格構護坡在城市道路中的應用

摘 要：依據邊坡以滑動破壞為主，間有局部崩塌，具有塌滑的破壞特征，結合邊坡的地形地貌條件，設計采用坡底擋墻，坡面采用現澆鋼筋混凝土格構加預應力錨索的永久性加固防護措施。

關鍵詞：格構護坡；預應力錨索；坡底擋墻

中圖分類號：TU43 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）15-0140-02

1 設計邊坡概況

設計邊坡位于永濟路新建城市主干路的南側，呈近東西向展布，為新建公路的路塹邊坡。坡底緊鄰路邊，坡頂為一油庫，設計邊坡的坡角介于50？觷～55？觷之間，坡肩距油庫外墻最小距離為3 m，坡高在16～20 m之間，其重要性等級為一級土質邊坡。邊坡由西露天礦早年采礦剝離的廢棄物所組成，主要為大小不一煤矸石，夾由粘性土，堆積年限大于50 a，呈稍密～中密狀態，地基承載力特征值介于120～140 kPa之間，原始邊坡的穩定坡角一般在40？觷～50？觷之間，坡體上未見有地下水的出露點，地下水位位于設計坡底之下。

2 設計邊坡穩定性驗算

根據現場實際調查，原始邊坡的主要破壞有兩種形式，一是坡體局部直立段的崩塌破壞，一般規模不大；二是陡傾段上的平面滑動破壞，規模較大。一般情況下，穩定邊坡的坡角均介于40？觷～50？觷之間，即當坡角小于40？觷時，坡體處于正常的穩定狀態（或認為其為臨界狀態）。依據邊坡所處的環境條件及工程地質條件特征，結合類似場地的經驗，取土體的內摩擦為φ=35？觷；考慮到土體中含有一定的粘性土成分，有一定的粘聚力，因此，取等效內摩擦為φ=40？觷；天然容重平均值為γ=18 kN/m3；飽和容重γw=20 KN/m3；考慮到破頂油庫院內有消防通道，汽車及行人動荷載按P=10 kPa計取；按7度設防標準，取水平地震影響系數α=0.08；不考慮地下水對邊坡的影響。采用平面滑動法計算公式，選最不利的部位，取單位寬度，以35？觷角為滑面傾角，對設計邊坡進行穩定性驗算。

驗算時按三種不同的工況考慮，即：正常工況（邊坡處于天然狀態下的工況）；非正常工況Ⅰ（邊坡處于暴雨或連續降雨狀態下的工況）；非正常工況Ⅱ（邊坡處于地震荷載作用狀態下的工況）。

2.1 正常工況下

土體取天然容重γ=18 kN/m3，取等效內摩擦角為φ=40？觷，滑體總重為G=PL+γS=1 864 kN/m。

KS=■=0.78

2.2 非正常工況Ⅰ

此時，土體取飽和容重γw=20 kN/m3，抗剪強度有所降低，取等效內摩擦角為φ=37？觷。滑體總重為：

G=PL+γwS=2 060 kN/m

KS=■

2.3 非正常工況Ⅱ

土體取天然容重γ=18 kN/m3，取等效內摩擦角為φ=40？觷，滑體總重為G=PL+γS=1 864 kN/m。

KS=■=0.55

式中：KS為邊坡穩定系數；P為坡頂消防通道上的汽車動荷載，P=10 kPa；L為坡頂消防通道的道寬（m）；γ、γm為土體的天然容重、飽和容重（kN/m3）；S為滑體斷面積（m2）；？茁為滑動面傾角（？觷）；φ為土體的等效內摩擦角（？觷），在天然狀態時取φ=40？觷、暴雨時φ=37？觷；a為水平地震影響系數，a=0.08。

3 邊坡加固防護工程設計

3.1 設計執行標準

《建筑邊坡工程技術規范》（GB 50330-2002）；《滑坡防治工程設計與施工技術規范》（DZ/T0219-2006）；《土層錨桿設計與施工規范》（CECS22：2002）；《混凝土結構設計規范》（GB 50010-2002）；《建筑抗震設計規范》（GB 50011-2010）。

3.2 加固防護工程措施

根據對設計邊坡穩定性驗算結果，取非正常工況Ⅰ為最不利前提條件，對設計邊坡采取工程措施進行加固防護。

依據邊坡以滑動破壞為主，間有局部崩塌，具有塌滑的破壞特征，結合邊坡的地形地貌條件，設計采用坡底擋墻，坡面采用現澆鋼筋混凝土格構加預應力錨索的永久性加固防護措施。格構間為防止散碎石塊的崩落和固土，設置一層φ8的防腐格賓網（600 mm×60 mm）。

