格构锚固措施及其在滑坡防治中的应用

格构锚固措施及其在滑坡防治中的应用

赵慧芳曹震

河南省电力勘测设计院河南省郑州市450000

摘要：格构锚固是一种新型支挡加固措施，它将整个护坡与柔性支撑有机结合在一起，而且，施工时不扰动边坡，施工安全快捷，特别是钢筋混凝土格构、预应力混凝土格构与预应力锚索的联合应用，变被动抗滑为主动抗滑，充分发挥滑体的自承能力，是一种非常经济、有效的、应用前景广泛的支挡加固措施。本文以某山岭滑坡为例，分析格构锚固在滑坡防治应用。

关键词：格构锚固；滑坡治理；支挡加固措施

近年来,城市建设事业发展迅速,工程滑坡灾害日趋严重,滑坡防治已成为国家十分重视的研究领域,支挡加固工程作为滑坡防治中的有效方法备受关注。目前支挡加固措施正向复合型、轻型化、小型化和机械化施工方向发展,格构锚固措施正好顺应了这一发展趋势,而且将护坡与支挡有机地结合在一起。

一、概述

格构锚固是利用浆砌块石、现浇钢筋混凝土或预制预应力混凝土进行坡面防护并利用锚杆或锚索固定的一种新型滑坡综合防护措施。近来年这种支挡加固措施在日本等国家已被广泛推广应用,在我国的应用才刚刚开始。格构护坡最初主要是用毛石、卵石或预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。格构护坡已广泛应用在铁路、公路的边坡和路堤防护中。近年来开始将格构与锚杆结合在一起,应用于滑坡防治。这种结构的特点是施工时不需要大型机械,不必开挖扰动边坡,施工安全快速,与植被恢复相结合可美化环境。格构锚固的护坡材料一般为浆砌块石、现浇钢筋混凝土或预制预应力混凝土,锚固材料有锚杆、锚管或预应力锚索。一般可根据滑坡结构特征,选定不同的护坡加固材料。

二、格构锚固措施的应用现状

1、现浇钢筋混凝土格构锚固。现浇钢筋混凝土格构锚固采用现浇钢筋混凝土格构梁护坡,锚杆或锚索穿过滑带来阻滑。现浇钢筋混凝土格构梁的特点是布置机动灵活,与坡面密贴,对基础变形的协调能力强,能较好地适应地形变化,与浆砌块石相比整体刚度有很大的提高。现浇钢筋混凝土格构梁的结构型式一般采用方型、菱型、人字型或弧型等。现浇钢筋混凝土格构+锚杆护坡,适用于整体稳定性较好,但前缘出现溜滑或坍滑,或坡度较大的边坡整治。现浇钢筋混凝土格构与预应力锚索联合支挡加固时,现浇钢筋混凝土格构梁不仅起护坡作用,还起着传统意义上锚墩的作用,而且与地基的有效接触面积比一般的锚墩大,特别适合地基承载力较差时使用,所以现浇钢筋混凝土格构梁+预应力锚索适用于整体稳定性差、前沿坡面须防护的中—小型疏松介质边坡的整治,尤其是进一步削坡条件受到限制的边坡整治工程。这种支挡加固措施受力明确,加固效果可靠。但钢筋混凝土材料有抗拉强度低的特点,当施加在锚索上的锚固力较大时,可能将钢筋混凝土格构梁拉裂,构件刚度下降,造成锚索的预应力损失,而且裂缝会导致钢筋因缺乏混凝土的保护而锈蚀,造成构件强度降低,最终致使护坡的整体效果降低。

2、框架锚固。框架锚固是一种利用框架护坡、预应力锚索补强的加固措施。Q&S框架是将预先在工厂加工组装好的矩形钢筋笼按矩形或菱形布置于边坡上,然后在钢筋笼上喷射混凝土形成。Q&S框架的构件是在工厂中生产出来并预先组装好箍筋的折叠式框架,运送到现场打开即可使用。另外,构件能任意地变形,且自重较轻,方便作业,而且所有的框架都是连续的,抵抗岩体变形破坏的能力增强,因此,该方法在现场施工性能、构造和强度上都具有显著的优越性。Q&S框架锚固是一种经济、快速的护坡加固方法。Q&S框架也可单独使用护坡。最近开始发起使用这种方法[3],目前开始在国内推广使用这种支挡加固措施。

