边坡工程处治技术格构加固边坡的设计与施工

第7章格构加固边坡的设计与施工§7．1概述§7．1．1格构的作用、特点及适用条件传统的格构是用毛石卵石或顶制的空心砖在人工开挖的软质边坡面上按正方形或菱形干砌或浆砌形成骨架格构中间种草以减少地表水对坡面的冲刷减少水土流失从而达到护坡和保护环境的目的，该方法在铁路、公路的边坡和路堤防护中已经得到广泛应用。格构加固技术是利用浆砌块石、现浇钢筋混凝土或预制预应力混凝土进行边坡坡面防护，并利用锚杆或锚索加以固定的一种边坡加固技术。格构技术一般与公路环境美化相结合，利用框格护坡，同时在框格之内种植花草可以达到极其美观的效果。这种技术山区高速公路中高陡边坡加固中被广泛采用，其护坡达到既美观又安全的良好效果。格构的主要作用是将边坡坡体的剩余下滑力或土压力、岩石压力分配给格构结点处的锚杆或锚索，然后通过锚索传递给稳定地层，从而使边坡坡体在由锚杆或锚索提供的锚固力的作用下处于稳定状态。因此就格构本身来讲仅仅是一种传力结构，而加固的抗滑力主要由格构结点处的锚杆或锚索提供。一般提及到的格构加固技术是一种广义的术语，它包含了格构本身和锚杆(索)两部分。边坡格构加固技术具有布置灵活、格构形式多样、截面调整方便、与坡面密贴、可随坡就势等显著优点。并且框格内视情况可挂网(钢筋网、铁丝网或土工网)、植草、喷射混凝土进行防护，也可用现浇混凝土(钢筋混凝土或素泥凝土)板进行加固。根据格构的特点和作用，格构加固技术特别适用于坡度较陡、坡体岩土均匀且较坚硬的公路边坡或公路滑坡。但应当注意，对于不同稳定性的边坡应采用不同的格构形式和锚固形式的组合进行加固或坡面防护。例如，当边坡定性好，但因前缘表层开挖失稳出现塌滑时，可采用浆砌块石格构护坡，并用锚杆锚固；如果边坡稳定性差，可用现浇钢筋混凝土格构加锚杆(索)进行加固；而对于稳定性差、下滑力大的滑坡，可用现浇钢筋混凝土格构加预应力锚杆(索)进行加固；所有这些锚杆(索)都必须穿过滑动面并使锚固段位于稳定可靠的地层中，方能起到阻滑的作用。§7．1．2格构的结构型式及其布置根据格构采用的材料不同，格构可分为浆砌块石格构、现浇钢筋混凝土格构和预制预应力混凝土格构(又称PC格构)。其中PC格构在日本应用较为广泛，并有较为完善的设计施工规范；目前我国在边坡工程中主要使用浆砌块石和现浇钢筋混凝土格构，格构的常用型式有4种：1)方型：指顺边坡倾向和沿边坡走向设置方格状格构(如图7．1所示)。格构水平间距对于浆砌块石格构应小于3．Om，对于现浇钢筋混凝土格构应小于5．Om。2)菱型：沿平整边坡坡面斜向设置格构(如图7．2所示)。格构间距对于浆砌块石格构应小于3．Om，对于现浇钢筋混凝土格构应小于5．Om。3)人字型：按顺边坡倾向设置浆砌块石条带，沿条带之间向上设置人字型浆砌块石拱或钢筋混凝土(如图7．3所示)。格构横向或水平间距对于浆砌块石格构应小于3．Om，对于现浇钢筋混凝土格构应小于4．5m。4)弧型：按顺边坡倾向设置浆砌块石或钢筋混凝土条带，沿条带之间向上设置弧型浆砌块石拱或钢筋混凝土(如图7．4所示)。格构横向或水平间距对于浆砌块石格构应小于3．Om，对于现浇钢筋混凝土格构应小于4．5m。踩宗§互7滋．芹2肾怨骆边坡格构加固冤设计杂倦§岔7誓．引2跑．鞭1馆石摸格构加固设计哪的一般要求箱墓医格构设计必须示充分考虑工程陈的服务期限，众可按照拍50牧～惩80城年服务期进行相设计。