錨桿格構加固技術在坡頂開裂危及居民樓安全工程中的應用分析

摘 要：錨桿格構梁加固邊坡能有效地提高工程結構物和巖石的抵抗力和供強大的側向支撐力，增強坡體的穩定性和承載能力等優點。基于貴州惠水某項目五組團邊坡，該段邊坡坡面下部已掛網噴混凝土，上部擋墻垂直，距離坡頂約8.7 m，本段邊坡坡頂擋墻及上部小區路面已開裂處，開裂裂縫大約為0.1～0.3 cm，長度距房邊緣最近一處約2M危岌坡頂房屋安全。依托某實際工程邊坡加固的設計方案和施工工程實例，施工進行及完成后施工單位及第三方位移監測資料，發現錨桿作為一種鋼筋混凝土加固材料，其承載力非常強，可以有效地提高工程結構物和巖石的抗力。格構梁提升邊坡的穩定性和承載力。混凝土格構可以為邊坡提供強大的支撐力，增強坡體的穩定性和承載能力。錨桿格構梁支護體系可以提高巖土的結構強度和抗變形剛度，減少巖土體的側向變形，增強邊坡整體穩定性。實際測量變形值均滿足要求。錨桿格構梁加固邊坡比傳統加固的施工方式更加簡便容易實現，較快完成。

關鍵詞：錨桿；格構梁；穩定性；安全；結構強度；抗變形剛度

中圖分類號：TU753 文獻標識碼：A 文章編號：2096-6903（2024）07-0122-04

0 引言

錨桿格構梁技術是將拉力穩定地傳導到巖土層中，以減小邊坡的變形，從而提高邊坡的自穩以及自承能力，進一步保護周圍生態環境的相對穩定[1]。本次應用研究分析貴州惠水縣某項目五組團邊坡，采用錨桿格構梁加固已修建邊坡開裂危及上部房屋百姓安全的問題，為以后相似邊坡工程支護設計和施工提供參考與幫助。

1 概況

1.1 工程概況

貴州惠水縣某項目五組團邊坡支護項目，地處惠水縣城北，東臨貴惠大道，2018—2019年基坑邊坡開挖后，在場區西南側形成長約124 m、高約16.3 m巖土質永久性邊坡，其中開挖部分形成的高度約10.8 m，坡面已做掛網噴混凝土處理，高約5.5 m上部oO5Y9mCyn9l7Vj+zUDKH6nlfN7bat4ArI91dlVrv9cs=為2013年修建馬蹄坡廉租房時所修建的擋墻及圍墻。2020年5月，該邊坡位置上部擋墻出現拉裂，馬蹄坡廉租房內路面出現裂縫口寬約0.1～0.3 cm，長度距租房邊緣最近一處約2 m。

1.2 區域地質構造和場地地形地貌

場區內出露巖石主要為下場地下伏基巖為白堊系上統茅臺組泥巖，呈單斜構造，巖層產狀270°∠5°，受區域構造應力影響，巖體節理裂隙較發育，巖體較破碎，從旁側出露巖石觀測。主要發育兩組節理，平均間距0.6 m，一組節理產狀300°∠82°，另一組節理產狀195°∠80°，以閉合隱節理為主，裂隙寬1～2 cm，結構面結合差，表面粗糙，貫通性較差，一般黏土充填或巖屑夾泥質膠結。除了巖體中的節理裂隙外，在地質構造上無其他可危害場地穩定性的不良地質現象。

擬建場地勘察期間平整，場地整體西高東低，標高為983.17～999.71 m，最大高差16.54 m。場地地勢相對較高，無高聳奇特地形。場地內無地下管網、地面管線存在，場區外坡頂為馬蹄坡廉租房的擋墻及房屋，CD段坡頂擋墻及廉租房路面均有開裂現象。坡頂開裂區域圖如圖1所示。

