擋墻與格構(gòu)梁錨索支護(hù)體系在順層邊坡中的應(yīng)用研究

吳昌旺

摘要：本文結(jié)合了某邊坡?lián)鯄εc格構(gòu)梁錨索的支護(hù)方式，著重介紹了在坡度較陡、泥質(zhì)粉砂巖及頁(yè)巖順層邊坡中采用擋墻與格構(gòu)梁錨索支護(hù)體系，通過(guò)工程實(shí)踐表明，擋墻與格構(gòu)梁錨索支護(hù)體系能夠滿足邊坡支護(hù)穩(wěn)定的需要，發(fā)揮了支護(hù)作用，確保了邊坡的穩(wěn)定與安全。

關(guān)鍵詞：擋墻；格構(gòu)梁；錨索；順層邊坡

1.前言

邊坡支護(hù)中常用的支護(hù)類型有放坡、擋墻、土釘、格構(gòu)梁錨索支護(hù)等[1～2]，支護(hù)形式的選擇應(yīng)根據(jù)具體工程及項(xiàng)目的區(qū)域地質(zhì)條件，否則達(dá)不到預(yù)期的支護(hù)效果及造成不必要的浪費(fèi)。本文著重從順層邊坡支護(hù)體系進(jìn)行選擇及施工工藝與注意事項(xiàng)進(jìn)行分析，為同類工程提供類似經(jīng)驗(yàn)。

2.工程實(shí)例

本工程位于廣東省河源市某學(xué)校宿舍樓后方山坡，主要由坡殘積土和強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖及泥質(zhì)頁(yè)巖構(gòu)成，屬巖土混合邊坡，為修建宿舍樓及實(shí)驗(yàn)樓時(shí)開(kāi)挖整平場(chǎng)地形成，除局部地段做了簡(jiǎn)單的砌石擋墻外，其余坡段均未采取工程措施支護(hù)，目前已發(fā)生滑坡跡象，滑坡類型屬小型淺層推移式滑坡。該人工邊坡全長(zhǎng)約150m，邊坡最高處約11m。宿舍樓后側(cè)修有簡(jiǎn)易排水溝，年久失修；邊坡現(xiàn)狀坡度為40°～55°，局部較陡為60°～80°，出現(xiàn)滑坡的坡段主要為巖質(zhì)邊坡，巖體層現(xiàn)狀產(chǎn)狀為128°∠30°，邊坡坡向?yàn)?30°，根據(jù)巖層產(chǎn)狀與邊坡坡向的關(guān)系，巖層傾向與坡面傾向接近一致，巖層傾角小于邊坡坡角，為順層邊坡，有沿著巖層傾向滑動(dòng)的趨勢(shì)；發(fā)生滑坡坡面植被不發(fā)育，水流沖刷痕跡明顯，其余坡面植被一般，多生長(zhǎng)雜草、雜樹(shù)。人工邊坡坡腳大部分地段緊靠學(xué)生宿舍樓，最近處僅為0.5m。

主要巖土層為：呈灰褐色、褐黃色等，稍濕，稍密狀，揭露厚度為1.40m～1.50m，平均1.45m，填土層多由粉質(zhì)黏土、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)頁(yè)巖及其碎石等堆填而成，隨機(jī)倒放，均勻性差，大部分較密實(shí)，壓縮性、濕陷性一般。殘積粉質(zhì)黏土多呈褐黃色，稍濕，硬塑狀，土質(zhì)均勻，揭露厚度為0.50m～2.00m，平均1.16m。強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖以褐黃色為主，巖芯呈半巖半土狀，土夾巖塊狀及碎塊狀，手可折斷，遇水易軟化；本層揭露厚度為8.50m～29.00m，平均16.70m。中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，巖芯以褐黃色為主，局部灰黑色，巖芯碎塊～短柱狀為主，巖質(zhì)較軟，錘擊聲音沉悶，巖芯局部夾泥質(zhì)頁(yè)巖，揭露厚度為3.50m～9.20m，平均6.60m。泥質(zhì)頁(yè)巖以灰褐色、灰黑色為主，巖芯呈半巖半土狀，土夾巖塊狀及碎塊狀，本層揭露厚度為0.50m～15.60m，平均5.94m。中風(fēng)化泥質(zhì)頁(yè)巖泥質(zhì)（局部粉砂質(zhì)）結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，巖芯以灰黑色為主，巖芯碎塊～短柱狀為主，巖質(zhì)較軟，錘擊聲音沉悶，揭露厚度為6.50m～18.70m，平均10.96m。

