高边坡工程支护施工技术研究

发布时间：2022-10-05 10:09 热度：

高边坡工程支护施工技术研究

田亮

摘要：边坡稳定是水利水电工程经常遇到的问题，直接关系着工程修建的可行性，根据高边坡的工程地质条件和周围环境及不同区段的边坡高度，分别采用预应力锚索与块石挡土墙支护，并说明施工工艺及施工要点。

一、工程概况

某高边坡工程沿山腰公路的下边侧，边坡下拟建建筑均为别墅群，别墅沿山坡修建时，将开挖形成一人工边坡。如何治理好开挖后形成的边坡，关系到坡下建筑物及居民的生命、财产安全，另外还涉及到边坡上部公路的安全。

沿山腰的公路下，别墅区后的人工开挖边坡全长约９８６ｍ，开挖坡高４ｍ～９ｍ，绝大部分为土质边坡（残积土或全风化状土）。为节约土地，拟开挖边坡坡度十分陡峭，坡度约为1:0.1～1:0.2。

二、工程地质条件

边坡处于南北两座山体之间的沟谷斜坡地带，特殊的地形地貌使得该区工程地质条件十分复杂，土层厚度与土体物理力学性质均有很大差异。考虑本地区气候情况，边坡稳定计算按各岩土层暴雨期的饱水状态下固结快剪值作为设计值（表１）。

层号 土层重度 饱水重度（KN/M3） Φ（°） C （KPa）

1 素填土 20 10 5

2 含砾粉质粘土 20 12 35

6---1 全风化凝灰土 23 14 40

6----2 强化凝灰土 24 25 150

6----3 中风化凝灰土 25 40 400

表1岩土层饱水状态物理力学参数设计值

三、边坡支护结构选择

本边坡工程具有以下特点：

１．周边环境条件苛刻，坡下为别墅区，坡顶为公路，安全要求十分严格。

２．边坡长度很长，造成地质条件和边坡挖深均有很大的变化。

３．为节约场地，拟开挖边坡陡立，无放坡条件。

４．工程地理位置处于暴雨多的地理位置，气象因素必须考虑。

５．中风化岩层埋深条件相对较好。

６．边坡处于高档别墅小区，需考虑绿化要求。

根据本边坡地质与环境特点，经仔细分析，综合考虑，决定对边坡较高的３１个区采用锚（索）结合框架梁形式，对边坡高度小的六个区采用重力式挡墙进行边坡支护。

四、边坡支护结构的设计计算说明

（一）坡顼车辆荷载的影响

将车辆荷载换算成与墙后土体相同重度的一定宽度和高度的土柱（均布荷载）进行计算，换算成土体荷载的高度为0.８ｍ．换算宽度为８ｍ。

（二）内力计算方法

内力及配筋计算采用分项系数的承载力极限状态法，采用的安全系数如下：主动土压力安全系数1.3；安全重要性系数ｒ。＝1.1。

（三）护坡钢筋混凝土竖肋的内力计算

采用竖向连续梁的计算法，竖肋底端简化为铰支点，按混凝土结构设计规范进行计算。

（四）锚杆（索）的计算

根据钢筋（钢绞线）的面积和强度、钢筋（钢绞线）与砂浆之间的粘聚力及砂浆与岩层之间的粘聚力，取上述三种情况的最小值作为抗拔力设计值（抗拔力一般为钢筋或钢绞线的强度所控制），其与锚杆（索）所承受的轴向拉力设计值之比值，作为抗拔安全系数。锚杆锚人深度要求进入中风化基岩４ｍ，锚索锚入深度要求进入中风化基岩５ｍ。边坡支护的锚杆（索）挡墙剖面和护坡框架立面及锚索详图分别见图１、图２、图３。



图1锚杆挡墙剖面图 图2护坡框架梁肋立面标准图

图3锚索大样图

（五）排水措施

“无水不滑坡”，水对边坡的不利作用是个不能忽视的重要问题，根据勘察报告描述，由于粉粒含量较高，本区上部土层具有一定的渗透性，使得本边坡工程排水尤为重要。设计排水设施有两部：一是浅层排水，采用ＰＶＣ塑料管，排出坡体表部地下水；二是深层排水，采用钢塑软式透水管穿至岩土体界面（强风化岩层顶面）处，将岩层表面处汇聚的地下水排出坡外。开挖到设计坡底后结合小区内管道布置，在坡底设置排水沟将水汇入小区排水系统。

五、边坡支护施工工艺流程

测量放样→开挖作业面→锚索（杆）钻孔→锚索（杆）检验→清孔、锚索安装→搅拌水泥砂浆→压力注浆→框架梁放线→钢筋制作→支模→钢筋安装→浇注混凝土→养护→预应力锚索张拉→补浆、封锚。

六、施工要点

1.潜孔钻机成孔中，采用空压机带动的高压风清渣往往难以干净，沉渣段超长，造成锚索不能下到设计的深度，尤其是风化岩层中裂隙较多部位，故空压机的功率应选用大些，锚索孔的倾斜角不宜过大。

2.在覆盖层为含水量较高的粉质粘土层中宜采用地质钻机潜水式成孔，钻至风化岩层后再改用空压机带动潜孔钻机成孔施工勘察孔则全部用地质钻机取芯。

3.锚索在自由段宜单根钢绞线用金属波纹管穿好，然后按设计将数根波纹管绑扎成捆穿入孔中。

4.注浆中应预估注浆量，以注浆压力1. 5~2. 0MPa和充盈系数1. 2~1. 5双控，保证注浆饱满，达到设计的粘结力同时在注浆后期注意孔口溢浆后，是否有浆体迅速沉落现象，若有沉落迅速现象，必须再次补注浆，直至溢浆正常。

5.张拉预应力锚索中，当框架梁肋的内侧为粘性土，往往发现框架梁肋的变形大，尤其是梁肋内侧岩土软硬不均处，容易导致混凝土梁肋裂缝，故应注意梁肋贴紧岩土面，或适当扩大梁肋断面，并控制张拉应力。张拉中同时记录锚索的伸长变形，发现异常现象立即停止张拉，分析原因并妥善处理。

6本边坡工程设计的区段长度分别为20 ~ 40m，地质条件复杂，施工勘察很重要，为动态设计及时提供依据。实际施工时，将近一半区段的锚杆(索)有所变动，主要是锚杆(索)的排数和长度变化

结语： 由于边坡长度大和地质条件的复杂性、土层厚度变化极大，为此应强调施工勘察工作，以便及时和准确地取得相应的地层参数，为动态设计提供资料，及时对支护结构工作量作出相应调整，达到尽可能降低造价而又能保证边坡安全的目的，具体要求为：因岩土结合面附近的地质参数及土层厚度在很大程度上将决定边坡破坏的模式，要求每一区段（重力式挡墙除外）第一次施工的锚杆（索）孔成孔时采取岩（土）芯，按勘察要求封存，并作出该孔剖面图，取芯重点位于岩土结合面上下各１．５ｍ，必要时将岩（土）芯送试验室作相应的测试并提供力学参数。施工中及时观察并记录边坡泄水情况，尤其是雨天时出水点、出水量及出永滞后情况，必要时增加透水管数量。

参考文献

[1]《建筑边坡工程技术规范》(GB50030一2002）