1.3 邊坡巖土構成及參數

根據鉆探揭露，現場地上覆土層為素填土、黏土，土層厚度1.0～7.4 m，平均厚度4 m。白堊系上統茅臺組泥巖各巖土層的構成特征如下：①素填土（Qml）：灰黃-紫紅色，局部雜色，含少量建筑垃圾，主要為主要由2013年修建馬蹄坡廉租房換填處理回填的碎石、塊石夾黏土組成，塊石成分為強-中風化泥巖，黏土含量約40%，塊石粒徑約240 mm。結構密實，回填時間大約7年，分布不均勻，已完成固結，厚度及深度在0.5～4.0 m，平均深度及厚度3 m。②黏土（Qel+dl）呈褐黃色，裂隙發育，局部夾強風化團塊，含鐵錳質結核。按其狀態可分為：可塑狀。③可塑黏土呈褐色、褐黃色，土質均勻細膩，黏性好，含水量較高，呈透鏡狀-層狀，結構為致密狀，分布均勻，鉆探揭露標高為992.8～996.58 m，層底標高為990.78～994.28 m，深度為1.0～7.0 m，厚度在1～3.4 m不等，平均厚度2.4 m，場地邊坡范圍內均有分布。④基巖中A巖質單元為強風化泥巖，棕紅色，泥質結構，層狀構造，強風化為主，泥質膠結，巖質較軟，手掰易碎，巖芯破碎呈沙狀、破碎狀。B巖質單元為中風化泥巖，棕紅色，泥質結構，層狀構造，中風化為主，泥質膠結，巖質較軟，巖芯破碎呈塊狀、短柱狀。

場地下伏基巖為白堊系上統茅臺組泥巖，棕紅色，泥質結構，層狀構造，巖芯主要呈碎塊狀、短柱狀及柱狀，揭露基巖面標高在990.78～997.71 m，基巖分布均勻良好，場區整體分布。巖土參數綜合選用如表1所示。

1.4 邊坡支護方案

該段邊坡坡面已掛網噴混凝土，上部擋墻垂直，下部坡率1：0.6，距離坡頂約8.7 m為6F居民樓，本段邊坡坡頂擋墻及上部小區路面已開裂處，開裂裂縫大小為0.1～0.3 cm。該段邊坡該邊坡破壞模式，主要為邊坡土層及強風化巖體的圓弧滑動、土層沿巖土界面的折線滑動。受節理裂隙和層面的組合切割，可能會產生局部滑塌、掉塊等。邊坡巖體類型為Ⅳ類。

根據《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330—2013）[2]表3.2.1及3.2.2條可知，邊坡破壞后果很嚴重，邊坡安全等級綜合定為一級。邊坡格構+錨桿（索）+掛網噴射混凝土加固擋墻處理后穩定，現狀坡率1：0.1（上部擋墻）～1：0.6。坡面采用錨桿+掛網噴漿+格構進行防護處理，錨桿上部兩排12 m打入原擋墻加固、下部2排9 m，其余長度為6 m，格構斷面尺寸為400 mm ×400 mm。支護結構剖面圖如圖2所示。

2 研究應用計算及分析

邊坡按圓弧滑動法計算穩定性分析（現狀坡率，擋墻開裂的極限平衡狀態）。計算簡圖如圖3所示。

最不利滑動面的滑動圓心為（10.889，16.328），滑動半徑為5.406， 滑動安全系數為0.977，總下滑力為122.357 kN，總抗滑力為119.750 kN，土體部分下滑力為122.357 kN，土體部分抗滑力為119.75 kN，本身處于臨界不穩定狀態。

2.1 巖體側向壓力計算

2.1.1 巖體側向壓力

按規范《建筑邊坡工程技術規范》GB50330—2013[2]第6.2.3編寫（適用于6.3.4-1、6.3.4-3條，以巖體等效內摩擦角計算側向巖石壓力，C取值為0），根據平面滑裂面假定計算主動土壓力合力標準值。主動土壓力合力標準值Ea為137.03。

2.1.2 土體部分剩余下滑力計算

擴大自重下滑力（KT模型），剩余下滑力計算時的安全系數為1.35，經計算下滑力為 52.286 kN，滑床反力R為 30.888 kN，滑面抗滑力為13.752 kN，粘聚力抗滑力為1.890 kN，本塊剩余下滑力為 36.644 kN，本塊下滑力角度為17.804（度）。

