浅谈边坡治理方案

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道路工程
浅谈边坡治理方案
朱晓平
( 中铁五局第四工程有限责任公司,广东 韶关 512031)
摘 要: 介绍了边坡的基本定义、分类、滑塌模式、监测方法和治理方案,着重说明了预应力锚杆 ( 索) 加固边坡、
抗滑桩加固边坡 2 种常用边坡治理方案的原理和应用,辅助说明了抗滑挡墙稳坡和护坡 2 种边坡治理方案。
抗滑桩是埋设于滑动面上、下岩体中阻止滑体移 动的桩形结构物。主要采用两种抗滑桩,一种是小断 面的钻孔桩,一种是大断面的大型钢筋混凝土桩。钻 孔桩就是用穿孔机从被加固岩体表面穿孔直至滑体以 下一定深度,然后将桩体的骨架部分如钢轨置入钻孔 中,轨面或轨底正对滑坡推力方向,再在钢轨与孔壁 间浇注混凝土,使钢轨与周围岩体牢固地结合在一 起,钻孔桩适用于支挡滑坡推力较小的单个或数个台 阶的滑动; 大型钢筋混凝土桩断面积常在 4m2 左右, 断面可为矩形或圆形,矩形的长边平行于滑体推力 方向。 5. 2. 2 作用原理
预应力是人为对锚杆 ( 索) 施加的张应力,从 而对边坡施加主动压力。因此,预应力锚杆 ( 索) 不同于非预应力锚杆 ( 索) ,后者只有当滑体产生滑 移时才承受张力,且张力随位移增大而增大,故这种 张力主 要 只 对 滑 体 起 悬 吊 作 用。 所 以, 预 应 力 锚 杆 ( 索) 加固措施是主动的边坡加固措施,而非预应力 锚扦 ( 索) 则是被动的加固措施,在边坡加固中, 前者比后者应用广泛。 5. 1. 3 应用说明
护坡的主要作用是防止大气降雨对坡面的冲刷和 风化; 防止松碎的边坡岩土体表面崩解,塌落。护坡 层的厚度小、高度大,一般不承受侧压力作用。
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护坡形式主要有片石护墙和锚杆挂网喷浆护墙 2 大类。2 种护墙都必须设 置 泄 水 孔,与 片 石 护 墙 相 比,锚杆挂网喷浆护墙重量轻,护坡效果好,而且可 以机械化施工,在高台阶边坡上优越性更显著; 位于 断层带的边坡,若岩体中含有遇水会膨胀,崩解的矿 物,则更宜采用锚杆挂网喷浆护墙,片石护坡墙常作 为普通挡墙配套工程,通过维护坡脚防护挡墙以上的 坡高。
3 常见的边坡滑塌模式
不论怎么分类,边坡总是处于受剥蚀和被夷平的 环境之中,总是开始着风化、解体直至滑塌的过程, 较大规模的破坏就是自然滑坡。通常将边坡主要的破 坏模式分为 4 类,即平面滑坡、楔体滑塌、倾倒破坏 及圆弧滑坡。
平面滑坡的滑面通常是由沉积间断面或软弱夹层
作者简介: 朱晓平 ( 1984 - ) ,男,江西九江人,工程师。
采用大型钢筋锚杆和钢绳锚索加固边坡,能锚固 潜在滑面很深的深层岩质滑坡,目前锚杆 ( 索) 的 安装深度已从几米达到上百米。对岩石较坚硬但完整 性较差的深层滑体,用大型锚杆 ( 索) 加固会获得 明显效果。锚杆 ( 索) 的结构—般由锚头、张拉段 和锚固段 3 部分组成。锚头的作用是给锚杆 ( 索) 施加作用力,张拉段是将锚杆的拉力均匀地传递给锚 杆周围的岩体,锚固段锚固在稳定的岩体内,可提供 足够的锚固力。 5. 1. 2 作用原理
作用于桩体上的滑坡推力,一部分经由桩体传至 桩前滑体,由桩前滑动面向上的抗滑力平衡,另一部 分由桩体传至滑动面以下岩体中。因而桩前滑坡推力 减小,滑体稳定性提高。抗滑桩的设计必须考虑基岩 所能提供的抗力和桩自身的强度,保证桩体在滑坡推 力作用下,既不会失稳,又不会出现弯断和剪断; 大 型钢筋混凝土抗滑桩根据其埋置和受力情况不同,可 分成全埋式和悬臂式两种。视其刚度大小,抗滑桩又 可分成刚性桩和弹性桩。钢性桩在滑坡推力作用下, 一般呈弹性桩特点。 5. 2. 3 应用说明
抗滑桩适用于裂隙不太发育,完整性较好的缓倾 斜中厚层岩体、滑动面较单一倾角小的滑坡,同时要 求有一个明显的滑动面,滑面以下为较完整的基岩 ( 或密实的基岩) 能提供足够的抗力。设桩时通常采 用人工或辅以轻便机械开挖小井至滑动面以下一定深