3.選擇邊坡支護(hù)體系

發(fā)生邊坡滑坡常和水的作用有密切關(guān)系，對(duì)降水較為敏感。因此，消除和減輕地下水對(duì)邊坡的危害尤其重要，通過(guò)在治理區(qū)坡頂附近修筑截水溝，可防止外圍地表水沖刷坡面或過(guò)多入滲坡體中，在坡腳修筑排水溝，及時(shí)將地表水排走。

本邊坡滑坡面上完全裸露且未采取加固圍擋措施，自穩(wěn)能力較差，本邊坡在一般工況屬欠穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨工況下屬不穩(wěn)定狀態(tài)，不能滿足長(zhǎng)期穩(wěn)定要求，坡體一旦再次遭受連續(xù)強(qiáng)降水，極易再次發(fā)生失穩(wěn)破壞。邊坡自穩(wěn)性較差，通過(guò)一定的工程技術(shù)措施，可改善滑坡巖土體的力學(xué)強(qiáng)度，提高其抗滑力，減小下滑力。常用的工程措施有：削坡減載及人工加固等，可設(shè)置擋土墻、預(yù)應(yīng)力錨桿（索）等支擋，加固不穩(wěn)定巖土體。

根據(jù)區(qū)域內(nèi)地質(zhì)環(huán)境條件和邊坡災(zāi)害的形成機(jī)制，改邊坡的支護(hù)方案有以下兩種：

方案一：“錨桿+格構(gòu)梁+削坡+擋土墻+截排水+綠化護(hù)坡”采用在發(fā)生滑坡坡段坡面表面清坡進(jìn)行錨桿格構(gòu)梁支護(hù)，同時(shí)坡面采取截排水和綠化護(hù)坡治理方法，滑坡坡段兩側(cè)邊坡較矮地段采用坡腳修建擋土墻，坡頂采用截水的治理方法。在邊坡頂部布設(shè)一條截水溝，擋土墻墻腳布設(shè)排水溝，在治理范圍兩側(cè)各設(shè)一條縱向排水溝，梁間進(jìn)行植草綠化。

方案二：“抗滑樁+擋土墻+截排水+綠化護(hù)坡”

該方案采用在發(fā)生滑坡坡段上部采用抗滑樁，坡腳采用擋土墻支擋的治理辦法。對(duì)邊坡進(jìn)行適當(dāng)削減，減小坡體坡度，在坡腳修建擋土墻，在邊坡頂部布設(shè)一條截水溝，擋土墻頂部及墻腳布設(shè)排水溝，在治理范圍兩側(cè)各設(shè)一條縱向排水溝，支護(hù)治理后坡面進(jìn)行植樹(shù)綠化。該土方開(kāi)挖量大，對(duì)坡體的生態(tài)環(huán)境影響破壞也較大。

方案一是邊坡失穩(wěn)的常用治理方法，目前格構(gòu)、錨索、重力式擋土墻的設(shè)計(jì)及施工工藝都已經(jīng)非常成熟，因此該方案在技術(shù)是可行的。該方案因采用格構(gòu)，可在梁間坡面進(jìn)行綠化，有利于環(huán)境美化，采用錨素，有利于控制邊坡變形。

方案二是對(duì)大型滑坡常用治理方法，目前抗滑樁支護(hù)已經(jīng)大量應(yīng)用于邊坡的防護(hù)工作，可保留目前坡體上的灌木等，既有利于保護(hù)原有的生態(tài)，又能控制滑坡的危害，缺點(diǎn)是該方案造價(jià)比較大且學(xué)生宿舍樓后方施工空間有限。

通過(guò)上述技術(shù)可行性比較，方案一施工工藝成熟且有利于美化環(huán)境，優(yōu)勢(shì)比較明顯。

考慮邊坡坡頂有墳?zāi)梗荒芟蛏贤庀骷皥?chǎng)地施工距離學(xué)生宿舍樓較近及排水需要，支護(hù)結(jié)構(gòu)與建筑結(jié)構(gòu)凈空尺寸取大于1.0m。邊坡頂超載取10kPa。

