边坡加固方法浅析

渠风英

1 概述

边坡滑塌会对人民群众的生命和财产造成很大危害，有专家估计，我国因滑坡等地质灾害造成的经济损失，每年达100亿元～200亿元。特别是在水利水电、矿山、公路、铁道和军事等工程中，都将遇到人工开挖和自然形成的高陡边坡，当地质条件差、雨水集中且处理不当就可能产生滑坡，甚至出现严重的大滑坡灾害。2009年7月3日位于广西河池市的卡马水库导流洞出口左侧边坡滑塌把出水口堵塞，产生水击振动，引起上部坝体部分滑塌;2010年6月14日，福建南平市延平区西芹镇发生一起公路边坡滑塌;15日凌晨，大渡河支流金汤河右岸、金平电站附近因强降雨引发滑坡，埋掉工棚。这些事实都告诉我们一定要制定出一套详细防灾规划，做好边坡加固的工作，尽最大努力避免灾害的发生。

边坡稳定是指在各类工程结构中，土体在一定坡高和坡角条件下的稳定程度。按其稳定程度，可分为稳定边坡、不稳定边坡，以及极限平衡状态边坡。不稳定边坡是指土体由于表面倾斜，在自身重量及其他外力共同作用下，整个结构都有从上向下滑动的趋势，如果土体结构体内部某一表面的滑动力超过结构实体抵抗滑动的能力，就会发生滑坡。大规模的边坡滑塌能引起交通中断，建筑物倒塌，江河堵塞，给人民生命财产带来巨大损失。研究边坡稳定性的目的，在于预测边坡失稳的破坏时间、规模和危害程度，事先采取防治措施，减轻地质灾害，使人工边坡的设计达到安全、经济的目的。影响边坡稳定的因素很多:1)地质条件:工程地质条件越好，边坡的稳定性越高。2)水文地质条件:地下水密集程度高会使得滑动面的抗滑力减小。3)气候因素:边坡稳定性会随着温差变化、降雨雪及冻融等因素的强度的变化而变化。4)风化作用:风化作用会使岩土的抗剪强度减弱［1］。

2 边坡加固方法

O Rourke和Jones将土体的加固体系分为外部加固和内部加固两大类:1)外部加固体系是在边坡外部设置原位挡墙和重力挡墙支挡土压力。其中原位挡墙又分为木材、预应力混凝土、板桩、砌砖桩等多种形式。重力挡墙也可分为砖石结构、混凝土、悬臂式挡墙、扶臂式挡墙、石笼、木框架和框格式围堰等多种形式［2］。2)内部加固体系是在边坡土体内设置土钉、锚杆等措施改善边坡的受力性能，达到加固边坡的目的。分为土体加固和现场加固两类。在20世纪60年代以前，土体加固主要依赖于外部加固。随着科技的进步越来越多的内部加固措施在边坡工程中得到应用。

2.1 土钉墙式围护

土钉墙加固:以土钉作为主要受力构件，它由密集的土钉群、被加固的原位土体喷混凝土面层和必要的防水系统组成。土钉必须和面层有效连接，应设置通长压筋、承压板或加强钢筋等构造措施，整体形成加筋土挡墙起到挡土作用。该加固方法适用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土杂填土等，不适用于淤泥质土及未经降水处理的地下水位以下的土层地基中的围护。施工步骤为:基坑开挖至一定深度→设置一排土钉并注浆→喷射混凝土面层→继续开挖并重复上述步骤直至达到设计的基坑开挖深度。在实际施工过程中注意以下几个方面:

1)土钉墙支护适用于基坑侧壁安全等级为二、三级的基坑。且深度不宜大于12 m。2)土钉墙设计和施工应考虑施工作业周期和降雨等环境因素对土坡开挖面上暂时裸露土体稳定性的影响，同时要特别注意水的影响，并应在地表和支护内部设置适合的排水系统以疏导地表径流和地下渗透水。3)当支护变形需要严格限制且在不良土体中施工时，应联合使用其他支护技术，如土钉—防渗墙联合支护和土钉—桩联合支护等技术。