设计之宗前，应在调查屋、收集、分析遍原有地形、地主质资料的基础披上，进行详细喇工程地质勘察聪，进行现场钻落探和各种试验养，搞清楚地质尽体的强度、渗垫透性、断层和惨节理的形态与渗产状，以及边秋坡的环境地质铜条件；并对边懂坡稳定系数进券行计算，作为伐设计的依据。淡边坡设计荷载灭应包括边坡体酒自重、静水压笔力、渗透压力邪、孔隙水压力柱、地震力等。恳酸对于整体稳定挨性好，并满足袍设计安全系数峡要求的边坡，酱可采用浆砌块独石格构进行护参坡。采用经验泊类比法进行设蛙计，坡度一般甲不大敞于僚35衰°那，即如1唇∶倚1术．良7哑。当边坡高度艘超过库30m岛时，须设马道遇放坡，马道沙宽拥1头．骤5园～按3狼．预Om哗，如图况7禁．撞5炮所示。练对于整体稳定顾性好，但前缘络出现溜滑或坍惰滑的公路滑坡烦，或坡度大于眉35愁°娇的高陡边坡，旅宜采用现浇钢祥筋混凝土格构渗进行护坡，并寨采用锚杆进行厕加固。采用经硬验类比和极限缩平衡法相结合础的方法进行设卧计。锚杆须穿腾过潜在滑分面埋1活．母5贤～孤2附．享0览m酒，且采用全粘青结灌浆。磁对于整体稳定超性差，且前沿绪坡面须防护和不美化的滑坡，吼宜采用现浇钢道筋混凝土格构脖与预应力锚索至进行防护。而宁对于整体稳定匪性差、滑坡推割力过大，且前扒沿坡面须防护碧和美化的滑坡少，宜采用预制抗预应力钢筋混饲凝土格构与预亮应力锚索进行裕防护。锚固荷斯载可按第六章弟锚杆志(蚊索竞)优的锚固力计算证公式以及有关咏预应力锚索设救计吨位推荐值臣或规定进行确喉定。颈赖边坡格构加固背设计的内容包深括：叔1)赴边坡稳定性分毫析和荷载计算掘；驶2)分选择格构型式剃及加固方案；共3)然拟定格构的尺嘴寸、确定锚杆流(吉索汗)改的锚固荷载；船4)插锚杆粘(度索朗)份的设计计算；宾5)拦格构内力计算厅及结构设计；记6)碗加固后边坡的炉稳定性验算。口设计程序流程卷如图头7晒．滚6限所示。其中加勤固前后的边坡丙稳定性分析与马验算均采用第愿二章中介绍的役条分法泪(丰对于滑坡采用爬传递系数法教)朝进行，锚杆宾(粪索田)摧的设计计算已焦在第六章进行贵了详细阐述；推下面主要就锚跨固荷载和格构放设计计算进行余探讨。妹切§葵7详．咳2午．可2帖麻贞锚固荷载的计爽算偶对于采用格构名加固的高陡边护坡设计，首要烫的问题是计算材锚固荷载；边学坡在设计所提旋供的锚固荷载显的作用下应处悬于稳定，并且练稳定性系数应踩达到规范要求薄(装对于一级和高蔬速公路益1捕．坟2犯～罢1教．量3求，二级及以下依等级公路宜l割．凭1步～镇1她．添2)辱。通常情况下皆，计算锚固荷肯载应根据边坡喜的破坏类型确式定计算方法。竖对于无连续滑辛动面的直立或搜近直立的边坡喂，在采用锚杆钓(掀索勺)范挡墙加固时，站可以采用土压河力理论计算土绳压力或岩石压现力，然后确定悼锚固荷载，这咏类问题在挡土渴墙设计中有详筹细介绍。而对泉于具有连续的诊潜在滑动面的淋边坡，采用条幻分法稳定性进愧行锚固荷载反阅算，下面仅介盾绍这种方法。够如图午7伐．狠7彼所示边坡受力缩分析，取一个众条块作为独立腔分析单元，其甜上的作用力包陡括坡面荷载晨Q绵、条块重力霸W坝、锚索预应力犯L彻、剪切面反力翼N蜘、抗滑力嫩S勉以及条单间皱作用力师E誓和粪V饰。根据竖向平良衡可以得到：馋坊(7.1)牢式中的抗滑力泉S哀可以表示为抗戏剪强度与安全那系数的比，因闭此可以解出滑尘面的法向力：兵钻向颜仓签城呆熔（帅7.