邊坡加固方法淺析

渠風(fēng)英

1 概述

邊坡滑塌會對人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)造成很大危害，有專家估計(jì)，我國因滑坡等地質(zhì)災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失，每年達(dá)100億元～200億元。特別是在水利水電、礦山、公路、鐵道和軍事等工程中，都將遇到人工開挖和自然形成的高陡邊坡，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件差、雨水集中且處理不當(dāng)就可能產(chǎn)生滑坡，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的大滑坡災(zāi)害。2009年7月3日位于廣西河池市的卡馬水庫導(dǎo)流洞出口左側(cè)邊坡滑塌把出水口堵塞，產(chǎn)生水擊振動，引起上部壩體部分滑塌;2010年6月14日，福建南平市延平區(qū)西芹鎮(zhèn)發(fā)生一起公路邊坡滑塌;15日凌晨，大渡河支流金湯河右岸、金平電站附近因強(qiáng)降雨引發(fā)滑坡，埋掉工棚。這些事實(shí)都告訴我們一定要制定出一套詳細(xì)防災(zāi)規(guī)劃，做好邊坡加固的工作，盡最大努力避免災(zāi)害的發(fā)生。

邊坡穩(wěn)定是指在各類工程結(jié)構(gòu)中，土體在一定坡高和坡角條件下的穩(wěn)定程度。按其穩(wěn)定程度，可分為穩(wěn)定邊坡、不穩(wěn)定邊坡，以及極限平衡狀態(tài)邊坡。不穩(wěn)定邊坡是指土體由于表面傾斜，在自身重量及其他外力共同作用下，整個結(jié)構(gòu)都有從上向下滑動的趨勢，如果土體結(jié)構(gòu)體內(nèi)部某一表面的滑動力超過結(jié)構(gòu)實(shí)體抵抗滑動的能力，就會發(fā)生滑坡。大規(guī)模的邊坡滑塌能引起交通中斷，建筑物倒塌，江河堵塞，給人民生命財(cái)產(chǎn)帶來巨大損失。研究邊坡穩(wěn)定性的目的，在于預(yù)測邊坡失穩(wěn)的破壞時(shí)間、規(guī)模和危害程度，事先采取防治措施，減輕地質(zhì)災(zāi)害，使人工邊坡的設(shè)計(jì)達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的目的。影響邊坡穩(wěn)定的因素很多:1)地質(zhì)條件:工程地質(zhì)條件越好，邊坡的穩(wěn)定性越高。2)水文地質(zhì)條件:地下水密集程度高會使得滑動面的抗滑力減小。3)氣候因素:邊坡穩(wěn)定性會隨著溫差變化、降雨雪及凍融等因素的強(qiáng)度的變化而變化。4)風(fēng)化作用:風(fēng)化作用會使巖土的抗剪強(qiáng)度減弱［1］。

2 邊坡加固方法

O Rourke和Jones將土體的加固體系分為外部加固和內(nèi)部加固兩大類:1)外部加固體系是在邊坡外部設(shè)置原位擋墻和重力擋墻支擋土壓力。其中原位擋墻又分為木材、預(yù)應(yīng)力混凝土、板樁、砌磚樁等多種形式。重力擋墻也可分為磚石結(jié)構(gòu)、混凝土、懸臂式擋墻、扶臂式擋墻、石籠、木框架和框格式圍堰等多種形式［2］。2)內(nèi)部加固體系是在邊坡土體內(nèi)設(shè)置土釘、錨桿等措施改善邊坡的受力性能，達(dá)到加固邊坡的目的。分為土體加固和現(xiàn)場加固兩類。在20世紀(jì)60年代以前，土體加固主要依賴于外部加固。隨著科技的進(jìn)步越來越多的內(nèi)部加固措施在邊坡工程中得到應(yīng)用。

2.1 土釘墻式圍護(hù)

土釘墻加固:以土釘作為主要受力構(gòu)件，它由密集的土釘群、被加固的原位土體噴混凝土面層和必要的防水系統(tǒng)組成。土釘必須和面層有效連接，應(yīng)設(shè)置通長壓筋、承壓板或加強(qiáng)鋼筋等構(gòu)造措施，整體形成加筋土擋墻起到擋土作用。該加固方法適用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土雜填土等，不適用于淤泥質(zhì)土及未經(jīng)降水處理的地下水位以下的土層地基中的圍護(hù)。施工步驟為:基坑開挖至一定深度→設(shè)置一排土釘并注漿→噴射混凝土面層→繼續(xù)開挖并重復(fù)上述步驟直至達(dá)到設(shè)計(jì)的基坑開挖深度。在實(shí)際施工過程中注意以下幾個方面:

1)土釘墻支護(hù)適用于基坑側(cè)壁安全等級為二、三級的基坑。且深度不宜大于12 m。2)土釘墻設(shè)計(jì)和施工應(yīng)考慮施工作業(yè)周期和降雨等環(huán)境因素對土坡開挖面上暫時(shí)裸露土體穩(wěn)定性的影響，同時(shí)要特別注意水的影響，并應(yīng)在地表和支護(hù)內(nèi)部設(shè)置適合的排水系統(tǒng)以疏導(dǎo)地表徑流和地下滲透水。3)當(dāng)支護(hù)變形需要嚴(yán)格限制且在不良土體中施工時(shí)，應(yīng)聯(lián)合使用其他支護(hù)技術(shù)，如土釘—防滲墻聯(lián)合支護(hù)和土釘—樁聯(lián)合支護(hù)等技術(shù)。