2.2 支護結構計算

按規范《建筑邊坡工程技術規范》GB50330—2013[2]第7.2及8.2編寫，設計采用預應力錨桿擋墻：①錨桿軸向力計算：邊坡高度H為14 m，側壓力合力標準值 E為179.94 kN/m，側壓力水平分力標準值Ehk為14.28設計錨桿水平垂直間距2.0 m，錨桿水平拉力標準值Htk為62.84 kN，設計錨桿與水平面夾角25°；以上推出錨桿軸向拉力標準值 Nak為69.33 kN。 ②錨桿配筋計算：錨桿軸向拉力標準值 Nak為69.33 kN，錨桿桿體抗拉安全系數Kb為2.2，錨筋抗拉強度設計值fy（鋼筋）為360 N/mm2，配筋面積為423.71 mm2，單根配筋截面積 'As（1Φ25Ⅲ級螺紋鋼）為615.3 mm2，錨桿配筋根數（計算值）為0.69，錨桿配筋根數（實用值）為1。③握裹段長度計算：錨桿軸向拉力標準值Nak為69.33 kN，錨固體直徑D為0.025 m，配筋根數n為1，巖土錨桿錨固體抗拔安全系數K為2.6，錨桿配筋與砂漿間粘結強度設計值fb（水泥砂漿與螺紋鋼間，水泥砂漿強度等級M30）為2 400 kPa，握裹段（錨桿鋼筋與砂漿間的錨固）長度為0.957 m。④錨固段計算：錨桿軸向拉力標準值Nak為69.33 kN，錨固體直徑 D為0.1 m，粘結強度frbk為380 kPa，巖土錨桿錨固體抗拔安全系數 K為2.6，錨固段長度L［計算值］為1.51 m，錨固段長度L為6～12 m。

按上式計算后邊坡穩定，從理論上設計計算判斷加固后的邊坡穩定[3]。

2.3 邊坡監測

整段邊坡沿坡頂每隔一定距離設置變形觀測點，對邊的變形進行監測，共布設10個沉降位移觀測點，監測頻率在施工期間三天一次，竣工后每月一次，在暴雨季節適當加密監測頻率，在雨季和特大暴雨期間安排人工巡查。邊坡位移及沉降監測報告表明，竣工后邊坡無位移，滿足規范要求。

3 結束語

針對貴州省惠水縣巖土地層的特點，采用錨桿格構梁的加固支護形式，能夠取得很好的支護加固效果。其掘進面積小，承載能力強，具有較高的耐久性和使用壽命，可以減少松動巖體的坍落，提高工程結構物和巖石的抗力[4]。

此次格構梁加固技術具有布置靈活、格構形式多樣、截面調整方便、與坡面密貼、可隨坡就勢等顯著優點。施工對坡體的擾動少。剛度大、抗震性能好、機械化施工，安全風險小，有利于提升邊坡的穩定性和承載力[5]。格構梁的鋼筋可以有效地分散土坡的重力，并在水平和垂直方向上形成一定的摩擦力。格構梁與土坡之間的混凝土填充物也可以增加土坡的整體強度和剛度，進一步提高土坡的穩定性。混凝土格構還可以為邊坡提供強大的支撐力，增強坡體的穩定性和承載能力。

錨桿與格構梁格體系既能保證深層加固又可兼顧淺層護坡，直接將錨固力傳達到邊坡上，使得邊坡上的應力發生改變，可進一步增強邊坡的抗滑力，提高巖土的結構強度和抗變形剛度，減小巖土體的側向變形，增強邊坡整體穩定性。

施工單位與第三方監測的試驗數據統計顯示，實際變形位移并未發生，理論計算該加固支護穩定不發生位移[6]，從而可得實際測量變形值與設計值均滿足要求。錨桿格構梁加固邊坡比傳統加固的施工方式（如深層加固、夯實加固等）更加簡便容易實現，較快完成。錨桿格構梁由高強度的鋼材或有機合成材料組成，具有很強的抗拉強度和耐腐蝕性，能夠在任何惡劣環境下使用。錨桿格構梁結構簡單、強度大、耐腐蝕、使用壽命長。

參考文獻

[1] GB 50843-2013，建筑邊坡工程鑒定與加固技術規范[S].北京：中華人民共和國住房和城鄉建設部出版，2013.

[2] GB 50330-2013，建筑邊坡工程技術規范[S].北京：中華人民共和國住房和城鄉建設部出版，2013.

[3] 向海淸，巢萬里.預位力錨桿格子梁加固技術在邊坡工程中的應川研究[J].公路工程，201338（2）：40-43.

[4] 夏良武.錨固技術及其在邊坡治理工程中的應用[J].陜西建筑，2012（6）：57.

[5] 查亮，周存.基于巖土邊坡錨桿加固技術的分析[J].低碳世界，2014（19）：469.

[6] 韓冬冬，門玉明，王鵬.格構梁剛度及間距對錨桿格構梁受力影響的模型試驗[J].工業建筑，2021，51（3）：136-141.