三、工程中滑坡治理的应用

某山岭滑坡复建公路游峡段，复建公路从其中部通过，为路堑式路基段，开挖深度最大为15m。该滑体自公路开挖以来边坡变形明显，已严重影响公路通行安全，由于水文地质条件的改变，滑坡体有失稳的可能，将导致公路中断，滑坡被列为工程库区急需治理的地质灾害之一。

1、工程及水文地质条件。山岭滑坡体由一支沟洪坡堆积物组成。后缘高程为220m，宽为100m，呈圈椅状地貌形态；前缘高程为165～170m，宽为185m。复建公路处滑坡体宽为167m，纵向长180m，分布面积2.6×104m2。沿复建公路的横向上，呈中间突起，两侧低洼的形态。滑体物质以土夹碎块石为主，碎块石成份主要是砂岩，其次是粘土岩，估算滑体体积约31×104m3；滑带较薄，约40cm，为褐红色含碎石粘土，碎砾石为紫红色泥岩砾，表面有擦痕。滑体下伏基岩为侏罗系下统香溪组地层，岩性为灰绿、黄灰色中、薄层粉砂质泥岩、粉细砂岩，岩层倾向280-290°，倾角35-40°。从滑坡性质分析，该滑坡属浅层松散堆积体滑坡。根据气象局历年观测资料显示，该区域降雨特点为强度大，雨势猛，同时，易暴发山洪等灾害。

2、治理方案及设计。滑坡体形成的原因是复建公路的开挖，切去了山坡的前缘坡脚，削弱了山体的前缘支撑，再加上降雨及滑坡体中上部村民生活用水入渗滑坡土体内，使滑坡体局部饱水后抗剪强度降低，滑坡体稳定性减小，从而产生拉裂缝，并不断扩展加深，严重影响公路交通的安全施工。针对滑坡的形成原因，整治工程采取了前缘支挡加固、地表排水和恢复植被的综合处理措施[1]。设置滑坡体的前缘支挡加固工程，其目的在于补偿因坡脚开挖使边坡所失去的天然支撑力。若采用抗滑桩则造价昂贵，工期较长；若采用重力式挡土墙、则工程量较大，而自身的抗滑稳定和施工期对边坡的进一步开挖所造成的安全问题也难以解决。经过方案比较认为，采用锚固框架梁结合前缘矮挡墙支挡结构，集整体加固与柔性支撑于一体，很适于对此处松散堆积层内的滑坡前缘进行支挡加固。其施工安全快速，可与恢复植被结合，美化环境。根据地勘报告及受灾规模和当地生产建设发展情况，分析确定滑坡加固工程安全系数分两种工况计算。(1)正常工况：滑体中地下水位为现在地下水位，安全系数K取1.15；(2)校核工况：滑体中水位为久暴雨水位，安全系数为K取1.05。计算所得的滑坡推力应与挡土墙的主动土压力进行比较，取其较大者作为设计推力。由最不利滑面所确定的单宽最大剩余下滑力Ex为661kN/m，设计矮挡墙和格构锚杆联合支护，框格铺中粗砂反滤料后，浆砌M5片石，并埋设100PVC泄水管。

3、施工。该工程施工顺序为：公路边沟→挡土墙→锚杆定位、钻孔和注浆→格构底梁→边坡坡面清理→格构分片自上而下施工。通过格构锚固的综合治理，对滑坡体提供了足够的锚固力，控制了滑坡体的滑移变形，并使滑坡体表层稳定，不会因风化、雨水侵蚀等因素影响整个边坡的稳定性，能保证复建公路的正常运营。同时，竣工后的边坡对环境美化起到了重要作用，成为复建公路的一道风景线。

通过在滑坡防治工程中的应用，对中、小型开挖人工边坡和滑坡、变形体等，特别是对由松散堆积物质构成、削坡条件受到限制的不稳定边坡整治加固，这种格构锚固技术具有较强的适应性。在施工生产水平或技术经济条件许可时，也可因地制宜进行结构简化或替代改造，可以利用该项技术实现可快速、安全、有效地整治不稳定边坡的目的。

参考文献：

［1］王恭先.锚杆格构技术在滑坡防治工程中的应用［J］.公路，2013，3（3）：37～38.

［2］赖彩东.锚杆格构技术在滑坡防治工程中的应用［J］.公路，2014，3（3）：37～38.

［3］刘永明.浅谈格构锚固技术及其在高切坡防治中的应用［J］.勘察科学技术，2015,24（3）:24～27.

［4］邹勇，傅旭东.格构锚固技术在治理滑坡中的应用［J］.岩土力学，2014，10（24）：317～320.