复合支护形式在高边坡加固工程中的应用

陈海龙

(建设部综合勘察研究设计院深圳研究院,广东 深圳 518057)

复合支护形式在高边坡加固工程中的应用

陈海龙

(建设部综合勘察研究设计院深圳研究院,广东 深圳 518057)

以实际工程为例,根据边坡周边环境及地形地貌,综合考虑多方因素后,采用“格构梁+长锚索+短锚杆”的复合支护形式对高边坡进行加固治理.工程实践表明,该组合加固技术既能加固深层岩体,又能浅层护坡降低工程造价,同时还能美化环境,对类似工程有一定的借鉴作用.

格构梁;锚杆;锚索;高边坡;加固

0 引 言

目前,在市政、公路及山城房屋建设中,涉及到大量边坡防护工程.“格构梁+锚杆(锚索)”结构是将格构梁护坡与锚固工程相结合形成的一种新型抗滑支挡结构,由于格构梁与坡面接触面积较大,对与格构梁相连接的锚杆(锚索)进行深层加固后,稳定性较好,使得“格构梁+锚杆(锚索)”结构既能保证深层加固又可兼顾浅层护坡.此外,“格构梁+锚杆(锚索)”结构还可以与绿化防护措施相结合,在稳固边坡的同时,还起到绿化边坡环境的作用.因此,近年来该类型的边坡支护结构在边坡防护工程中得到广泛的推广应用[1-5].本研究通过工程实例,提出一种“格构梁+长短锚杆(锚索)”的结构对建筑边坡进行永久性支护,通过实际工程应用显示,该结构既能确保边坡稳定,又能有效地降低工程造价.

1 工程概况及地质条件

1.1 工程概况

拟建工程位于广东某地在建多栋高层住宅楼旁侧,紧临市区道路,交通较为便利,坡体长度约400 m,坡高约30 m(见图1),边坡安全等级为一级.

图1 拟建工程边坡平面图

1.2 地质条件

1.2.1 地层岩性特征.

根据现场实地勘探,施工现场地内的地层包含人工填土层(Qml)、第四系残积层粉质黏土(Qel)、中生代侏罗系泥质粉砂岩(J).

1)人工填土层(Qml).土层颜色呈土红色、土黄色夹浅灰色,由残积粉质黏土近期堆填而成,局部夹块石,干～稍湿,结构松散.

2)第四系残积层(Qel)粉质黏土.土层颜色呈土红色、土黄色夹褐红色,由泥质粉砂岩风化残积而成,原岩主要造岩矿物石英砂粒仍保留砂状形态呈颗粒状,胶结物已风化呈黏土矿物,原岩结构可辨,土质稍湿,呈可塑～硬塑状.

3)中生代侏罗系基岩(J)泥质粉砂岩,勘察揭露到强风化带.土层颜色呈褐红色、土黄色夹灰白色,粉粒结构,岩芯呈半土半岩状,局部夹中风化岩块,块石手难折断.较破碎,属软岩,岩体基本质量等级为Ⅴ类.

地层的具体岩土力学参数如表1所示.

表1 岩土物理力学参数建议值

1.2.2 水文地质条件.

勘察范围内无常年稳定地表径流,无泉水出露.雨季出现山体坡面水流,自山顶流下冲刷坡面后汇入城市排水管道系统.

施工场地地下水主要接受大气降水的补给,分为孔隙潜水及基岩裂隙水.基岩裂隙水的主要含水层为强风化层,属弱含水、弱透水地层,水量小.场地内未发现稳定的泉眼.场地地下水对边坡的稳定性、工程施工无明显的影响,但雨季时地表水及地下水的混合作用,会冲刷坡面并削弱边坡土强度.

根据建筑场地勘察资料判定:场地地下水对混凝土结构不具腐蚀性,对钢筋混凝土中的钢筋不具腐蚀性,对钢结构具弱腐蚀性.

2 边坡支护结构设计与地表水处理

2.1 边坡支护结构设计

针对该边坡施工场地具体情况,边坡支护结构设计采用“格构梁+锚杆(索)”结构支护形式复合方案来加固边坡,具体如图2、3所示.

图2 边坡加固支护剖面图

图3 边坡加固支护立面图

具体技术要点为:

1)削坡.施工时原则上少削坡,在现状的基础上进行清坡,坡率约为1∶0.8.