污2期）炮边坡的安全系海数率广叔既（齿7.勉3讨）框为了简化计算刊遇忽略条间作用剪力蛙授如果坡面决群宁寄拣线颤神苹巴猎莲葬眨亮（繁7.略4笨）式中：；掠卡称—旬—咳条块滑面倾角省；蹄贯b相i疗—岂—遵条块滑面长度肆；爷鸡叫随β—刊—屯锚索倾角；裁c痒i桨，丸—袖—巨滑面强度参数客，通常假定原木整个滑面是均立匀分布的。灵绣教利用式监(蓄7吃旦4)醉挺按照规范确定蚊安全系数后胆荡反算锚固荷载鼻L浅廉从上面的推导依可以看出专嘴采用的方法实餐际上是第二章奖中介绍的简化液的俭Bishop田条分法洪始同样可以采用耗第二章中介绍笔的不平衡推力找传递系数法按出照上述考虑锚扇固荷载的原理汗进行锚固荷载狡反算票贯通隆搂地震等的考虑排与边坡稳定性牢分析完全相同御。页哭§糕7沸．愈2丑．旅3溪吨钓格构的结构设监计与计算帆因根据计算求得她的锚固荷载和法边坡实际情况隙焰确定锚索分布眯及不皆存伐护然后计算格构桃的内力寸园为了方便胜肚将两个锚固点感之间的格构梁底简化为一个简悔支梁来计算其担内力，简化模嫂型如图秃7辫．页8疑所示。现严格吴地讲，简化模考型梁上的分布仗荷载应根据相历应格构所处边策坡位置上的岩没土压力和设计寨锚固力确定室尾但对于某些边腔坡的岩土压力膛分布极其复杂驱弱因此通常按最例不利原则肆撤用锚索的最大蹲设计荷载大T拔近似计算分布舍荷载石P脖，即：逮滥(建7.5)吉式中写：富l端—美—沈两锚索之煮间系格构梁的长度骡；绒T解1仿会T纷2迅——暮摔狸京给系献且亩围央如叶果屑T乌1员=话T稿2隆=T炭区则格构梁上的丑荷载均匀分布杂烈有窑p震1远=p容2社=p=T/l交敏扬侧(7.因6)棋为绵了保证锚索在膏超张拉或边坡猫变形过程中格罪构梁的安全性奴散在设计计算时指眼常将盆T炕1秤象T炮2诱乘玩以遥1把．秤5宴的系数或直接拔采用锚索的极钩限荷载代入上症式中进行计算帅。堪葡按上述计算求别得格构梁的荷卖载后宏径便可计算格构烟梁的内力旷确并按受弯构件肆考虑来验算格高构糊梁的强度和进疲行配筋未计算。假设计怜算获得的格构唐梁的最大弯矩炼为事，截面尺寸为垦：奇b短，穿h疼；截奔面相对受压高积度为攻，味截面有效高度妈为绒h饮0铺，混凝土安全移系荣数具γ愚c迟=1烂．询25资，钢筋安全系叔数克γ雷s赢=1轿．古25觉；计算步骤如堪下：茂①蔬计算最大配筋锋率撞；最小配筋率感为存。退②农验算双筋的可奴能性：尿如果幅舅按单筋截面进办行设计挤踏否则按双筋截领面进行设计膜催③腰单面配筋计算触：题受压区高度旦：钞符短算配筋截面积赞：险玩钩娘配筋率：弘董=献导他，配筋率应满肝足要求。气④仙配筋：纵向受暖力钢筋按计算改设置，构造筋纲按《公路钢筋莲混凝土及预应活力混凝土桥涵哨设计规范》要品求设置。腿§帖7茧．蹦2耻．琴4州雨数格构的构造要墙求征1衫．浆砌块石格蝴构妨浆砌块石格构椒可分为方型、邪菱型、人字型却和弧型四种型欣式。各种型式易格构水平蜓间陪距均应小于蜓3冻．舍0m鸦。浆砌块石断涨面设计以类比剪法为主，采用灾的断面幼高描×庸宽一般不小于立300mm秀×艇200mm劈。浆砌块石格猛构边坡坡面应奥平整，坡度一竭般小于废35裂°朽。为了保证格曲构的稳定性，巴可根据岩土体爷结构和强度在挥格构节点设置途锚杆，长度一精般核3荷～驴5m越，全粘结灌浆妇。若岩土体较河为破碎和易溜肺滑时，可采用冤锚管加固，全甩粘结灌浆，注饿浆压力一般为悦0徐．折5绘～卫1歪．摆0MPa雷。戚2裹．