邊坡部分坡度較緩，若整個(gè)邊坡采用格構(gòu)梁錨索進(jìn)行支護(hù)則比較浪費(fèi)，故部分邊坡只采用重力式素混凝土擋土墻進(jìn)行支護(hù)，坡頂采用截水溝進(jìn)行截水；坡度較陡、距離宿舍樓較近地段，若采用格構(gòu)梁鋼筋錨桿進(jìn)行支護(hù)，則沒(méi)有施工面，故該地段下部采用重力式素混凝土擋土墻進(jìn)行護(hù)腳，上部則采用格構(gòu)梁錨索支護(hù)體系進(jìn)行支護(hù)較為合適。邊坡典型剖面圖見(jiàn)圖1、圖2。

4.施工工藝與注意事項(xiàng)

4.1錨索施工工藝及注意事項(xiàng)

預(yù)應(yīng)力錨索鉆孔孔徑為150mm；鉆孔深度應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度不少于0.3m；桿體自由段應(yīng)涂潤(rùn)滑油和套塑料管，并應(yīng)扎牢；注漿前須清孔并直至流出清水為止；注漿水灰比0.38～0.45，可加入適當(dāng)減水劑和膨脹劑，第一次注漿壓力0.5MPa～1.5MPa；在第一次注漿體強(qiáng)度達(dá)5MPa左右時(shí)，進(jìn)行二次高壓注漿，注漿水灰比0.65～0.80，第二次注漿壓力2.0MPa～3.0MPa，二次注漿管在下端1/3范圍內(nèi)開(kāi)孔；錨固體及臺(tái)座混凝土強(qiáng)度均應(yīng)大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%時(shí)，方可進(jìn)行張拉。

錨索施工前應(yīng)復(fù)核確認(rèn)墳?zāi)咕唧w位置，如錨索在墳?zāi)拐路剑瑧?yīng)先通知設(shè)計(jì)方進(jìn)行調(diào)整，避免紛爭(zhēng)；錨索正式施工前，應(yīng)選取3根進(jìn)行試驗(yàn)，以進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)或調(diào)整，試驗(yàn)要求按相關(guān)規(guī)范進(jìn)行。

4.2格構(gòu)梁施工工藝及注意事項(xiàng)

格構(gòu)梁采用現(xiàn)澆施工，施工前應(yīng)先進(jìn)行錨索施工。施工程序?yàn)椋呵迤隆艠印诓邸！摻罱壴獫沧ⅰ８駱?gòu)應(yīng)嵌置于邊坡中，坡面預(yù)留100mm綠化。格構(gòu)梁施工時(shí)，格構(gòu)嵌入坡面200mm。格構(gòu)護(hù)坡施工前，坡面應(yīng)平整，無(wú)表面溜滑體和松動(dòng)體；格構(gòu)每隔約25m寬度設(shè)置伸縮縫，縫寬20mm～30mm填塞瀝青麻筋或?yàn)r青木板。所有縱筋連接采用對(duì)焊接頭，主筋與箍筋點(diǎn)焊。溝槽開(kāi)挖以錨固點(diǎn)連線為控制點(diǎn)放線，局部依地形作適當(dāng)調(diào)整；對(duì)承受預(yù)應(yīng)力的格構(gòu)梁，應(yīng)在梁強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%后，才能進(jìn)行錨索張拉。

4.3重力式素混凝土擋土墻施工工藝及注意事項(xiàng)

擋土墻混凝土等級(jí)為C30；砼澆搗時(shí)要保持混凝土表面平整，濕潤(rùn)光澤，無(wú)干斑及滑移流淌現(xiàn)象。擋墻每10m～15m設(shè)置伸縮縫，縫寬20mm～30mm，縫中填設(shè)瀝青麻絲，沿內(nèi)外頂三方填塞，深度不小于150mm。擋墻基底應(yīng)為硬塑狀原土，基礎(chǔ)埋深根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖實(shí)際情況確定，擋墻持力層為殘積層或全風(fēng)化層。擋墻應(yīng)分層澆筑并振搗密實(shí)，每層澆筑高度不大于2.0m；層與層之間采用Φ16接茬鋼筋，接茬筋間距為400mm，長(zhǎng)度為500mm，插入一半外露一半。

4.4混凝土施工要求及注意事項(xiàng)

