典型邊坡支護方案的研究及工程應用

■王 浩 ■中南大學校本部，湖南 長沙 410006

1 工程概況

某邊坡為切方邊坡，坡底標高為40.10m，山體最大標高為69.40m，開挖段全長約90m，坡高約3.5～23.5m，山體自然坡度35～45°，該邊坡為巖質邊坡，上部粉質粘土及少量雜填土層厚0.5～3.2m，下部為強風化砂巖夾泥質粉砂巖。現場調查陡坡上薄層狀砂巖風化強烈，巖石因受斷裂引張破壞作用，裂隙比較發育，在人為、不良自然條件或或地震作用下，易引發危巖崩塌和滑坡;因此，該段邊坡須采取妥善的支護措施。該邊坡為永久性邊坡，安全等級為一級，安全系數為1.3。

1.1 工程地質條件

1.1.1 地形和地貌

場地原始地貌屬剝蝕低山丘陵地貌。勘察期間，擬建邊坡部分鉆孔孔口標高介于44.15～68.81m 之間，地表相對高差24.66m，山體自然坡度30～45°。

1.1.2 地層巖性

據鉆孔揭露地層，分別為第四系雜填土層、殘積層、泥盆系錫礦山組砂巖夾泥質粉砂巖、泥盆系沙河組泥灰巖。

1.2 水文地質條件

勘察期間，山坡上所有鉆孔均未測到地下水水位，坡底部分鉆孔見地下水，地下水類型主要為賦存于雜填土中的上層滯水。地下水補給來源主要為大氣降水和生活污水補給。

2 支護方案選擇

2.1 抗滑樁

2.1.1 抗滑樁簡介

樁上部承受坡體推力通過樁身傳給下部側向土體或巖體，邊坡的下推力是依靠樁下部的側向阻力來承擔，進而使得邊坡穩定。整個滑坡體穩定性由于受到來自抗滑樁阻力的作用而大大提高，即大大提高滑坡體的安全穩定系數從而達到規定的安全系數相應規范的可靠指標，可以達到坡體不從樁間擠出和樁頂滑出的要求。此外樁體本身要滿足強度、穩定性的要求，即樁體橫斷面要滿足剛度、應力應變、變形等各項指標要求。

2.1.2 抗滑樁作用原理

滑坡體對樁體的滑坡主動推力可以分為兩個部分，一部分推力從樁體傳至滑坡體中的滑動面以下巖體中，使得樁前滑坡的推力大大減小，使得滑體穩定性的大大提高;一部分推力由樁體傳至樁前滑破體，由樁前滑動面向上的抗滑力和這部分推力相互平衡。簡單的說借助抗滑樁把將滑坡體中未達到平衡的滑坡推力傳遞到樁周的巖土上。

2.2 樁錨支護

2.2.1 樁錨支護簡介

樁的上部或者中部加上錨索，這樣錨索可以承受一部分的下滑力，這樣就可以大大減少抗滑樁的傳遞作用，從而使得樁體所受荷載大大降低，也可以使得樁埋入滑床中的深度降低。原來的懸臂抗滑樁的受力模型變成一端近似鉸接和另一端近似彈性固定端的一種梁式結構模型。其主要結構包括預應力錨索、抗滑樁、錨具等。

2.2.2 樁錨支護作用原理

通過錨具將施加預應力后的錨索與抗滑樁相連，使得一端穿過滑坡體將滑坡體錨固于滑床內，抗滑樁和預應力錨索形成一種聯合受力的模式。從而錨索拉力和樁體所承受的抗滑力共同平衡滑坡推力，改善抗滑樁靠嵌固段地基抗力以平衡滑坡推力的受力模式，和抗滑樁大懸臂受力受限的受力機理。

2.3 格構式錨桿

2.3.1 格構式錨桿的簡介

格構式錨桿主要是針對滑坡的一種滑坡綜合防護措施，利用現澆鋼筋砼、漿砌塊石、預制預應力砼進行坡面處理，將錨桿或錨索錨固從而使得滑坡達到穩定的方法。

格構式錨桿大多時候利用混凝土框格護坡，且在框格之內種植各種花草，達到極其美觀和公路環境美化的效果。這種措施廣泛運用于山區高速公路中的高陡邊坡加固中，可以達到護坡和美觀又既安全的雙重效果。

2.3.2 格構式錨桿作用機理

格構式錨桿中，網格梁的作用除了限制現有擋墻的位移外，還有傳力作用。如果單獨使用錨桿加固邊坡，往往會由于錨桿的拉力過大從而導致應力過于集中，引起現有的擋墻變形、破壞，如果擋墻變形過大同時會引起錨桿應力丟失。若果將二者結合使用，這樣網格梁相當于錨墩，起固定的作用，有效利用網格梁與擋墻有效接觸面積大，使得擋墻在錨桿作用下其變形得到大大限制。

3 方案論證

3.1 技術對比

以上三種方案都是無較大技術難題的典型支護方案。在邊坡支護工程實踐中，三種方法都是較理想的施工方法，其應用都較為廣泛。但每種方法均有優缺點(見上文三種方案簡介)。從而僅需從工期、經濟這兩方面來進行三種方案的優選

3.2 經濟比較

根據施工經驗及相關規范，除技術方案可行之外，主要是經濟方面的要求。錨桿網格梁支護造價是抗滑樁的約40.8%，是樁錨支護造價的約69.0%。因此采用錨桿網格梁支護較為經濟。

3.3 工期對比

從工期上看，三種方案相差不大，一般同等工程情況下，樁錨支護所需時間比抗滑樁支護多15%左右，錨桿網格梁支護所需時間比抗滑樁支護少15%左右，基本三種方案均能滿足一般工期需要。

3.4 結論

當采用格構式錨桿時，造價低、工期短、邊坡安全性高。因此選用格構式錨桿作為本邊坡工程的最終支護方案。

4 設計方案

4.1 錨桿設計

此邊坡共設計十排錨桿。

邊坡是二級邊坡，每級十米高，中間有一條2 米寬平臺。設計為10排錨桿，垂直和水平間距均為2 米，水平角度為150，孔徑為130mm。

4.2 網格梁設計

第一級格構支護的基礎梁、壓頂梁、肋梁和肋柱設計方案4.3 錨桿支護結構穩定性驗算

第二級邊坡支護與第一級邊坡支護采用同樣的支護方式并得出相關數據。現對錨桿支護結構的整體穩定性進行驗算如下

由此可得，該邊坡支護穩定。

5 結論

在無特殊要求的常見邊坡支護工程中，格構式錨桿有如下優點，造價低、工期短、邊坡安全性高。因此普通的邊坡支護工程中可選用格構式錨桿作為首選支護方案，其次可選樁錨支護和抗滑樁支護。

［1］《建筑邊坡工程技術規范》(GB50330—2002)中國建筑工業出版社.

［2］隆威等著.《巖土工程預決算與招投標》［M］.長沙:中南大學出版社，2004.

［3］彭振斌著.《錨固工程設計計算與施工》［M］.武漢.中國地質大學出版社，1997.

［4］陳希哲.《土力學地基基礎》［M］.北京:清華大學出版社，1998.