淺析十字地梁錨桿（索）技術在不穩定邊坡治理中的應用

張 震，莊飛舟，丁保艷

（甘肅省地礦局第三地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730050）

淺析十字地梁錨桿（索）技術在不穩定邊坡治理中的應用

張 震，莊飛舟，丁保艷

（甘肅省地礦局第三地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730050）

不穩定邊坡治理常見的工程措施有卸荷減載、支擋、錨桿（索）格構、截（排）水、主動（被動）防護網等。在邊坡治理中，這些措施的實施往往會破壞坡面原有植被，使邊坡生態環境得不到有效保護，在2012年甘肅警察職業學院燃氣鍋爐房西側不穩定邊坡治理中應用了十字地梁錨桿（索）技術，不僅加快了施工進度，降低了治理工程成本，而且減少了邊坡削坡方量及對樹木植被的砍伐，有效保護了生態環境，該技術的應用即經濟又環保，方案簡單易行，防治效果顯著，具有普遍的指導意義。

十字地梁；錨桿（索）格構；邊坡；應用

不穩定邊坡治理常見的工程措施有卸荷減載、支擋、錨桿（索）格構、截（排）水、主動（被動）防護網等。但在邊坡治理中，這些措施往往會治破壞坡面的原有植被，使生態環境得不到有效保護。在2012年甘肅警察職業學院燃氣鍋爐房西側不穩定邊坡治理工程中應用了十字地梁錨桿（索）技術，工程治理效果甚佳。如施工場地條件允許，十字地梁可進行預制安裝施工。其優點是：十字地梁錨桿（索）技術可減少邊坡削坡方量及樹木植被的砍伐，大大提高了施工進度，降低了工程施工成本，減少了材料浪費，有效保護了生態環境。該措施的應用即經濟又環保，方案簡單易行，防治效果顯著，具有普遍的指導意義。現以甘肅警察職業學院燃氣鍋爐房西側不穩定邊坡治理為例，淺析十字地梁錨桿（索）在邊坡治理工程中的應用。

1 邊坡基本特征

1.1 邊坡形態特征

甘肅警察職業學院燃氣鍋爐房西側不穩定邊坡整體東西長約163.6m左右，邊坡高38～42m，邊坡前緣人類工程活動較為強烈，形成了高約6～8m陡坎，坡頂為一寬約20～50m平臺，坡體除南端受雨水沖蝕局部形成落水洞及坍塌外，坡體其他地方無變形痕跡，坡體植被主要有柏樹、楊樹及其他草類植被，植被覆蓋率較高，約90%以上。該邊坡主要威脅坡腳2#宿舍樓、擬建鍋爐房人員的生命及財產安全。

1.2 邊坡結構特征

邊坡坡體剖面結構主要由第四系黃土，黃土狀粉土、卵石及古近系泥質砂巖組成。黃土、黃土狀粉土重度一般在12.9～18.5kN/m3，天然含水率4.8%～24.5%，天然孔隙比0.8～1.1，飽和度11.3%～81.2%，孔隙率42.9%～53.4%，壓縮系數0.1～1.2MPa-1，壓縮模量1.9～18.2MPa，粘聚力12.0～22.9kPa，內摩擦角17.7°～26.9°。變形模量 15MPa，承載力特征值120kPa。卵石重度21kN/m3，粘聚力0kPa，內摩擦角40°。變形模量45MPa，承載力特征值500kPa。泥質砂巖重度24.521kN/m3，粘聚力190kPa，內摩擦角27.1°。變形模量280MPa，承載力特征值370kPa。

1.3 邊坡體變形特征

該不穩定邊坡整體無變形跡象，邊坡體前緣由于人類工程活動削山回填造地使坡體前緣形成高約6～8m不等的陡坎，在陡坎處局部可見小的滑塌現象和裂縫的發育，裂縫一般寬約5～10cm（前緣滑塌體積不大，一般為1～3m3），滑塌體已被清理。

該邊坡變形跡象一般處于雨季時會加劇，因水滲入坡體后會引起巖土的重度增加、抗剪強度降低、產生動水壓力和靜水壓力，此外，地下水還能溶解巖土中的易溶物質，使邊坡土、石體的成分和結構發生變化，地表水不斷沖刷和切割坡腳，對坡腳產生沖刷淘蝕作用，對邊坡體進行開挖坡腳繼續進行破壞，會使坡體前緣形成更高的臨空面，使巖土體應力失散，前緣無支撐體，破壞了巖土體安息角，縱而使邊坡體容易失穩下滑。

2.1 參數選取（見表1）

2 邊坡穩定性分析

表1 邊坡土體參數建議值

2.2 定量計算

邊坡穩定性計算采用Slide滑坡穩定性計算軟件及所列Excel公式進行綜合分析計算，計算方法采用Bshop simplified。

計算公式：

計算條件：

采用規范：通用方法；

計算目標：安全系數計算；

安全系數計算目標：圓弧滑動法；

地震烈度：8度；

水平荷載系數：0.05；

2.3 穩定性計算結果及評價

該邊坡在現狀工況下處于基本穩定狀態，在暴雨及地震工況下邊坡處于欠穩定狀態。如圖1所示。

圖1 計算簡圖（分別為天然條件、自重+暴雨、自重+地震條件下）

3 十字地梁錨桿（索）治理技術在本工程的應用

3.1 防治對策選擇

該項目本著既安全環保，又經濟可行的原則，提出錨固+坡腳矮墻+排水工程治理措施，對邊坡中部采用錨固十字地梁錨桿（索）工程。

3.2 十字地梁錨桿（索）設計

甘肅警察職業學院燃氣鍋爐房西側不穩定邊中部采用十字地梁錨索進行錨固，錨索自邊坡坡體高程1500m起布設，共布兩排，呈梅花形布置，錨索孔徑φ130mm，錨索由3束φ15.2高強度低松弛預應力鋼絞線制成。錨固段長度15m，自由段長10m，安裝傾角15o，錨索孔內灌注M30水泥砂漿，水灰比0.45～0.5，灰砂比1∶1，砂漿體強度不低于30Mpa，孔口注漿壓力不低于0.2Mpa，孔內注漿壓力不低于0.1Mpa。地梁、豎肋截面尺寸0.3m×0.4m，豎肋橫向間距2m，橫梁豎向間距2m，地梁為C25現澆鋼筋混凝土。混凝土地梁鑲嵌置于斜坡中，嵌置深度大于框架截面高度的2/3，如圖2～圖7所示。

圖2 十字地梁錨索立面圖

圖3 豎肋結構圖

圖4 橫肋結構圖

圖5 2-2斷面圖

圖6 1-1斷面圖

圖7 A節點大樣圖

4 結論

1）十字地梁錨桿（索）工程在甘肅警察職業學院燃氣鍋爐房西側不穩定邊坡治理中應用效果佳，該治理措施在蘭州地質災害治理中尚屬首次，具有借鑒意義。

2）十字地梁錨桿（索）具有以下優點：①可減少對邊坡削坡、樹木及植被的砍伐，有效保護生態環境；②可與錨桿（索）同時施工，可先進行預制再安裝，交叉作業，大大提高了施工進度；③降低了工程施工成本，減少了材料浪費；④該措施的應用即經濟又環保，方案簡單易行，防治效果顯著，具有普遍的指導意義。

3）十字地梁錨桿（索）的缺點：①預制十字地梁錨桿（索）對施工條件要求較高，需有一定的施工場地，便于預制和安裝；②對于整體穩定性差的邊坡不宜使用，僅便于邊坡局部不穩定的條件下使用。

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