（1）砼澆筑要求

巖基上的雜物、泥土及松動(dòng)巖石均應(yīng)清除，并沖洗干凈，排干積水，基礎(chǔ)面經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行混凝土澆筑；基巖面澆筑砼，在第一次混凝土澆筑之前，必須先鋪一層2cm～3cm的水泥砂漿，砂漿水灰比應(yīng)與混凝土的澆筑強(qiáng)度相適應(yīng)；混凝土澆筑按照監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的澆筑分層（段）分塊和澆筑程序進(jìn)行，斜面上的混凝土澆筑，應(yīng)從最低處開(kāi)始，直到保持水平面，使倉(cāng)面平整；澆筑混凝土?xí)r，嚴(yán)禁在倉(cāng)內(nèi)加水，如發(fā)現(xiàn)混凝土和易性較差；應(yīng)采取加強(qiáng)振搗和改善和易性的其它措施；混凝土振搗密實(shí)擬采用高頻率插入式混凝土振搗器振搗現(xiàn)澆混凝土，現(xiàn)場(chǎng)配備足夠數(shù)量的振搗棒，振幅、動(dòng)力適中。

（2）混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑后，在現(xiàn)場(chǎng)安排專人負(fù)責(zé)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，防止混凝土受風(fēng)干、流水或機(jī)械破壞。混凝土可采取人工連續(xù)灑水養(yǎng)護(hù)，在混凝土表面用草袋等吸水材料覆蓋，或降低混凝土澆筑溫度如采用冷水拌和砼及采用噴水霧等措施降低倉(cāng)面的氣溫，高溫季節(jié)，盡量將混凝土澆筑安排在早晚和夜間進(jìn)行。

4.5坡面客土噴播植草綠化

坡面綠化應(yīng)以機(jī)械噴播為主，人工種植為輔。

（1）材料

三維植被網(wǎng)要求無(wú)腐蝕性、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，對(duì)大氣、土壤、微生物呈惰性，以浸塑鐵絲網(wǎng)為原料制成。覆土要求質(zhì)地疏松、良好通氣、隔熱、保溫，能提供足夠的養(yǎng)分，無(wú)病菌、蟲(chóng)卵，無(wú)有害物質(zhì)，pH值適宜為5.0～6.5，粉碎風(fēng)干過(guò)8mm篩，主要由以下材料組成：普通黏土、有機(jī)營(yíng)養(yǎng)土、土壤改良材料、多含量復(fù)合肥、保水劑、微生物菌劑等。普通黏土含量約40%～50%，選擇黏結(jié)附著力較強(qiáng)，而且含砂量較大，與其他改良材料混合后通透較好的黏土。有機(jī)營(yíng)養(yǎng)土含量約25%～35%，主要是泥炭等有機(jī)物含吸收有較多長(zhǎng)效營(yíng)養(yǎng)成分的有機(jī)質(zhì)和肥土。土壤改良材料含量約15%～25%，主要是木屑，植物纖維、禽糞、膨化物等輔助材料，目的是增加土壤肥力的保持水能力和滲透性，增加土壤的緩沖力，微生物活性和養(yǎng)分的供應(yīng)，使根系易生長(zhǎng)、繁殖和穿插。多含量復(fù)合肥含量約0.6%～0.8%，主要是普通復(fù)合肥和供肥期長(zhǎng)、不易流失的長(zhǎng)效復(fù)合肥。保水劑含量約0.25%，保水劑可以高效地為土壤保濕，其微粒膨化體吸收和釋放的水分解能使土壤保水，可供植物生長(zhǎng)期反復(fù)地吸收。微生物菌劑含量約0.154%～0.2‰，根際細(xì)菌制劑、內(nèi)生菌根以固氮根瘤劑等大量活性微生物的間接肥料，能增強(qiáng)植物在貧瘠土地的固氮能力和適應(yīng)能力。

（2）施工要點(diǎn)

在噴草施工之前需在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行草籽成活率試驗(yàn)，發(fā)芽率在90%以上方可使用。

