框架锚索在山区高边坡防护中的应用

框架锚索在山区高边坡防护中的应用
摘要:框架锚索边坡处理技术一种很好的边坡稳固土建施工方法。

为了能够很好地推广应用此方法,文章结合实际工程分析了框架锚索施工技术的作用原理,同时还规划了其施工工艺流程,最后得出了框架锚索的优点和在设计过程中的主要注意事项。

关键词:框架锚索;作用原理;工艺流程;注意事项
山区边坡的防护一直是土建工程中十分重要的问题,针对不同边坡病害应该采取不同的边坡加固技术[1,2]。

随着边坡防护技术的发展,其中框架锚索为山区边坡的防护提供了一种新型的、安全的智力防护方法,该边坡防护方法为山区高边坡支挡加固提供了一种有效的结构模型。

它通过框架加固坡体的同时还可以对坡面进行有效的防护,同时还可进行植被护坡;另外,该边坡防护方法引起作业机械化程度较高,对施工条件的约束较少,能够降低施工劳动强度和缩短施工周期,且施工后外形美观,所以框架锚索防护处理技术在山区高边坡防护中得到了广泛的应用,是一种值得研究和推广使用的好方法[3,4]。

1工程概况
丹通高速公路第十合同段起讫桩号为K78+000~K88+000,所经地区为中低山地貌,山势延绵,山体庞大,尖棱状山脊。

由于该高速公路山区路段地形复杂,相关方面的测量无法精确勘测,因此迫切需要一种灵活动态的山区边坡加固处理技术。

受地形条件限制、放坡困难等因素影响,并且充分考虑尽量避免对原有地形、地物的破坏,在路基边坡存在滑坡安全隐患路段,采用锚索框架进行防护,框架内铺设三维植物网植草绿化。

由于该山区边坡体内存在较贯通的构造裂面,如果进行开挖边坡则其坡度将会较陡,并且随着山区边坡体的不断松弛和坡体岩体的不断松动,地表水和地下水对山区边坡的作用不断加强,山区边坡岩体就会沿该构造裂面形成滑动。

另外,山区边坡大部分坡体岩体风化破坏严重,且已产生了一定规模的坍塌,边坡中间分段平台窄且少,边坡岩体存在沿结构面产生局部滑动的可能,如果不对其进行加固处理,则局部坍塌或滑动会使边坡坡脚失去支撑而失稳,甚至引发更大的边坡破坏。

2应用框架锚索加固山区高边坡
2.1框架锚索加固技术在实例中的应用
鉴于以上高速公路山区高边坡的地形条件和特点,本人所在项目组通过综合分析决定对边坡采用以预应力锚索加强的支护为主,框架防护为辅的加固处理措施。

{1}采用较陡的刷方坡率,降低边坡的高度,减少坡面开挖范围。

该合同段共设框架锚索边坡防护3处,边坡坡率为:一级边坡1∶0.75,二级边坡1∶1,三级边坡1∶1。

{2}自上而下施工,开挖一级加固一级,使山区高边坡开挖后得到及时加固,避免施工过程中引发的病害。

其中锚索钢绞线为直径15.24 mm、强度1 860 MPa 的高强度低松驰无粘结钢绞线,锚索横向间距为4 000 mm,竖向间距为5 000 mm,框架梁尺寸为400 mm(宽)×500 mm(厚)。

锚索锚固端15 m,自由端6~19 m,单根锚索锚固力为780 kN。

{3}在框架中种植植物,框架内进行绿化,可有利于山区高边坡坡体的长期稳定性。

2.2框架锚索的作用原理
框架锚索在山区高边坡防护中的作用机理是首先通过采用高强低松弛钢绞线对坡体主动施加大吨位的预应力使之在可能的滑面上产生正压力和切向抗力,借此平衡顺层下滑力,提高软弱结构面上的物理力学性能,然后应用框架将山区边坡表面层岩土所受到的预压应力进行分散传递,在施工的过程中不断通过增加或减少锚索的数量和锚固的深度来调整锚固力的大小,从而达到改善坡体岩土的应力状态,增强坡体的自稳能力的效果。

