邊坡加固技術與發展探討★

李燕清 蔣凌云 唐玉婷 劉 宇 周 強 劉 濤

(吉首大學張家界學院，湖南 張家界 427000)

1 概述

在工程建設中，邊坡失穩破壞是較為普遍的工程問題之一，如房屋建造時易引起周邊邊坡產生滑動破壞。而處理此類邊坡問題時，因其結構自身極為復雜，加之巖土體特征的多樣性，使危巖邊坡問題的處理變得更為棘手。有數據顯示我國每年因滑坡等地質災害造成的經濟損失高達80億元～200億元。因此，在工程前期設計與施工過程中應謹慎，稍有不慎將釀成重大工程事故，對人民財產和安全都將產生極大危害。目前，由于人類對于一些邊坡破壞情況認識尚且不足，其中過于保守的邊坡設計支護使邊坡維護工程產生過高的經濟成本，造成不必要的浪費，又因邊坡時常會出現一些規模不一的失穩事故，雖邊坡加固方法眾多,但隨著現代化進程的推進，工程建設的規模不斷擴大的同時邊坡高度也隨之增加，從而對邊坡加固技術的要求也越來越高。故本文就預應力錨索法、注漿法、抗滑樁、擋土墻四種邊坡加固措施深入探討，探索出更多新的邊坡加固方法與技術，從而達到避免或降低因邊坡失穩所引起的地質災害頻率，以此減少因工程建設引起的人民財產損失。

2 邊坡加固技術

2.1 預應力錨索法

使用預應力錨索技術時，作為施工人員需要了解預應力錨索這項技術的工作原理，只有深入的了解才能更好地應用到實際工程中去。預應力錨索加固邊坡技術中，錨索自身有張拉預應力，能將錨具與樁身固定在一起，錨索將產生反作用力，通過與樁身的接觸將這一反作用力傳遞至周圍土體，通過此加固方式可有效維護并提高土體的穩定性。預應力錨索由錨頭、索體和錨固體三部分構成。其中錨頭通過與巖土邊坡土體的接觸在錨抓力的作用下將自身承受的錨固力分散傳遞至周邊土體中。預應力錨索施工工藝如下：施工準備邊坡開挖→搭設腳手架與放樣→造孔→錨索體制造及安裝→錨索注漿→錨索張拉鎖定及封錨。預應力錨索作為邊坡加固的一種重要措施，其主要作用機理是在邊坡土體中提供分散應力。該方法可充分發揮土體自承能力，節省材料，減少支護結構重量；其次還可一定程度上減少土方開挖，達到環保節能的效果同時也降低了造價，充分體現自身在加固邊坡中的優勢。

2.2 注漿法邊坡加固技術

注漿法簡而言之就是在邊坡中注入漿料，具體而言就是利用注漿漿料借助于氣壓等技術方法對工程中出現的不穩固邊坡區域，施工場區裂縫等進行注漿處理，隨后漿料慢慢凝固，從而提升邊坡的強度及穩定性，最終達到加固目的。

注漿法包括注漿順序和引孔施工，第一注漿順序非常重要，必須嚴格按照相關技術標準進行，從而確保注漿效果及施工質量。因此，注漿前應先排盡邊坡內的地下水，同時采取一定措施進行地表截水；其次先進行支擋結構的注漿，而后進行滑坡體注漿，最后進行邊坡整體注漿；邊坡注漿需要先填充注漿、劈裂注漿、壓密注漿、抬升注漿等步驟。第二是引孔施工，此過程需特別注意怎樣鉆進成孔和固壁操作，因這兩個問題直接影響到最終的工程質量和注漿效果。所以在鉆孔過程中應盡量避免用水作為沖洗液，可直接打入對地層孔隙度進行改變。

注漿法在邊坡加固中的應用能夠有效促進道路邊坡加固的穩定性及施工質量，其效果顯著。

2.3 擋土墻邊坡加固技術

擋土墻施工技術是一種可防止山坡或填土土體因受到外力作用而產生變形失去穩定的技術，對危巖邊坡具有阻止性以及防護性等良好特點，屬構筑結構中的一種，目前廣泛應用于路基工程與邊坡防護工程，既能提高土體的穩定性，也能節約土地資源。此外，擋土墻還有弱化水流防止破壞路基邊坡的作用。為滿足不同區域工程使用要求，也為了使做法更有針對性，故國內外學者們研究設計了多種形式的擋土墻，常用的幾種形式如下。

2.3.1懸臂式擋土墻

懸臂式擋土墻相對其他擋土墻結構而言是一種較為輕型的支護結構，材料部分主要是鋼筋混凝土，結構部分則是由墻趾板、墻踵板、豎壁所組成。因其占地面積小，自重輕，解決了石料缺少、地基承載力低的填方地段使用的難題，也可用于擋土高度很高的土邊坡中；相對缺點而言，如若擋土墻較高時，豎壁下部的彎曲程度會越來越大，所采用的鋼筋材料花費也會較多，導致產生的經濟費用相對較高。

2.3.2重力式擋土墻

重力式擋土墻是一種依靠墻自身重力來維持土體壓力穩定性的擋土結構物，按其墻背坡度一般可分為傾斜、直立、俯斜三種形式。所采用的砌體材料有多種選擇，例如塊石、混凝土預制塊等，通常做成簡易梯形，相比懸臂式擋土墻而言，其差別在于重力式擋土墻通常不配置鋼筋或者只有在部分區間配少許鋼筋，在土石方開挖時不至影響到相鄰建筑物安全，故其經濟效益較為樂觀。