现浇钢筋赏混夫凝土格构摘现浇钢筋混凝方土格构同样有展方型、菱型、装人字型和弧型娱四种型式。方侄型和菱型格构觉水平葛间慌距均应小于劈5炉．赔0m毁，人字型和弧见型格构水平间肌距均应小于砍4遗．朗5m增。钢筋混凝土捧格构断面设计蛇应采用简支梁马法进行弯矩计细算，并采用类抬比法校核。一哄般断面何高新×扒宽不小于伏300mm疗×屡250mm泛。格构纵向钢那筋应采用另φ残14阻以上直径的权Ⅱ缎级螺纹钢筋，耳箍筋应采用塞φ窝6萌以上直径的钢惩筋。格构混凝裁土强度等级不愈应低于责C25喷。萍现浇钢筋混凝僵土格构护坡的慎坡面应平整，异坡度一般不大醋于灶70板°别。当边坡高于局30m索时，应设置马积道。为了保证姨格构护坡的稳慢定性，根据岩咳土体结构和强弊度在格构节点与设置锚杆。锚惹杆应采用技φ衬25彼～喷40午直径的胸Ⅱ谦级螺纹钢加工稿，长度一般软4m村以上，全粘结驱灌浆，并与格道构钢筋笼点焊忆连接。若岩土戏体较为破碎和荒易溜滑时，可康采用锚管加固捕，锚管用训φ征50悄架管加工，全兼粘结灌浆，注校浆压力一般为姿0首．斧5挡～跳1稠．狗0MPa她，同样应与格参构钢筋笼点焊百连接。袖φ欠50厘架管设计拉拔踩力可取为伤100壁～蜓140kN卧。锚杆绘(谢管浑)链均应穿过潜在概滑动面。如果桨是整体稳定性渠差或下滑力较研大的滑坡时，段应采用预应力趣锚索进行加固划。长细不论是浆砌块摸石格构还是现阵浇钢筋混凝土装格构，均应每滋隔颤10伶～律25m妹宽度设置伸缩怜缝，缝宽舱2柳～浩3cm睛，填塞沥青麻侦筋或沥青木板兰。同时为了美因化环境和防护哥表层边坡，在法格构间应培土吨和植草。聪融§耽7祸．笑3窜产脏格构的施工爷植§樱7慕．震3命．态1祥谱款浆砌块石格构废的施工要点妄1)兴浆砌块石格构袜应嵌置于边坡塑中，嵌置深度卧大于格构截面捆高度的执2四／汽3令。棉2)功浆砌块石格构很护坡坡面应平吹整、密实，无拦表层溜滑体和耻蠕滑体。守3)异格构可采用毛驰石或条石，但办毛石最小厚度荷应大于处150mm课，强度应大于南Mu30员，用水泥砂浆携浆砌，砂浆强每度不应低于步M7料．诸5足。越4)棍格构每隔聚l0幕～饭25m坐宽度设置伸缩引缝，缝宽穿2述～凯3cm咬，填塞沥青麻付筋或沥青木板刷。摔§宪7附．吩3啦．监2亩仰菜现浇钢筋混凝项土格构的施工御要点映1)柄钢筋混凝土格饿构可嵌置于边牛坡中或上覆在坚边坡上。两2)竹钢筋混凝土格鹰构护坡坡面应镰平整、夯实。栏无溜滑体、蠕溉滑体和松动岩骑块。局3巩)起用于浇注格构诵的钢筋应专门式建库堆放，避慢免污染和锈蚀矩；水泥一般使缺用椅425#诚普通硅酸盐水油泥，避免使用苍受潮和过期水衰泥；砂石料的咬杂质和有机质本的含量应符合奔《混凝土结构斧工程施工及验侍收规范》剂(守GBJ502呈04猫—毕92)提的有关规定。袜4)握应对边坡开挖紫的岩性及结构胡进行编录和综天合分析，将开饺挖的岩性与设晴计对比，出入哨较大时，应进撇行变更处埋。国5)垦开挖的弃渣应夫按设计的要求锹堆放，不得造买成次生灾害。娇伞§捕7延．竭4鼓国外格构加固亮技术简介勤唉前述格构加固哥技术主要是针英对我国边坡工驾程中常用的浆也砌块石格构和收现浇钢筋混凝著土格构。下面内简要介绍在日火本广泛应用的追PC肆格构加固技术方和奔Q扑S芳格构加固技术灌。蹄帐§求7夜．炭4扎．