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度,而后在小井中布设钢筋,浇灌混凝土成桩,大型 钢筋混凝土桩适用于支挡滑坡推力大的滑体移动。 5. 3 抗滑挡墙稳坡 5. 3. 1 基本概况
之类的地质间断面构成的,滑体的滑动方向与滑面倾 向指向一致,也被称为顺层滑坡; 楔体滑坡的滑面由 2 个相交切的地质间断面构成,它们与坡面及坡顶面 组合,将岩体切割成为 4 面楔体,楔体的滑动方向与 2 滑面交线的倾向指向一致; 倾倒破坏是指岩体具有 薄层状结构或如玄武岩那样的柱状结构,倾角陡且倾 向与边坡倾向相反,通常以块体倾倒或弯曲倾倒形式 出现; 圆弧滑坡通常发生在土质边坡当中,均质土中 的滑面在剖面上接近圆弧形,由此而得名。
锚杆 ( 索) 布置合理与否直接影 响 加 固 效 果。 锚杆 ( 索) 的数量视单根锚杆 ( 索) 的锚固力及滑 体总的下滑力而定。可通过对预设锚杆 ( 索) 的滑
体进行稳定性计算来确定。其位置及间距视滑坡机埋 及岩体性质而定。对于牵引式滑坡,锚杆 ( 索) 应 在滑体下部位置,而推移式滑坡则应在偏边坡上部位 置。当滑面为单一不连续面控制且岩体较完整时,锚 杆 ( 索) 间距并不重要,而当岩体较破碎时,则锚 杆 ( 索) 布置应以使岩体内形成一个连续的挤压带 为原则。即保持锚头与锚固段之间形成一个约 90°的 压力锥体,锥体范围内岩石相互挤压,将周围岩石联 成一个 整 体,从 而 阻 止 了 岩 体 变 形。为 了 使 描 杆 ( 索) 之间边坡表面的岩体不发生脱落,可用钢筋混 凝土横梁和挂在锚头与横梁的金属网支撑,并通过横 梁将力传递到锚杆 ( 索) 上。 5. 2 抗滑桩加固边坡 5. 2. 1 基本概况
抗滑挡墙是依靠挡墙的自身重量来抵抗滑坡体 的推力,其结构类型很多,抗滑挡墙的布置位置直 接关系到稳坡效果。一般情况下,挡墙设在滑坡体 的前缘或坡脚部位。要求挡墙有足够的进入稳定基 岩的深度,以确保在挡墙根部不会产生新的滑动面 而失去抗滑作用,同时要保证不会产生越过墙顶的 滑体。 5. 3. 2 应用说明
地下水促使边坡变形和失稳主要是通过水压的作 用实现的,因此水压监测是边坡监测的重要内容之 一,监测疏干效果更不可缺少水压测量,使用最广的 边坡水压监测技术是立管式水压计。
5 边坡治理
只要能够坚持对边坡的变形和位移进行适量的、
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全面的定期测量,就有可能掌握边坡的动态,但必需 对这些资料及时加以科学分析和整理,才能为险坡处 理的方案提供依据。一旦边坡实际发生运动,就可根 据位移监测结果来核查原来的估计是否正确,以便正 确处理所发生的问题。原则上说,边坡治理方案不外 乎 2 类,或者采取稳坡措施以制止垮塌的发展,或者 接受垮塌。在后一种情况下,要求对垮塌体的几何特 征尤其垮塌的时间做出预报,以便及时做出各种调 整,使垮塌引起的损失控制在最小程度; 在前一种情 况下,通常有预应力锚杆 ( 索) 加固边坡、抗滑桩 加固边坡、抗滑挡墙稳坡和护坡 4 种方式。 5. 1 预应力锚杆 ( 索) 加固边坡 5. 1. 1 基本概况
6 结语
以边坡定义介绍为切入点,逐步深入到边坡的分 类、边坡的滑塌模式,由此引出对边坡的监测方法和 边坡治理方案的介绍,重点说明了边坡的 4 种治理方 案,即包括预应力锚杆 ( 索) 加固边坡、抗滑桩加 固边坡、抗滑挡墙稳坡和护坡,尤其是对边坡治理方 案中的预应力锚杆 ( 索) 加固边坡和抗滑桩加固边 坡 2 种常用方法,从基本概况、作用原理和应用说明 进行了详细介绍,实用性较强。
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参考文献:
[1] 陈祖 煜. 土 坡 稳 定 分 析 通 用 条 分 法 及 其 改 进. 岩 土 工 程 学 报, 1983,5( 4) : 11 - 27.
