锚杆格构加固技术在坡顶开裂危及居民楼安全工程中的应用分析

摘 要：锚杆格构梁加固边坡能有效地提高工程结构物和岩石的抵抗力和供强大的侧向支撑力，增强坡体的稳定性和承载能力等优点。基于贵州惠水某项目五组团边坡，该段边坡坡面下部已挂网喷混凝土，上部挡墙垂直，距离坡顶约8.7 m，本段边坡坡顶挡墙及上部小区路面已开裂处，开裂裂缝大约为0.1～0.3 cm，长度距房边缘最近一处约2M危岌坡顶房屋安全。依托某实际工程边坡加固的设计方案和施工工程实例，施工进行及完成后施工单位及第三方位移监测资料，发现锚杆作为一种钢筋混凝土加固材料，其承载力非常强，可以有效地提高工程结构物和岩石的抗力。格构梁提升边坡的稳定性和承载力。混凝土格构可以为边坡提供强大的支撑力，增强坡体的稳定性和承载能力。锚杆格构梁支护体系可以提高岩土的结构强度和抗变形刚度，减少岩土体的侧向变形，增强边坡整体稳定性。实际测量变形值均满足要求。锚杆格构梁加固边坡比传统加固的施工方式更加简便容易实现，较快完成。

关键词：锚杆；格构梁；稳定性；安全；结构强度；抗变形刚度

中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2024）07-0122-04

0 引言

锚杆格构梁技术是将拉力稳定地传导到岩土层中，以减小边坡的变形，从而提高边坡的自稳以及自承能力，进一步保护周围生态环境的相对稳定[1]。本次应用研究分析贵州惠水县某项目五组团边坡，采用锚杆格构梁加固已修建边坡开裂危及上部房屋百姓安全的问题，为以后相似边坡工程支护设计和施工提供参考与帮助。

1 概况

1.1 工程概况

贵州惠水县某项目五组团边坡支护项目，地处惠水县城北，东临贵惠大道，2018—2019年基坑边坡开挖后，在场区西南侧形成长约124 m、高约16.3 m岩土质永久性边坡，其中开挖部分形成的高度约10.8 m，坡面已做挂网喷混凝土处理，高约5.5 m上部oO5Y9mCyn9l7Vj+zUDKH6nlfN7bat4ArI91dlVrv9cs=为2013年修建马蹄坡廉租房时所修建的挡墙及围墙。2020年5月，该边坡位置上部挡墙出现拉裂，马蹄坡廉租房内路面出现裂缝口宽约0.1～0.3 cm，长度距租房边缘最近一处约2 m。

1.2 区域地质构造和场地地形地貌

场区内出露岩石主要为下场地下伏基岩为白垩系上统茅台组泥岩，呈单斜构造，岩层产状270°∠5°，受区域构造应力影响，岩体节理裂隙较发育，岩体较破碎，从旁侧出露岩石观测。主要发育两组节理，平均间距0.6 m，一组节理产状300°∠82°，另一组节理产状195°∠80°，以闭合隐节理为主，裂隙宽1～2 cm，结构面结合差，表面粗糙，贯通性较差，一般黏土充填或岩屑夹泥质胶结。除了岩体中的节理裂隙外，在地质构造上无其他可危害场地稳定性的不良地质现象。

拟建场地勘察期间平整，场地整体西高东低，标高为983.17～999.71 m，最大高差16.54 m。场地地势相对较高，无高耸奇特地形。场地内无地下管网、地面管线存在，场区外坡顶为马蹄坡廉租房的挡墙及房屋，CD段坡顶挡墙及廉租房路面均有开裂现象。坡顶开裂区域图如图1所示。