3.2.1 坡底擋墻

設計坡底擋墻的主要目的，一方面是作為坡面格構生根的基座，對格構具有頂托作用。另一方面是作為人行道的邊墻，具有干凈利落的美化作用。

坡底擋墻采用漿砌毛石，上頂寬0.5 m，以人行道路面標高為準，高出露面1.5 m，深部埋深大于標準凍深1.2 m。坡面傾角按1：0.25，要求毛石的強度要大于M20，采用M7.5的水泥砂漿砌筑。

3.2.2 預應力錨索

本設計中，單位寬度錨索的總錨固力是在非正常工況Ⅰ的前提下，按最不利剖面使其穩定性系數達到1.2時而求得，即：

所需單位寬度順坡的總拉力為T=G（Ks·sin？茁-cos？茁·tanφ）=922 kN/m。

設錨索的傾角為20？觷，則單位寬度錨索軸向拉力應為：

N=■=751.3 kN/m

設錨索的縱向間距為2.5 m，橫向間距為3 m，縱向可設置7排，橫向為3 m，則單根錨索的軸向拉力設計值為Na=■Nz=322 kN。

預應力錨索的設計按《建筑邊坡工程技術規范》（GB 50330-2002）中的相關要求及計算公式進行。而邊坡由稍密狀態的煤矸石層組成，錨索設計時充分考慮了地層條件對現澆鋼筋混凝土格構反力的限制，并以最大限度的增加土體抗剪強度為目的，本工程錨索設計以低軸向拉力、小間距、多布置為原則。

因此，設計錨索孔徑為φ130 mm徑，錨索采用高強度、低松馳的3ФS15.2鋼絞線，強度標準值1 860 MPa，強度設計值1 320 MPa，截面積為137.44 mm2。錨孔采用水灰比為0.4：1～0.45：1，灰砂比為1：1的水泥砂漿灌注，其強度等級不低于M30。取土體與錨固體粘結強度特征值為90 kPa，按單根錨索所需的軸向拉力設計值Nai=325 kN計算，其錨固段應大于8.8 m，即錨索的錨固段需錨入潛在滑移面內≥9.8 m（含1 m的自由段）。

錨索的錨拉力應以現場拉拔試驗為準，必要時需根據試驗結果調整設計參數，要求進行一組三根。

3.2.3 現澆鋼筋混凝土格構

現澆鋼筋混凝土格構按《混凝土結構設計規范》（GB 50010-2002）中的相關要求進行設計，并以煤矸石地基承載力特征值為120 kPa為前提，考慮地震作用，按連續梁的計算公式進行計算。設計鋼筋砼格構規格為400 mm×400 mm，砼強度等級為C25，主筋采用HRB335級4Φ25鋼筋，箍筋采用HPB235Ф8@200鋼筋。格構沿縱橫向布置，原則上其間距縱向為2.5 m，橫向為3.0 m設計，施工時應根據坡面地形特征具體調整。

3.2.4 穩定性校核

采取預應力錨索加鋼筋混凝土格構后，按非正常工況Ⅰ的計算公式進行校核：

KS=■1.23>1.2

滿足設計要求。

3.2.5 地基承載力校核

單根預應力錨索的最大預應力為400 kN，格構梁的最小總面積為3.6 m2，即所需地基土承載力為112 kPa，而此處煤矸石的地基承載力特征值介于120～140 kPa之間，認為滿足設計要求。

3.3 設計要求

①錨索成孔禁止用水鉆進，以確保不因施工而使邊坡惡化。鉆進中應對地層變化、進尺速度、地下水情況及特殊情況作準確的記錄，實際鉆孔深度要大于設計深度0.5 m。

②本設計中錨索灌漿所使用的水泥為普通硅酸鹽水泥，其強度不低于42.5 MPa。其他材料要求應符合《建筑邊坡工程技術規范》（GB 50330-2002）的相關要求和規定。

③本設計的施工要求應嚴格按《建筑邊坡工程技術規范》（GB 50330-2002）、《滑坡防治工程設計與施工技術規范》（DZ/T0219-2006）的相關要求和規定執行。

④見于工程的復雜性和特殊性，本工程采用“動態化設計，信息化施工”的原則，要求施工時要密切注意場地施工條件的變化，發現與設計條件不符時或變化時要及時與設計單位和建設單位溝通，以便采取相應的處理措施。

4 結 語

格構護坡應考慮摩阻力的影響，摩阻力與預應力錨索、鋼筋混凝土格構、路塹邊坡坡腳、格構與巖體接觸面粗糙度等因素有關，在實際設計及施工中應引起重視。

撫順市永濟路改造中應用格構護坡，通用一年多的運行，護坡狀況良好，大大提高了邊坡的穩定性，起到到了良好的防護效果，既經濟又美觀。

參考文獻：

[1] GB 50330-2002，建筑邊坡工程技術規范[S].

[2] DZ/T 0219-2006，滑坡防治工程設計與施工技術規范[S].

[3] CECS 22：2002，土層錨桿設計與施工規范[S].

[4] GB 50010-2002，混凝土結構設計規范[S].

[5] GB 50011-2010，建筑抗震設計規范[S].