其具体施工工艺流程将在下文进行描述,通过检测施工结果发现该处理技术对山区高边坡的整治效果很好。

2.3框架锚索的施工工艺流程
通过研究确定应用锚索框架对该山区高速公路的高边坡进行防护处理之后,需要对其施工过程进行研究,即确定施工工艺流程。

在施工过程中,本项目组决定采取如下施工工艺流程:
山区高边坡坡面整理→测量空位→钻孔和清孔→制作安装锚索→注浆压浆→制作框架梁→养护→锚索张拉与锁定→封锚,详见图1所示。

3框架锚索的优点及设计注意事项
3.1框架锚索的优点
通过以上的工程实例可知,框架锚索加固处理技术在山区高边坡防护中的作用很大,其主要表现出来的优点有:
{1}对山区边坡的加固效果明显。

由于框架锚索技术是应用钢筋混凝土所建设的框架,会因为土拱效应而对边坡体表层的岩土起框箍作用,阻止山区边坡岩土的变形和破坏,另外通过在框架中种植植物还可以防止水流对山区边坡的冲刷和山区边坡岩土的风化和剥落,因此框架锚索技术对山区边坡的加固效果明显。

{2}框架锚索的适用性强,几乎不受地形、地质条件限制,能及时、有效、因地制宜地加固边坡。

山区边坡的地形比较复杂,难以对其进行精确勘察测量,这给施工设计带来了很多麻烦,因此山区边坡的维护迫切需要一种能灵活变换的施工技术,而框架锚索可以通过增加或减少锚索的数量和调整锚固的深度从而达到调整锚固力的大小,因此其适应性强。

{3}框架锚索施工简便、工期短。

由于框架锚索边坡加固技术在施工时可以自上而下采取开挖一级加固一级的施工顺序,待上一级锚索进行初张拉后再开挖和加固下一级边坡;在对每一级边坡进行施工的同时可以进行分层和分段施工,这样就可以大大减少边坡施工对山区边坡的干扰,从而避免施工过程中无必要的边坡病害;另外还可以在一个施工山区边坡体上同时展开多个施工工作面,这样可以缩短施工周期。

3.2框架锚索的设计注意事项
通过将框架锚索边坡处理技术应用在山区高边坡的防护过程中,本项目团队在项目的实施过程取得了丰富的实践经验,通过综合分析认为框架锚索在设计过程中应该注意以下几点:
{1}在对山区高边坡加固之前,必须对施工现场进行详细的工程地质勘测,并且要详细分析山区高边坡发生病害的类型及病害产生的原因,然后对症下药,制定切合实际的工程施工措施。

{2}锚索框架下的岩土遇到雨水后容易被冲刷,因此在坡面应设立疏排水通道,在框架内应通过种植植物对岩土进行防护,避免框架下的岩土被冲刷,最终使框架失去对边坡的加固作用[5]。

{3}由于框架梁的主要作用是将锚索预应力分散给各个坡面并由此向坡体传递,从而对坡体岩土起到保护约束作用,因此框架梁间距和断面尺寸的设计主要取决于框架内岩土体刚度和基底承载力,故在进行框架的结构设计时应考虑框架和岩土的相互作用及变形协调,同时应满足地基承载力的要求。

4 结语
通过结合框架锚索技术在工程施工实际中的应用,并分析其作用原理和施工工艺流程,由此得出了框架锚索技术对山区高边坡加固效果明显、适用性强、施工周期短和施工技术简单的结论,最后总结出了框架锚索在设计过程中应特别注意工程地质勘查、要加强对框架内岩土的保护和应考虑框架和岩土的相互协调作用等因素。

参考文献:
[1] 郭长庆.公路边坡处治技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.
[2] 徐邦栋.滑坡分析与防治[M].北京:中国铁道出版社,2001.
[3] 李忠良.预应力锚索在高边坡防护中的应用[J].铁道建筑,2004,(6):53-54.
[4] 杨志庆,虞黎均,诸葛盛世.预应力锚索+框架梁结构在边坡防治中的应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2005,(2):37-39.
[5] 史彦文.锚索框架梁和抗滑桩联合支护在路基高边坡滑坡处理中的应用[J].公路,2004,(2):89-91.。