2.2 树根桩

树根桩起源于意大利，它是一种类似树根呈不同方位或直斜交错分布的钻孔桩群。改革开放以来树根桩在我国取得了很大发展，它适合于荷载小而分散的中小型工业与民用建筑。不仅可用于新建工程的地基处理，也可用于现有工程的基础托换，特别是对于场地狭窄，其优点尤为突出。树根桩不仅可以承受压力，也可用以承受拉力或拉压交替的荷载。一束不同方向的小桩便可称为树根桩。采用钻机在地基中成孔，放入钢筋或者是钢筋笼，采用压力通过注浆管向孔中注入浆液，形成小直径的钻孔灌注桩。由于采用小型钻机施工，可在土中以不同的倾斜角度成孔，从而形成竖直的和倾斜的桩，该方法适用于地基加固、防止不均匀沉降和对岩石和土体边坡稳定加固等。树根桩的直径宜为150 mm～300 mm，桩长不宜超过30 m，桩的布置可采用直桩型或网状结构斜桩型。施工步骤:成孔→清孔→钢筋笼的制作→灌浆管的制作→灌浆成孔→注浆。

2.3 预应力锚索框架结构

预应力锚索框架梁防护形式是利用一定强度的水泥砂浆在有效深度的锚孔底端与周边岩石形成具一定强度的锚固体，然后用预应力锚索施加的预应力将不稳定的坡体部分与岩体组成一个整体，确保边坡的稳定，形成一个由表及里的加固体系，是一种新型的抗滑结构。施工步骤如下:

1)框架施工:框架既是边坡加固工程的抑制构件，又是预应力钢绞线锚固结构的锚垫着点。2)锚索施工:钻孔→锚索编束→锚索运输及进孔→高压注浆→张拉→锚索试验。

2.4 混凝土抗滑桩加固

混凝土抗滑桩是一种支挡结构抗滑物，因其形式简单、施工方便等优点，得到广泛的推广和应用。其原理是将抗滑桩穿过滑坡体稳定土层，承受不稳定体的滑动力，从而起到稳定边坡的作用。大规模的开挖和开挖爆破最适宜采用抗滑桩的治理措施，以防止发生大规模的滑坡［3］。在实际工程中我们应首先了解边坡滑塌的原因、范围及厚度，分析其现在所属状态及发展趋势。其次，根据地形地质情况及施工条件布置抗滑桩的平面位置、间距和排距等。然后计算滑坡的推力，根据滑坡推力的大小、地形及地层性质，拟定桩长、锚固深度、截面尺寸等。为了能够更有效的防止滑坡，在设置时应将桩全身的1/3～1/4埋置于滑坡面下的完整基岩或稳定土层中，采用注浆的办法使得桩和周围岩土组成一个整体。

3 结语

边坡在自然与人为因素作用下的破坏形式主要有滑坡、滑塌和剥落等，这些随时都会给人类带来严重的破坏，甚至是灾难。边坡加固方法与技术虽然很多，但随着工程建设规模的不断增大，边坡高度增加，复杂性增大，对边坡加固技术的要求也越来越高。国内外科研人员将系统工程理论、数量理论、模糊数学等不断运用于边坡稳定性问题的研究与分析中，使得边坡加固技术得到进一步的发展。

［1］ 李天斌.岩质工程高边坡稳定性及其控制［M］.北京:科学出版社，2009.

［2］ 武 雄，周志亮，段庆伟.高速公路边坡加固设计方法与实例［J］.土工基础，2004，18(1):2-4.

［3］ 刘 阳.水利水电工程中相关建筑施工技术问题［J］.技术与市场，2009，16(4):15-18.

［4］ 武 军.边坡稳定分析及加固方法研究［J］.山西建筑，2010，36(3):112-113.