)應(yīng)力錨索的施工參數(shù)如表1 所示。

2 邊坡穩(wěn)定性分析

2.1 邊坡計算模型的建立與計算參數(shù)

為了了解該邊坡的穩(wěn)定性情況， 并提出合理的加固方案，以保證其邊坡穩(wěn)定性能夠得到最大的保障，本文選取邊坡最危險剖面作為穩(wěn)定性分析的對象，邊坡典型剖面數(shù)值分析模型如圖2 所示。

圖2 邊坡典型剖面數(shù)值計算模型

為了使邊坡穩(wěn)定性分析的結(jié)果準(zhǔn)確、可靠，相應(yīng)的加固方案更加科學(xué)、合理，本文選用勘察資料所述各鉆孔土樣抗剪強度平均值為最終計算值，各層巖土體物理力學(xué)參數(shù)見表2。

表2 邊坡土體物理力學(xué)參數(shù)

2.2 無錨索支護條件下邊坡穩(wěn)定性分析

圖3 無錨索支護條件下邊坡穩(wěn)定性計算結(jié)果（Fs=0.892）

利用極限平衡軟件geo-studio 對該邊坡在現(xiàn)有擋土墻存在條件下的邊坡穩(wěn)定性進行計算， 計算結(jié)果如圖3 所示，由圖可知，在無錨索支護條件下的邊坡安全系數(shù)為0.892，其安全系數(shù)的大小不能滿足規(guī)范所要求的最小值。 由此可見：邊坡在無錨索支護條件下的穩(wěn)定狀態(tài)與實際觀測所得到了穩(wěn)定性結(jié)論一致。 僅現(xiàn)有擋土墻無法保證該邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，因此，為保證邊坡的長期穩(wěn)定性，需對邊坡進行治理。

2.3 預(yù)應(yīng)力錨索支護條件下邊坡穩(wěn)定性分析

鑒于邊坡在現(xiàn)有擋墻支護條件下不能滿足其穩(wěn)定性的現(xiàn)狀，筆者擬采用設(shè)計資料所推薦的邊坡治理方案對該邊坡進行治理。 根據(jù)設(shè)計院推薦支護方式，采用如圖4 所示支護形式對邊坡進行支護。 預(yù)應(yīng)力錨索的設(shè)計施工參數(shù)如表1 所示。

圖4 邊坡支護措施設(shè)計圖

利用極限平衡軟件geo-slope，對邊坡在圖4 所示支護措施條件下的穩(wěn)定性進行計算， 計算結(jié)果如圖5 所示。 由圖5可知，邊坡在預(yù)應(yīng)力錨索支護后安全系數(shù)為2.327，大于規(guī)范所要求的最低安全系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，計算結(jié)果表明邊坡在采取錨索支護措施后，能夠保證其長期處于穩(wěn)定狀態(tài)。 由此可見，設(shè)計院推薦的支護方式效果明顯，能夠保證邊坡的安全性。

圖5 預(yù)應(yīng)力錨索支護措施條件下邊坡穩(wěn)定性計算結(jié)果（Fs=2.327）

3 小結(jié)

本文基于勘察資料提供的巖土體物理力學(xué)參數(shù)，并利用極限平衡軟件geo-slope， 對該邊坡在錨索支護前后進行計算，并得到如下結(jié)論：

3.1 該邊坡在原有擋土墻支護條件下，邊坡安全系數(shù)為0.892， 其安全系數(shù)的大小不能滿足規(guī)范所要求的最小值，需對邊坡進行治理。

3.2 依據(jù)設(shè)計院所推薦支護措施，對邊坡進行治理。經(jīng)計算，邊坡在預(yù)應(yīng)力錨索支護作用下安全系數(shù)顯著提高， 達到2.327。 滿足規(guī)范所要求的最低標(biāo)準(zhǔn)。 表明該支護措施能夠保證邊坡長期處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3.3 由上述計算結(jié)果可知，極限平衡軟件geo-studio 能夠真實的模擬不同條件下的邊坡穩(wěn)定性，且具有操作簡便、計算準(zhǔn)確的特點，值得廣泛推廣。

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