2.3.3錨桿式擋土墻

錨桿式擋土墻如同一種防護措施，但其又與一般防護措施有所不同，因其結構較簡單且受力也很特殊。主要由擋板、肋板、錨桿組成，將錨桿固定在巖體內用以支撐肋柱。適用地質類型主要是墻高較大、石料缺乏或挖基困難的地區。錨桿式擋土墻是一種柔性支擋結構，且占地面積小，施工便捷，不易變形，安全系數高等優勢，故在建筑中得到廣泛應用。

2.3.4加筋擋土墻

加筋擋土墻是把多種材料混合組成的加筋土當作一個載體用來支撐土體側壓力的擋土結構物。其在土體中發揮的主要作用是加入拉筋使其與接觸土體之間產生摩擦，從而可間接削弱土體變形，加強了土體自身的工程特性。加筋擋土墻適用于地形平坦開闊的填方路段，不適于地形地貌陡峭的山坡和挖方路段。

2.3.5扶壁式擋土墻

扶壁式擋土墻是順著懸臂式擋土墻所在位置，在相隔等距離處每隔一段增加一道扶壁，把力臂和踵板連接起來形成一個整體的一種擋土墻。一般為鋼筋混凝土結構，結構整體來說構造簡單，施工方便，因其墻身斷面小、質量輕等優點，故其材料強度性能也得到充分發揮，適用于石料缺乏及地震多發區域。

在國外，扶壁式和懸臂式擋土墻已普遍應用，然而在我國此方法卻應用較少，伴隨我國高等級公路往中西部地區發展，則此方法的應用機會也將有所增加。我國自20世紀70年代中期就開始對加筋土技術進行初步的研究和簡單應用，1978年我國第一座實驗性加筋土擋墻在云南田壩貯煤場修建，加筋土擋墻已在公路、鐵路、水利、建筑和煤礦等部門得到應用，特別是廣泛應用于公路部門。現如今擋土墻的設計不僅要符合使用要求，更要做到與自然環境相協調，在設計中墻面的質感、色彩以及造型設計要做到統一中寓有變化，以此來提高擋土墻的環境質量。

2.4 抗滑樁邊坡加固技術

抗滑樁通常為坡體水平剪切破壞或支撐土體的一種邊坡支撐結構，因其施工安全可靠且工藝簡單所以廣泛應用于邊坡工程。抗滑樁的發展歷史和探索大致有三個階段：首先，20世紀初直至50年代，抗滑樁開始被運用于工程施工建造中；其次，20世紀50年代～70年代，抗滑樁運用廣泛且替代了抗滑擋土墻；最后，錨索抗滑樁真正開始被運用并以此作為其開端標志。我國在借鑒國外先進技術及豐富經驗成果的基礎上加以反思探索，慢慢向更好的方向發展。抗滑樁的設計計算在國內外也各有異同，由于其在支擋滑坡的過程中主要承受側向力，故與平常建筑地基、橋梁樁承受側向力的樁存在較大差別。目前對抗滑的設計計算方法都只是考慮樁處于彈性階段，如壓力法、位移法、懸臂樁法、矩陣分析法、有限單元法、地基系數法等。我國一位知名研究人士吳恒立提出計算推力樁的雙參數法，與之一起的還有綜合剛度原理，其所提出的方法考慮了周邊土體是處于非彈性階段還是線彈性階段，但這兩者都主要適用于樁頂作用有橫向荷載或樁外露部分作用有分布荷載的情況。在國外，習慣于使用線彈性地基系數法，在計算抗滑樁內力時更為簡便，而我國大多數采用地基系數法與懸臂樁法。在危巖邊坡的防護治理工程中，抗滑樁邊坡加固技術被廣泛運用，然而在前面提到的關于抗滑樁計算的敘述中，有限元法與位移法還是存在一些弊端，故目前工程設計中往往仍舊采用壓力法來進行相應的設計。關于抗滑樁邊坡加固的理論探索雖已成體系，但依舊不夠成熟，迫切需要更多的科研學者來對其進行更深層次研究。

3 邊坡加固技術的發展

邊坡支護不僅工程技術復雜，而且施工難度大。改革開放以來，經濟開始復蘇，基礎建設也在迅速發展，需要基礎建設的工程項目日益增多，所使用的邊坡支護手段越來越先進。在20世紀50年代，我國邊坡支護主要采用的措施有地表排水、削坡減載和擋墻防護處治等。但這些技術不能使邊坡達到真正穩定的狀態，當環境發生變化時，邊坡極有可能會失穩。60年代末，我國在鐵路建設中對邊坡使用抗滑樁技術，并取得成功，因此抗滑樁技術得以推廣應用。同時期法國在比利牛斯山上修建世界上第一座加筋擋土墻，獲得成功之后，在歐洲迅速普及，70年代中期我國開始加筋土技術研究和應用，加筋擋土墻已在公路、鐵路、水利、建筑和煤礦等部門得到廣泛應用，特別是公路部門最為廣泛。80年代末期，錨噴防護技術在我國被使用，此技術簡單、安全且施工速度快，因此很快得到廣泛應用。90年代末，注漿加固及錨固結構開始廣泛地用于邊坡治理，此方法能對邊坡進行深層的加固，對邊坡的深層加固及穩定性問題有極大的幫助，使根治邊坡問題成為可能，是一種具有廣泛的應用前景的邊坡支護技術。

4 結語

邊坡在自然與人為因素作用下的破壞形式主要有滑坡、滑塌和剝落等，若邊坡發生破壞將嚴重危害人類的人身安全和財產安全。目前，可供采用的邊坡支護技術很多，本文主要分析的是預應力錨索、注漿法、擋土墻和抗滑樁的研究現狀。四種技術雖是分開分析，但在如今的邊坡治理中，強調使用多措施綜合治理的原則，從而最大程度加強邊坡的穩定性。由此可見，隨著科學技術的發展，邊坡加固技術將會得到進一步的發展，并逐漸走向完善。