預應力錨索在長沙市天心區第一中學滑坡加固工程中的應用

劉偉勝 彭振斌

（1.中南大學地球科學與信息物理學院 湖南 長沙 410012；2.長沙市天心區建設局 湖南 長沙 410000）

0 引言

錨固防護作為一種原位巖土體加固方法，已廣泛應用于地下洞室、高邊坡、大壩壩基、橋墩等重大工程的穩定性加固中，成為應用廣泛的直接防護方法之一。 在巖土中采用錨固技術可充分發揮巖土自身的能量、積極調用巖土體自身強度和自穩能力、提高施工過程的安全性和時效性、有效控制巖土體的變形及顯著降低工程造價等諸多優點[1-6]。 本文以邊坡極限平衡分析軟件geo-studio 為計算平臺， 對長沙市天心區第一中學書院校區東側邊坡的穩定狀態進行分析分析，并提出使用預應力錨索的加固方案。 計算結果表明：本文提出的加固方案安全可靠，能夠保證該邊坡長期處于穩定狀態。

1 工程概括

圖1 邊坡典型剖面圖

長沙市天心區第一中學書院校區東側邊坡位于長沙市天心區書院路以東、沙湖路以西，邊坡底與南錦家園小區交界。 該邊坡擋墻原支護形式分為兩階梯支護，階梯中部為混凝土道路，視道路分為上邊坡擋墻和下邊坡擋墻。 上邊坡擋墻修建于1985 年， 為重力式擋墻， 總長大于180m，擋墻高度2～13m，臨空坡面約75 度；下邊坡擋墻修建于2004 年，采用磚砌擋墻加噴錨支護方式，總長約95m，高約6～11m，坡度85～90 度，邊坡為土質邊坡。 道路下邊坡擋墻于2009 年6 月2 日突然垮塌，垮塌長度南北長約40m，垮塌段坡面呈62 度左右。 防止邊坡迸一步出現滑移和崩塌，保證在校人員的安全，必須進行滑坡加固治理。 邊坡典型剖面見圖1 所示。

1.1 地形、地貌及地層巖性

該邊坡原始地貌為湘江沖積階地，現演變成低山丘陵地貌，邊坡底地貌為原始沖溝低洼地，現狀邊坡底與坡頂高差12.82m, 高程在47.27～60.09m（獨立高程）。

根據鉆孔柱狀圖可知，各巖土層成層條件為：

1）第四系覆蓋層

①素填土：褐黃夾褐紅色，主要成分為由粘性土夾風化巖塊、圓礫等組成，硬質含量15～55%。

②粉質粘土：沖積成因，黃褐、紅褐色，呈濕～稍濕，可塑～硬塑狀態，含鐵錳質結核，具網紋狀構造，場地南側有夾圓礫，局部夾砂，層厚1.20～4.70m。

③粉質粘土：褐紅色，呈稍濕，硬塑狀，為泥質粉砂巖風化殘積而成，全場分布，層厚1.00～4.90m。

勘察表明該地下水類型主要為上層滯水，存在坡底于素填土中，靠大氣降水及生活用水入滲補給，與區域地下水連通差，動態變化受季節影響大，地下水對鋼筋混凝土無腐蝕性，但地下水對鋼結構存在弱腐蝕性。

表1 預應力錨索的施工參數

1.2 滑坡加固治理方案

在充分掌握邊坡巖土力學特性、地層分布狀況、滑坡成因的基礎上，運用科學的方法和手段，經分析論證采用預應力錨索治理方案。 預應力錨索的施工參數如表1 所示。

2 邊坡穩定性分析

2.1 邊坡計算模型的建立與計算參數

為了了解該邊坡的穩定性情況， 并提出合理的加固方案，以保證其邊坡穩定性能夠得到最大的保障，本文選取邊坡最危險剖面作為穩定性分析的對象，邊坡典型剖面數值分析模型如圖2 所示。

圖2 邊坡典型剖面數值計算模型

為了使邊坡穩定性分析的結果準確、可靠，相應的加固方案更加科學、合理，本文選用勘察資料所述各鉆孔土樣抗剪強度平均值為最終計算值，各層巖土體物理力學參數見表2。

表2 邊坡土體物理力學參數

2.2 無錨索支護條件下邊坡穩定性分析

圖3 無錨索支護條件下邊坡穩定性計算結果（Fs=0.892）

利用極限平衡軟件geo-studio 對該邊坡在現有擋土墻存在條件下的邊坡穩定性進行計算， 計算結果如圖3 所示，由圖可知，在無錨索支護條件下的邊坡安全系數為0.892，其安全系數的大小不能滿足規范所要求的最小值。 由此可見：邊坡在無錨索支護條件下的穩定狀態與實際觀測所得到了穩定性結論一致。 僅現有擋土墻無法保證該邊坡處于穩定狀態，因此，為保證邊坡的長期穩定性，需對邊坡進行治理。

2.3 預應力錨索支護條件下邊坡穩定性分析

鑒于邊坡在現有擋墻支護條件下不能滿足其穩定性的現狀，筆者擬采用設計資料所推薦的邊坡治理方案對該邊坡進行治理。 根據設計院推薦支護方式，采用如圖4 所示支護形式對邊坡進行支護。 預應力錨索的設計施工參數如表1 所示。

圖4 邊坡支護措施設計圖

利用極限平衡軟件geo-slope，對邊坡在圖4 所示支護措施條件下的穩定性進行計算， 計算結果如圖5 所示。 由圖5可知，邊坡在預應力錨索支護后安全系數為2.327，大于規范所要求的最低安全系數標準，計算結果表明邊坡在采取錨索支護措施后，能夠保證其長期處于穩定狀態。 由此可見，設計院推薦的支護方式效果明顯，能夠保證邊坡的安全性。

圖5 預應力錨索支護措施條件下邊坡穩定性計算結果（Fs=2.327）

3 小結

本文基于勘察資料提供的巖土體物理力學參數，并利用極限平衡軟件geo-slope， 對該邊坡在錨索支護前后進行計算，并得到如下結論：

3.1 該邊坡在原有擋土墻支護條件下，邊坡安全系數為0.892， 其安全系數的大小不能滿足規范所要求的最小值，需對邊坡進行治理。

3.2 依據設計院所推薦支護措施，對邊坡進行治理。經計算，邊坡在預應力錨索支護作用下安全系數顯著提高， 達到2.327。 滿足規范所要求的最低標準。 表明該支護措施能夠保證邊坡長期處于穩定狀態。

3.3 由上述計算結果可知，極限平衡軟件geo-studio 能夠真實的模擬不同條件下的邊坡穩定性，且具有操作簡便、計算準確的特點，值得廣泛推廣。

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