1.3 边坡岩土构成及参数

根据钻探揭露，现场地上覆土层为素填土、黏土，土层厚度1.0～7.4 m，平均厚度4 m。白垩系上统茅台组泥岩各岩土层的构成特征如下：①素填土（Qml）：灰黄-紫红色，局部杂色，含少量建筑垃圾，主要为主要由2013年修建马蹄坡廉租房换填处理回填的碎石、块石夹黏土组成，块石成分为强-中风化泥岩，黏土含量约40%，块石粒径约240 mm。结构密实，回填时间大约7年，分布不均匀，已完成固结，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）呈褐黄色，裂隙发育，局部夹强风化团块，含铁锰质结核。按其状态可分为：可塑状。③可塑黏土呈褐色、褐黄色，土质均匀细腻，黏性好，含水量较高，呈透镜状-层状，结构为致密状，分布均匀，钻探揭露标高为992.8～996.58 m，层底标高为990.78～994.28 m，深度为1.0～7.0 m，厚度在1～3.4 m不等，平均厚度2.4 m，场地边坡范围内均有分布。④基岩中A岩质单元为强风化泥岩，棕红色，泥质结构，层状构造，强风化为主，泥质胶结，岩质较软，手掰易碎，岩芯破碎呈沙状、破碎状。B岩质单元为中风化泥岩，棕红色，泥质结构，层状构造，中风化为主，泥质胶结，岩质较软，岩芯破碎呈块状、短柱状。

场地下伏基岩为白垩系上统茅台组泥岩，棕红色，泥质结构，层状构造，岩芯主要呈碎块状、短柱状及柱状，揭露基岩面标高在990.78～997.71 m，基岩分布均匀良好，场区整体分布。岩土参数综合选用如表1所示。

1.4 边坡支护方案

该段边坡坡面已挂网喷混凝土，上部挡墙垂直，下部坡率1：0.6，距离坡顶约8.7 m为6F居民楼，本段边坡坡顶挡墙及上部小区路面已开裂处，开裂裂缝大小为0.1～0.3 cm。该段边坡该边坡破坏模式，主要为边坡土层及强风化岩体的圆弧滑动、土层沿岩土界面的折线滑动。受节理裂隙和层面的组合切割，可能会产生局部滑塌、掉块等。边坡岩体类型为Ⅳ类。

根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330—2013）[2]表3.2.1及3.2.2条可知，边坡破坏后果很严重，边坡安全等级综合定为一级。边坡格构+锚杆（索）+挂网喷射混凝土加固挡墙处理后稳定，现状坡率1：0.1（上部挡墙）～1：0.6。坡面采用锚杆+挂网喷浆+格构进行防护处理，锚杆上部两排12 m打入原挡墙加固、下部2排9 m，其余长度为6 m，格构断面尺寸为400 mm ×400 mm。支护结构剖面图如图2所示。

2 研究应用计算及分析

边坡按圆弧滑动法计算稳定性分析（现状坡率，挡墙开裂的极限平衡状态）。计算简图如图3所示。

最不利滑动面的滑动圆心为（10.889，16.328），滑动半径为5.406， 滑动安全系数为0.977，总下滑力为122.357 kN，总抗滑力为119.750 kN，土体部分下滑力为122.357 kN，土体部分抗滑力为119.75 kN，本身处于临界不稳定状态。

2.1 岩体侧向压力计算

2.1.1 岩体侧向压力

按规范《建筑边坡工程技术规范》GB50330—2013[2]第6.2.3编写（适用于6.3.4-1、6.3.4-3条，以岩体等效内摩擦角计算侧向岩石压力，C取值为0），根据平面滑裂面假定计算主动土压力合力标准值。主动土压力合力标准值Ea为137.03。

2.1.2 土体部分剩余下滑力计算

扩大自重下滑力（KT模型），剩余下滑力计算时的安全系数为1.35，经计算下滑力为 52.286 kN，滑床反力R为 30.888 kN，滑面抗滑力为13.752 kN，粘聚力抗滑力为1.890 kN，本块剩余下滑力为 36.644 kN，本块下滑力角度为17.804（度）。

