挡墙与格构梁锚索支护体系在顺层边坡中的应用研究

吴昌旺

摘要：本文结合了某边坡挡墙与格构梁锚索的支护方式，着重介绍了在坡度较陡、泥质粉砂岩及页岩顺层边坡中采用挡墙与格构梁锚索支护体系，通过工程实践表明，挡墙与格构梁锚索支护体系能够满足边坡支护稳定的需要，发挥了支护作用，确保了边坡的稳定与安全。

关键词：挡墙；格构梁；锚索；顺层边坡

1.前言

边坡支护中常用的支护类型有放坡、挡墙、土钉、格构梁锚索支护等[1～2]，支护形式的选择应根据具体工程及项目的区域地质条件，否则达不到预期的支护效果及造成不必要的浪费。本文着重从顺层边坡支护体系进行选择及施工工艺与注意事项进行分析，为同类工程提供类似经验。

2.工程实例

本工程位于广东省河源市某学校宿舍楼后方山坡，主要由坡残积土和强风化泥质粉砂岩及泥质页岩构成，属岩土混合边坡，为修建宿舍楼及实验楼时开挖整平场地形成，除局部地段做了简单的砌石挡墙外，其余坡段均未采取工程措施支护，目前已发生滑坡迹象，滑坡类型属小型浅层推移式滑坡。该人工边坡全长约150m，边坡最高处约11m。宿舍楼后侧修有简易排水沟，年久失修；边坡现状坡度为40°～55°，局部较陡为60°～80°，出现滑坡的坡段主要为岩质边坡，岩体层现状产状为128°∠30°，边坡坡向为130°，根据岩层产状与边坡坡向的关系，岩层倾向与坡面倾向接近一致，岩层倾角小于边坡坡角，为顺层边坡，有沿着岩层倾向滑动的趋势；发生滑坡坡面植被不发育，水流冲刷痕迹明显，其余坡面植被一般，多生长杂草、杂树。人工边坡坡脚大部分地段紧靠学生宿舍楼，最近处仅为0.5m。

主要岩土层为：呈灰褐色、褐黄色等，稍湿，稍密状，揭露厚度为1.40m～1.50m，平均1.45m，填土层多由粉质黏土、强风化泥质粉砂岩、泥质页岩及其碎石等堆填而成，随机倒放，均匀性差，大部分较密实，压缩性、湿陷性一般。残积粉质黏土多呈褐黄色，稍湿，硬塑状，土质均匀，揭露厚度为0.50m～2.00m，平均1.16m。强风化泥质粉砂岩以褐黄色为主，岩芯呈半岩半土状，土夹岩块状及碎块状，手可折断，遇水易软化；本层揭露厚度为8.50m～29.00m，平均16.70m。中风化泥质粉砂岩粉砂质结构，中厚层状构造，岩芯以褐黄色为主，局部灰黑色，岩芯碎块～短柱状为主，岩质较软，锤击声音沉闷，岩芯局部夹泥质页岩，揭露厚度为3.50m～9.20m，平均6.60m。泥质页岩以灰褐色、灰黑色为主，岩芯呈半岩半土状，土夹岩块状及碎块状，本层揭露厚度为0.50m～15.60m，平均5.94m。中风化泥质页岩泥质（局部粉砂质）结构，中厚层状构造，岩芯以灰黑色为主，岩芯碎块～短柱状为主，岩质较软，锤击声音沉闷，揭露厚度为6.50m～18.70m，平均10.96m。

3.选择边坡支护体系

发生边坡滑坡常和水的作用有密切关系，对降水较为敏感。因此，消除和減轻地下水对边坡的危害尤其重要，通过在治理区坡顶附近修筑截水沟，可防止外围地表水冲刷坡面或过多入渗坡体中，在坡脚修筑排水沟，及时将地表水排走。