2.2 樹根樁

樹根樁起源于意大利，它是一種類似樹根呈不同方位或直斜交錯分布的鉆孔樁群。改革開放以來樹根樁在我國取得了很大發(fā)展，它適合于荷載小而分散的中小型工業(yè)與民用建筑。不僅可用于新建工程的地基處理，也可用于現(xiàn)有工程的基礎(chǔ)托換，特別是對于場地狹窄，其優(yōu)點(diǎn)尤為突出。樹根樁不僅可以承受壓力，也可用以承受拉力或拉壓交替的荷載。一束不同方向的小樁便可稱為樹根樁。采用鉆機(jī)在地基中成孔，放入鋼筋或者是鋼筋籠，采用壓力通過注漿管向孔中注入漿液，形成小直徑的鉆孔灌注樁。由于采用小型鉆機(jī)施工，可在土中以不同的傾斜角度成孔，從而形成豎直的和傾斜的樁，該方法適用于地基加固、防止不均勻沉降和對巖石和土體邊坡穩(wěn)定加固等。樹根樁的直徑宜為150 mm～300 mm，樁長不宜超過30 m，樁的布置可采用直樁型或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)斜樁型。施工步驟:成孔→清孔→鋼筋籠的制作→灌漿管的制作→灌漿成孔→注漿。

2.3 預(yù)應(yīng)力錨索框架結(jié)構(gòu)

預(yù)應(yīng)力錨索框架梁防護(hù)形式是利用一定強(qiáng)度的水泥砂漿在有效深度的錨孔底端與周邊巖石形成具一定強(qiáng)度的錨固體，然后用預(yù)應(yīng)力錨索施加的預(yù)應(yīng)力將不穩(wěn)定的坡體部分與巖體組成一個整體，確保邊坡的穩(wěn)定，形成一個由表及里的加固體系，是一種新型的抗滑結(jié)構(gòu)。施工步驟如下:

1)框架施工:框架既是邊坡加固工程的抑制構(gòu)件，又是預(yù)應(yīng)力鋼絞線錨固結(jié)構(gòu)的錨墊著點(diǎn)。2)錨索施工:鉆孔→錨索編束→錨索運(yùn)輸及進(jìn)孔→高壓注漿→張拉→錨索試驗(yàn)。

2.4 混凝土抗滑樁加固

混凝土抗滑樁是一種支擋結(jié)構(gòu)抗滑物，因其形式簡單、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛的推廣和應(yīng)用。其原理是將抗滑樁穿過滑坡體穩(wěn)定土層，承受不穩(wěn)定體的滑動力，從而起到穩(wěn)定邊坡的作用。大規(guī)模的開挖和開挖爆破最適宜采用抗滑樁的治理措施，以防止發(fā)生大規(guī)模的滑坡［3］。在實(shí)際工程中我們應(yīng)首先了解邊坡滑塌的原因、范圍及厚度，分析其現(xiàn)在所屬狀態(tài)及發(fā)展趨勢。其次，根據(jù)地形地質(zhì)情況及施工條件布置抗滑樁的平面位置、間距和排距等。然后計(jì)算滑坡的推力，根據(jù)滑坡推力的大小、地形及地層性質(zhì)，擬定樁長、錨固深度、截面尺寸等。為了能夠更有效的防止滑坡，在設(shè)置時(shí)應(yīng)將樁全身的1/3～1/4埋置于滑坡面下的完整基巖或穩(wěn)定土層中，采用注漿的辦法使得樁和周圍巖土組成一個整體。

3 結(jié)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，這些隨時(shí)都會給人類帶來嚴(yán)重的破壞，甚至是災(zāi)難。邊坡加固方法與技術(shù)雖然很多，但隨著工程建設(shè)規(guī)模的不斷增大，邊坡高度增加，復(fù)雜性增大，對邊坡加固技術(shù)的要求也越來越高。國內(nèi)外科研人員將系統(tǒng)工程理論、數(shù)量理論、模糊數(shù)學(xué)等不斷運(yùn)用于邊坡穩(wěn)定性問題的研究與分析中，使得邊坡加固技術(shù)得到進(jìn)一步的發(fā)展。

［1］ 李天斌.巖質(zhì)工程高邊坡穩(wěn)定性及其控制［M］.北京:科學(xué)出版社，2009.

［2］ 武 雄，周志亮，段慶偉.高速公路邊坡加固設(shè)計(jì)方法與實(shí)例［J］.土工基礎(chǔ)，2004，18(1):2-4.

［3］ 劉 陽.水利水電工程中相關(guān)建筑施工技術(shù)問題［J］.技術(shù)與市場，2009，16(4):15-18.

［4］ 武 軍.邊坡穩(wěn)定分析及加固方法研究［J］.山西建筑，2010，36(3):112-113.