2)格构梁.格构梁截面为0.4×0.35 m,水平间距2 m,竖向间距2.5 m,在格构梁交叉处设置锚杆或锚索,当横向格构梁距挡墙顶的距离小于1 m时,取消横向格构梁,但锚杆(索)照原样设置;当最上部一排锚杆(索)距坡顶大于2 m时,增设一排锚,二者与水平面的夹角分别为30°和20°.

3)锚杆.锚杆选用HRB335Φ 32热轧钢筋锚杆,长度分别为10～15 m.

4)锚索.用1 860 MPa级别 4×7φ 5(3×7φ 5)或钢铰线作为主筋,自由段6 m,锚固段19 m(或22 m),抗拔力设计值为450 kN(350 kN).

2.2 地表水处理

由于该边坡汇水面积大,地表水受大气降水影响显著,为防止灾害发生,对该边坡必需采取系统的排水方法,具体措施包括:

1)在边坡坡顶设置钢筋砼1.2×0.8 m的截水沟,在坡中马道处设0.4×0.4 m的马道排洪沟,在坡底设置0.6×0.8 m的排水沟,使山体上的水顺着坡顶截水沟流入坡底,然后导入市政排水系统.

2)坡面上的水流入坡中马道平台排水沟,再汇入坡中排水踏步或坡顶截水沟,顺着坡顶截水沟流入坡底,然后导入市政排水系统.

3 支护施工技术要求

3.1 清坡及坡面防护

1)增加的坡面支护应先清除坡面上原有格构梁,并保持坡率不变,保证弃土、弃渣不导致边坡附近变形或破坏现象发生.

2)削坡时坡顶采用弧化处理,坡面采用生态边坡植草技术,植草范围应超出坡顶1 m.

3)边坡支护施工前,应从上到下进行清坡,保证边坡坡率不大于设计坡率.清坡的主要目的是清除坡面表层松散土体和岩石,清除局部不稳定块体,必要时将深坑回填,并严格夯实,但不得扰动边坡地层状态.

4)边坡支护工程在雨季施工或坡面植被防护未完成前,应进行坡面人工防护,防止坡面遇水冲刷,支护完成后应及时植草.

3.2 非预应力锚杆

1)锚杆采用机械干成孔,成孔直径不小于100 mm,锚杆水平、垂直方向的孔距误差不大于100 mm,钻头直径不小于设计钻孔直径的3 mm,钻孔轴线的偏斜率不大于锚杆长度的2%,锚杆钻孔深度不小于设计长度,也不大于设计长度的500 mm,水泥浆保护层厚度不小于25 mm.

2)注浆材料采用P.O.42.5普通硅酸盐水泥净浆,注浆体材料的水泥应满足CECS 22:2005第5.3.1条规定.水灰比值为0.45;浆体材料28 d的无侧限抗压强度不应低于25MPa.

3)在锚杆的端头2m长度范围内采用刷沥青船底漆,沥青纤玻布缠裹(其层数不小于二层),锚具防腐材料、套管等均应满足CECS 22:2005第5.4～5.8条的要求.

4)杆体导向采用专用导向器,杆体上每隔1.5 m设一个隔离架.放置锚杆时,如发现孔壁坍塌,应重新透孔、清孔,直至能顺利送入锚杆为止.

5)锚杆正式使用前,应进行基本抽样试验.取15 m及10 m锚杆各2根,以验证设计参数和施工工艺参数,基本试验的最大荷载(破坏荷载)不得小于设计值的1.5倍.

3.3 预应力锚索

1)锚索采用专用锚杆机成孔,成孔直径不小于130 mm.

2)预应力锚索采用二次注浆工艺,首次注浆采用水泥浆,水泥强度不低于42.5 MPa,且应满足CECS 22:2005第5.3.1条规定,水灰比值为0.45,注浆压力为0.4～0.6 MPa;第二次注入纯水泥浆,注浆压力为 2.5～5.0 MPa,浆液固体强度大于30 MPa,水泥用量不小于50 kg/m.

3)凸角位置锚索施工时,应适当调整成孔倾斜角度,避免锚索交叉.预应力锚索须待注浆体及砼腰梁抗压强度超过75%时方可张拉锁定.

