邊坡加固方法淺析

渠風英

1 概述

邊坡滑塌會對人民群眾的生命和財產造成很大危害，有專家估計，我國因滑坡等地質災害造成的經濟損失，每年達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，當地質條件差、雨水集中且處理不當就可能產生滑坡，甚至出現嚴重的大滑坡災害。2009年7月3日位于廣西河池市的卡馬水庫導流洞出口左側邊坡滑塌把出水口堵塞，產生水擊振動，引起上部壩體部分滑塌;2010年6月14日，福建南平市延平區西芹鎮發生一起公路邊坡滑塌;15日凌晨，大渡河支流金湯河右岸、金平電站附近因強降雨引發滑坡，埋掉工棚。這些事實都告訴我們一定要制定出一套詳細防災規劃，做好邊坡加固的工作，盡最大努力避免災害的發生。

邊坡穩定是指在各類工程結構中，土體在一定坡高和坡角條件下的穩定程度。按其穩定程度，可分為穩定邊坡、不穩定邊坡，以及極限平衡狀態邊坡。不穩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，整個結構都有從上向下滑動的趨勢，如果土體結構體內部某一表面的滑動力超過結構實體抵抗滑動的能力，就會發生滑坡。大規模的邊坡滑塌能引起交通中斷，建筑物倒塌，江河堵塞，給人民生命財產帶來巨大損失。研究邊坡穩定性的目的，在于預測邊坡失穩的破壞時間、規模和危害程度，事先采取防治措施，減輕地質災害，使人工邊坡的設計達到安全、經濟的目的。影響邊坡穩定的因素很多:1)地質條件:工程地質條件越好，邊坡的穩定性越高。2)水文地質條件: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:邊坡穩定性會隨著溫差變化、降雨雪及凍融等因素的強度的變化而變化。4)風化作用:風化作用會使巖土的抗剪強度減弱［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部加固兩大類:1)外部加固體系是在邊坡外部設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、預應力混凝土、板樁、砌磚樁等多種形式。重力擋墻也可分為磚石結構、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)內部加固體系是在邊坡土體內設置土釘、錨桿等措施改善邊坡的受力性能，達到加固邊坡的目的。分為土體加固和現場加固兩類。在20世紀60年代以前，土體加固主要依賴于外部加固。隨著科技的進步越來越多的內部加固措施在邊坡工程中得到應用。

2.1 土釘墻式圍護

土釘墻加固:以土釘作為主要受力構件，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組成。土釘必須和面層有效連接，應設置通長壓筋、承壓板或加強鋼筋等構造措施，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，不適用于淤泥質土及未經降水處理的地下水位以下的土層地基中的圍護。施工步驟為:基坑開挖至一定深度→設置一排土釘并注漿→噴射混凝土面層→繼續開挖并重復上述步驟直至達到設計的基坑開挖深度。在實際施工過程中注意以下幾個方面:

1)土釘墻支護適用于基坑側壁安全等級為二、三級的基坑。且深度不宜大于12 m。2)土釘墻設計和施工應考慮施工作業周期和降雨等環境因素對土坡開挖面上暫時裸露土體穩定性的影響，同時要特別注意水的影響，并應在地表和支護內部設置適合的排水系統以疏導地表徑流和地下滲透水。3)當支護變形需要嚴格限制且在不良土體中施工時，應聯合使用其他支護技術，如土釘—防滲墻聯合支護和土釘—樁聯合支護等技術。

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展，它適合于荷載小而分散的中小型工業與民用建筑。不僅可用于新建工程的地基處理，也可用于現有工程的基礎托換，特別是對于場地狹窄，其優點尤為突出。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狀結構斜樁型。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 預應力錨索框架結構

預應力錨索框架梁防護形式是利用一定強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度的錨固體，然后用預應力錨索施加的預應力將不穩定的坡體部分與巖體組成一個整體，確保邊坡的穩定，形成一個由表及里的加固體系，是一種新型的抗滑結構。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件，又是預應力鋼絞線錨固結構的錨墊著點。2)錨索施工:鉆孔→錨索編束→錨索運輸及進孔→高壓注漿→張拉→錨索試驗。

2.4 混凝土抗滑樁加固

混凝土抗滑樁是一種支擋結構抗滑物，因其形式簡單、施工方便等優點，得到廣泛的推廣和應用。其原理是將抗滑樁穿過滑坡體穩定土層，承受不穩定體的滑動力，從而起到穩定邊坡的作用。大規模的開挖和開挖爆破最適宜采用抗滑樁的治理措施，以防止發生大規模的滑坡［3］。在實際工程中我們應首先了解邊坡滑塌的原因、范圍及厚度，分析其現在所屬狀態及發展趨勢。其次，根據地形地質情況及施工條件布置抗滑樁的平面位置、間距和排距等。然后計算滑坡的推力，根據滑坡推力的大小、地形及地層性質，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，在設置時應將樁全身的1/3～1/4埋置于滑坡面下的完整基巖或穩定土層中，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，這些隨時都會給人類帶來嚴重的破壞，甚至是災難。邊坡加固方法與技術雖然很多，但隨著工程建設規模的不斷增大，邊坡高度增加，復雜性增大，對邊坡加固技術的要求也越來越高。國內外科研人員將系統工程理論、數量理論、模糊數學等不斷運用于邊坡穩定性問題的研究與分析中，使得邊坡加固技術得到進一步的發展。

［1］ 李天斌.巖質工程高邊坡穩定性及其控制［M］.北京:科學出版社，2009.

［2］ 武 雄，周志亮，段慶偉.高速公路邊坡加固設計方法與實例［J］.土工基礎，2004，18(1):2-4.

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

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