[2] 张鲁渝. 一个用于边坡稳定分析的通用条分法. 岩石力学与工程 学报,2005,24( 3) : 496 - 501.
[3] GB50330,建筑边坡工程技术规范. [4] 蔡美峰,著. 地应力测量原理和技术. 北京: 科学出版社,2000.
4 边坡监测
4. 1 地面点位及张裂缝测量 通过测量设置在坡内、外的测地点位移来了解边
坡的位移、变形和它们随时间的变化,这是监测边坡 十分有效而广泛使用的手段,经纬仪或光电测距仪是 这类测量中比较可靠的一类测量工具。 4. 2 岩体内部的变形测量
测量岩体内部的变形通常需要钻孔且设于孔中的 测点数目也有限,并且费用较高,因此这种方法远不 如地面点位移测量使用普遍,钻孔多点位移计是这类 测量中比较可靠的一类测量工具。 4. 3 水压监测及气象记录
2 边坡分类
边坡按成因可分为自然边坡和人为边坡 2 类。天 然的山坡和谷坡是自然边坡,此类边坡是在地壳隆起 或下陷过程中逐渐形成的; 人为边坡是人工通过挖方 或填方形成的,挖方形成的称为开挖边坡,填方形成 的称为构筑边坡,后者也常被称为坝坡。
边坡按岩性可分为土质坡和岩质坡 2 类。土体 和岩体有完全不同的结构,因此工程地质及水文地 质以及力学特征差异显著,土体是矿物或岩石颗粒 和碎片的集合体; 而岩体则是矿物的凝聚体,土体 中颗粒的运动自由度远大于岩体颗粒的运动自由度, 岩体内颗粒要发生大的相对位移必须依靠岩体中的地 质间断。
锚杆 ( 索) 插入钻孔中锚固后,用张拉设备在 孔口给锚扦 ( 索) 施加预应力,由锚杆 ( 索) 的预 应力作用在滑体上的压力即锚固力,它与预应力大小 相等方向相反。其加固作用一部分是使滑体向稳固的 岩体压紧,因而滑动面处增加了摩擦阻力; 另一部分 是锚固力的切向分量提供的直接抗滑力,从而提高了 滑体的稳定性。
关键词: 边坡; 锚杆 ( 索) 加固; 抗滑桩加固
中图分类号: U416. 1 + 4
文献标识码: B
1 边坡定义
边坡是指岩体、土体在自然重力作用或人为作用 而形成一定倾斜度的临空面,又被称为斜坡。边坡与 坡顶面相交的部位称为坡肩; 与坡底面相交的部位称 为坡趾或坡脚; 边坡与水平面的夹角称为坡面角或坡 倾角,坡肩与坡趾间的高差为坡高。
常采用砌片石挡墙,把片石筑成有规律的交错接 缝,以水泥砂浆将片石胶结成坚固的整体。对于滑坡 推力较大的往往采用混凝土挡墙或钢筋混凝土挡墙。 抗滑挡墙承受的是潜在滑体的滑坡推力或称剩余下滑 力。在设计挡墙时,要求把滑面位置,层数搞得十分 确切,否则会使稳坡工程归于失败。墙体的重量增加 了下台阶的附加载荷,不利于下台阶边坡稳定,同 时,挖挡墙基础要破坡脚,加剧边坡变形,因此抗滑 挡墙稳坡实际应用不多. 5. 4 护坡
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