清除坡面浮石、塊石，盡可能平整坡面，坡面清理應(yīng)有利于三維植被網(wǎng)和巖石坡面的緊密結(jié)合，禁止出現(xiàn)反坡。覆蓋改良土并潤(rùn)濕。根據(jù)邊坡實(shí)際土質(zhì)情況，回填噴客土厚度80mm并用水濕潤(rùn)。三維網(wǎng)的剪裁長(zhǎng)度比坡面長(zhǎng)150cm左右，順坡鋪設(shè)，鋪網(wǎng)時(shí)，應(yīng)讓網(wǎng)盡量與坡面貼附緊密，防止懸空，鋪設(shè)時(shí)，應(yīng)使網(wǎng)保持平整，不產(chǎn)生褶皺，網(wǎng)之間要求重疊搭接，搭接寬度不小于15cm。采用人工打設(shè)U形釘進(jìn)行固定；為保證覆土充滿網(wǎng)包，且不壓包，應(yīng)分層多次填土，且灑水浸潤(rùn)，至網(wǎng)包層不外露為止。采用液壓噴播，噴射厚度不小于5cm；播種后采用11g/m～15g/m的無(wú)紡?fù)凉げ几采w；用滴灌養(yǎng)護(hù)均勻地濕潤(rùn)坡面，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于60d。

（3）邊坡綠化養(yǎng)護(hù)

邊坡綠化工程由于綠化工程難度較大，養(yǎng)護(hù)是保證綠化效果的關(guān)鍵，根據(jù)邊坡的特點(diǎn)，在種子發(fā)芽及幼苗期，養(yǎng)護(hù)澆水噴灌為主，保持植被呈濕潤(rùn)狀態(tài)，養(yǎng)護(hù)期限視坡面植物生長(zhǎng)狀況而定，不少于45d。

4.6基坑截、排水工程

截排水溝的具體尺寸為排水溝截面400mm×400mm，截水溝400mm×400mm；填方基底必須按規(guī)定尺寸分層夯實(shí)，每層20cm，壓實(shí)系數(shù)大于0.90。開(kāi)挖出的溝基，如地基承載力達(dá)不到要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行地基處理加固，如除泥換土、填石礫石料，擾動(dòng)土夯實(shí)，灰土夯實(shí)等；鋼筋鋪設(shè)時(shí)要保證鋼筋保護(hù)層厚度不宜小于50mm，鋼筋搭接不小于35d。鋼筋接頭位置、搭接長(zhǎng)度、錨固長(zhǎng)度、鋼筋直徑、保護(hù)層厚度等要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖和有關(guān)規(guī)范施工。截排水溝混凝土等級(jí)為C20；砼澆搗時(shí)要保持混凝土表面平整，濕潤(rùn)光澤，無(wú)干斑及滑移流淌現(xiàn)象。排水溝采用人工開(kāi)挖，開(kāi)挖深度必須大于溝底厚度與側(cè)邊墻高度之和，開(kāi)挖邊坡比1∶0.15～1∶0.2，漿砌后兩側(cè)超挖部分用黏土進(jìn)行回填夯實(shí)，邊坡陡坎對(duì)溝渠有落石影響的部位應(yīng)進(jìn)行襯砌、擋土或削坡處理，尚要填方地段應(yīng)分層夯實(shí)，確保水渠穩(wěn)定安全。截水溝應(yīng)能保證迅速排除地面水流，溝底縱坡不應(yīng)小于0.3%，以免水流停滯；截水溝彎曲段的彎曲半徑，應(yīng)保證圓滑順暢，不應(yīng)小于溝底寬度的5倍；陡坡和緩坡段溝底應(yīng)設(shè)伸縮縫，縫間距為10m～15m。沉砂池應(yīng)根據(jù)邊坡地形條件設(shè)置在截水溝出水口位置處。

由于邊坡治理工程的特殊性和復(fù)雜性，施工過(guò)程應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況和施工情況采取動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和施工。

5.結(jié)論

目前邊坡支護(hù)施工已完成，邊坡穩(wěn)定性較好。工程實(shí)踐表明，擋墻與格構(gòu)梁錨索支護(hù)體系作為組合支護(hù)體系在坡度較陡的順層邊坡支護(hù)中是可行的，能集被動(dòng)、主動(dòng)防護(hù)于一體，施工也可行，該支護(hù)體系在工程實(shí)踐中取得了良好的效果，滿足了邊坡對(duì)穩(wěn)定性、建筑物安全等要求，工程成本相對(duì)較低。

參考文獻(xiàn)：

[1]建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社， 2014.

[2]林金福，張杰，徐國(guó)民.邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)形式選擇及其多因素分析[J].巖土錨固工程， 2009.