劈1唯疗PC腹格构加固技术忠简介兔PC隐(Prest独ressC卧oncret翼eFram臂eAnch沟orMet鱼hod)据格构加固技术蛾是从锚固技术批发展起来的，建它是由预制预堆应力混凝土框末架和灌浆锚索孙组成，它将传迟统的现浇四菱肆锥台式锚墩结潮构改为预制预炸应力混凝土构党件，其加固机惩理是：锚固力蕉通过预制预应桐力混凝土构件红传递给边坡面尤，从而保持边粥坡的稳定。该腿方法在日本推球广已有十年的喂历史，成立了北PC听协会，经过疑PC专协会会员的不动断开发与改良丈，已有多种型脚号规格可供选饼择。胸PC您格构加固技术怀有较为完善的唤设计施工规范劈，实现了标准伞化和系列化，脖在侦日誓本的许多重要深工程中得到了瞒应用。亏PC肥格构加固技术州的主要优点有另：坊(光1)伞工厂制作的预锯制预应力混凝滚土强度高，无双裂缝，有良好拘的耐久性，不速需要在现场养讯护，因而是一慌种可靠性高、斤施工速度快的芦边坡加固方法发；敏(唤2)毒采用边向下开蜜挖边坡、边锚剃固的逆作法施址工顺序，避免敬了边坡长期暴寄露和处于不稳骑定状态，容易丈保证边坡的安岁全；添(西3)罚锚索采用双层秆防腐结构，锚眼头采用了专门绒防锈措施，解然决了锚固体的械永久防腐问题勒，采用了可复搞拉的外锚头结滨构，解决了地狐层松动后的再波张拉问题，结昏构耐久，便于使维护管理；芳诉绞(还4)芦预制构件结构闲尺寸统一，外连形美观，框格牵内可种植草本康植物恢复生态仍，与环境相协恼调，符合森21土世纪高标准环盟境保护的要求梨。厅预应力混凝土记格构锚索的设桌计、施工工艺郊与混凝土格构共类似。倚PC陵格构的类型主训要有肌4舞种型式：十字疾形陪(示C)浪、半正方形演(烫SS)皇、正方形内(倍S)系和一字形准(挤B)案，如图担7界．访9从所示，其技术任参数见表腐7冲．您1耐～披7拿．验3荐所示。决下选定预应力混紧凝土框架主要扎从工程地质条蚊件考虑，其基晌本的框架是十蠢字形框架，当偷采用十字形框威架有困难时再质研究考虑其他考类型。半正方护形框架是采用礼十字形框架坡偶面表层地基承磁载力不足时使乐用，而当采用符半正方形框架艘坡面表层地基亡承载力仍然不题足时，则要采丝用正方形框架痰。正方形框架诞是构成全面板姥的要素，适用衔于具有崩塌性叶强的地质条件扑和坡面，或者始担心十字形框卸架会出现抽心猴时使用，在坡万面表层地基承晶载力不足、使就用十字型框架浮预应力衰减严绝重时也十分有天效。另外，框狠架的选择还要捉综合考虑行人喇的安全、防火迷、防止崩蹋、倒外观、经济性瞒、施工性等各烤种要素后加以最确定。例如，赔为了给予邻近定的来往车辆和蚕行人以安全感欧，采用正方形商框架；或者靠裤近公路的坡面蜜最下排以防止浓丢弃烟头引起无边坡绿化工程祥火灾为目的，休采用正方形框淹架。听梦§贴7疗．驱4旺．台2浇苍QS窝格构加固技术待简介彼QS用(Quick毁悟&爹幅Strong东)稳格构加固技术炉是指用一种在秋工厂中预先组陪装好的可折叠秀式钢筋笼，组刻装在坡猜面上之后，在眉钢筋笼中喷射坟混凝土，从而仍在坡面上形成稼钢筋混凝土框证架的一种加固躁方口法。该策技术无论在现嗓场的施工性能格还是在构造强窑度上都具有明塞显的优势。在姻急倾斜的坡面两上蝴架设箍筋是十构分困难的溪闭而且相当费时兆插QS四框架的构件枝筹是在工厂中生啄产出预先组装士好箍筋的鄙折叠式钢筋笼炸(臭如图挎7敌．添10鸭所示终)惠，然后把它运召送到现场打开笔即可使用的铜一种具有优越宝施工性能踩的构件。副QS思格构加固技术轻必要时采用锚艰杆或锚索等来喜进行补强，凯QS脂格构加陪固技术即使是罢用