2.2 支护结构计算

按规范《建筑边坡工程技术规范》GB50330—2013[2]第7.2及8.2编写，设计采用预应力锚杆挡墙：①锚杆轴向力计算：边坡高度H为14 m，侧压力合力标准值 E为179.94 kN/m，侧压力水平分力标准值Ehk为14.28设计锚杆水平垂直间距2.0 m，锚杆水平拉力标准值Htk为62.84 kN，设计锚杆与水平面夹角25°；以上推出锚杆轴向拉力标准值 Nak为69.33 kN。 ②锚杆配筋计算：锚杆轴向拉力标准值 Nak为69.33 kN，锚杆杆体抗拉安全系数Kb为2.2，锚筋抗拉强度设计值fy（钢筋）为360 N/mm2，配筋面积为423.71 mm2，单根配筋截面积 'As（1Φ25Ⅲ级螺纹钢）为615.3 mm2，锚杆配筋根数（计算值）为0.69，锚杆配筋根数（实用值）为1。③握裹段长度计算：锚杆轴向拉力标准值Nak为69.33 kN，锚固体直径D为0.025 m，配筋根数n为1，岩土锚杆锚固体抗拔安全系数K为2.6，锚杆配筋与砂浆间粘结强度设计值fb（水泥砂浆与螺纹钢间，水泥砂浆强度等级M30）为2 400 kPa，握裹段（锚杆钢筋与砂浆间的锚固）长度为0.957 m。④锚固段计算：锚杆轴向拉力标准值Nak为69.33 kN，锚固体直径 D为0.1 m，粘结强度frbk为380 kPa，岩土锚杆锚固体抗拔安全系数 K为2.6，锚固段长度L［计算值］为1.51 m，锚固段长度L为6～12 m。

按上式计算后边坡稳定，从理论上设计计算判断加固后的边坡稳定[3]。

2.3 边坡监测

整段边坡沿坡顶每隔一定距离设置变形观测点，对边的变形进行监测，共布设10个沉降位移观测点，监测频率在施工期间三天一次，竣工后每月一次，在暴雨季节适当加密监测频率，在雨季和特大暴雨期间安排人工巡查。边坡位移及沉降监测报告表明，竣工后边坡无位移，满足规范要求。

3 结束语

针对贵州省惠水县岩土地层的特点，采用锚杆格构梁的加固支护形式，能够取得很好的支护加固效果。其掘进面积小，承载能力强，具有较高的耐久性和使用寿命，可以减少松动岩体的坍落，提高工程结构物和岩石的抗力[4]。

此次格构梁加固技术具有布置灵活、格构形式多样、截面调整方便、与坡面密贴、可随坡就势等显著优点。施工对坡体的扰动少。刚度大、抗震性能好、机械化施工，安全风险小，有利于提升边坡的稳定性和承载力[5]。格构梁的钢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。格构梁与土坡之间的混凝土填充物也可以增加土坡的整体强度和刚度，进一步提高土坡的稳定性。混凝土格构还可以为边坡提供强大的支撑力，增强坡体的稳定性和承载能力。

锚杆与格构梁格体系既能保证深层加固又可兼顾浅层护坡，直接将锚固力传达到边坡上，使得边坡上的应力发生改变，可进一步增强边坡的抗滑力，提高岩土的结构强度和抗变形刚度，减小岩土体的侧向变形，增强边坡整体稳定性。

施工单位与第三方监测的试验数据统计显示，实际变形位移并未发生，理论计算该加固支护稳定不发生位移[6]，从而可得实际测量变形值与设计值均满足要求。锚杆格构梁加固边坡比传统加固的施工方式（如深层加固、夯实加固等）更加简便容易实现，较快完成。锚杆格构梁由高强度的钢材或有机合成材料组成，具有很强的抗拉强度和耐腐蚀性，能够在任何恶劣环境下使用。锚杆格构梁结构简单、强度大、耐腐蚀、使用寿命长。

参考文献

[1] GB 50843-2013，建筑边坡工程鉴定与加固技术规范[S].北京：中华人民共和国住房和城乡建设部出版，2013.

[2] GB 50330-2013，建筑边坡工程技术规范[S].北京：中华人民共和国住房和城乡建设部出版，2013.

[3] 向海淸，巢万里.预位力锚杆格子梁加固技术在边坡工程中的应川研究[J].公路工程，201338（2）：40-43.

[4] 夏良武.锚固技术及其在边坡治理工程中的应用[J].陕西建筑，2012（6）：57.

[5] 查亮，周存.基于岩土边坡锚杆加固技术的分析[J].低碳世界，2014（19）：469.

[6] 韩冬冬，门玉明，王鹏.格构梁刚度及间距对锚杆格构梁受力影响的模型试验[J].工业建筑，2021，51（3）：136-141.