4)锚索水平、垂直方向的孔距误差不大于100 mm,钻头直径不小于设计钻孔直径的3 mm,钻孔轴线的偏斜率不大于锚杆长度的2%,锚杆钻孔深度不小于设计长度,也不大于设计长度的500 mm,水泥浆保护层厚度不小于25 mm.

5)锚索自由段应作防腐处理,即钢铰线采用除锈,刷沥青船底漆、沥青玻纤布包裹,其层数不小于二层.防腐处理后,将自由段装入波纹套管中,自由段套管两端200mm长度范围内用黄油充填,外缠工程胶布固定.锚具防腐材料、套管等均应满足CECS 22:2005第5.4～5.8条的要求.

6)锚索验收后,锚头挂铁丝网后砼包裹.锚索正式施工前,选取3根锚索进行基本试验,以验证设计参数与施工工艺参数.

3.4 格构梁

1)钢筋砼格构梁护坡坡面应夯实,无溜滑体、蠕滑体和松动岩块.

2)钢筋可在现场进行制作与安装,但钢筋的数量、配置按设计确定,接头应符合《混凝土结构工程施工及验收规范》(GBJ50204-92)的规定.

3)混凝土的浇注应架设模板,模板应加支撑固定.同时,每隔25 m设置一道变形缝,变形缝宽度不小于30 mm.

4)对已浇注完毕的格构梁,应及时派专人进行养护,养护期应在7 d以上.

3.5 边坡支护监测

由于岩土工程的复杂性,边坡支护系统受到许多难以确定的因素的影响,必须随时对边坡支护系统进行监测,详细掌握边坡支护及使用过程中的情况.目前,该边坡支护工程施工已完成2年,测得边坡各项监测累计最大值为:最大位移量为29 mm,最大沉降量为14 mm.监测数据表明,该边坡及支护结构没有发生明显的变形,边坡是稳定的,该边坡支护方案设计是成功的.

4 结 语

格构锚固结构适合于永久性建筑边坡的支护,是一种很有发展前途的抗滑支护结构,值得推广应用.在进行边坡支挡和锚固设计时,应综合考虑各种加固技术的优缺点,采用综合的加固技术.进行格构锚杆设计计算时,应将锚杆的设计和格构梁的设计视为一个有机的整体,以提高治理的效果和减少治理成本.本工程采用的“格构梁+长锚索+短锚杆”结构的复合支护形式结合了锚杆的深层加固和格构梁浅层加固的优点,提高了锚固体系的整体刚度,能有效控制边坡深部和浅表破坏,同时与美化环境相结合,在框格之间种植花草,既可以稳固破碎岩体边坡,亦达到美化环境的目的.该边坡的设计和施工实践也为同类边坡的治理施工积累了一定经验.

[1] 许英姿,唐辉明.格构锚固措施及其在滑坡防治中的应用[J].地质科技情报,2001,20(2):91-94.

[2] 吴和政,孙宁波.混凝土框架与框格梁锚固技术及其应用[J].中国地质灾害与防治学报,1999,10(4):90-93.

[3] 程少荣,王冬珍.格构锚固技术及其在滑坡整治中的应用[J].人民长江,1997,28(6):26-28.

[4] 程良奎.岩土锚固的现状与发展[J].土木工程学报,2001,34(3):21-22.

[5]许英姿,唐辉明.滑坡治理中预应力锚索格构梁受力分析[J].安全与环境工程2002,9(3):24-26.

Application of Compound Support in High Slope Reinforcement of Building

CHEN Hailong
(Shenzhen Branch,China Institute of Geotechnical Investigation and Surveying,Shenzhen 518057,China)

In this paper,one real project is made as an example.Based on the surroundings and landform of the high slope after considering many factors comprehensively,compound support including lattice beam,short anchor bar and long anchor rope is used to reinforce the slope.The practice shows that the combination reinforcement technology can not only reinforce deep rock and shallow slope,but also reduce the project cost and beautify the environment,which can be a reference of similar projects.

lattice beam;anchor bar;anchor rope;high slope;reinforcement

TU472.3

A

1004-5422(2013)01-0094-04

2012-12-30.

陈海龙(1979—),男,工程师,从事岩土工程技术研究.