本边坡滑坡面上完全裸露且未采取加固围挡措施，自稳能力较差，本边坡在一般工况属欠稳定状态，暴雨工况下属不稳定状态，不能满足长期稳定要求，坡体一旦再次遭受连续强降水，极易再次发生失稳破坏。边坡自稳性较差，通过一定的工程技术措施，可改善滑坡岩土体的力学强度，提高其抗滑力，减小下滑力。常用的工程措施有：削坡减载及人工加固等，可设置挡土墙、预应力锚杆（索）等支挡，加固不稳定岩土体。

根据区域内地质环境条件和边坡灾害的形成机制，改边坡的支护方案有以下两种：

方案一：“锚杆+格构梁+削坡+挡土墙+截排水+绿化护坡”采用在发生滑坡坡段坡面表面清坡进行锚杆格构梁支护，同时坡面采取截排水和绿化护坡治理方法，滑坡坡段两侧边坡较矮地段采用坡脚修建挡土墙，坡顶采用截水的治理方法。在边坡顶部布设一条截水沟，挡土墙墙脚布设排水沟，在治理范围两侧各设一条纵向排水沟，梁间进行植草绿化。

方案二：“抗滑桩+挡土墙+截排水+绿化护坡”

该方案采用在发生滑坡坡段上部采用抗滑桩，坡脚采用挡土墙支挡的治理办法。对边坡进行适当削减，减小坡体坡度，在坡脚修建挡土墙，在边坡顶部布设一条截水沟，挡土墙顶部及墙脚布设排水沟，在治理范围两侧各设一条纵向排水沟，支护治理后坡面进行植树绿化。该土方开挖量大，对坡体的生态环境影响破坏也较大。

方案一是边坡失稳的常用治理方法，目前格构、锚索、重力式挡土墙的设计及施工工艺都已经非常成熟，因此该方案在技术是可行的。该方案因采用格构，可在梁间坡面进行绿化，有利于环境美化，采用锚素，有利于控制边坡变形。

方案二是对大型滑坡常用治理方法，目前抗滑桩支护已经大量应用于边坡的防护工作，可保留目前坡体上的灌木等，既有利于保护原有的生态，又能控制滑坡的危害，缺点是该方案造价比较大且学生宿舍楼后方施工空间有限。

通过上述技术可行性比较，方案一施工工艺成熟且有利于美化环境，优势比较明显。

考虑边坡坡顶有坟墓，不能向上外削及场地施工距离学生宿舍楼较近及排水需要，支护结构与建筑结构净空尺寸取大于1.0m。边坡顶超载取10kPa。

边坡部分坡度较缓，若整个边坡采用格构梁锚索进行支护则比较浪费，故部分边坡只采用重力式素混凝土挡土墙进行支护，坡顶采用截水沟进行截水；坡度较陡、距离宿舍楼较近地段，若采用格构梁钢筋锚杆进行支护，则没有施工面，故该地段下部采用重力式素混凝土挡土墙进行护脚，上部则采用格构梁锚索支护体系进行支护较为合适。边坡典型剖面图见图1、图2。

4.施工工艺与注意事项

4.1锚索施工工艺及注意事项

预应力锚索钻孔孔径为150mm；钻孔深度应超过设计长度不少于0.3m；杆体自由段应涂润滑油和套塑料管，并应扎牢；注浆前须清孔并直至流出清水为止；注浆水灰比0.38～0.45，可加入适当减水剂和膨胀剂，第一次注浆压力0.5MPa～1.5MPa；在第一次注浆体强度达5MPa左右时，进行二次高压注浆，注浆水灰比0.65～0.80，第二次注浆压力2.0MPa～3.0MPa，二次注浆管在下端1/3范围内开孔；锚固体及台座混凝土强度均应大于设计强度的70%时，方可进行张拉。

锚索施工前应复核确认坟墓具体位置，如锚索在坟墓正下方，应先通知设计方进行调整，避免纷争；锚索正式施工前，应选取3根进行试验，以进行优化设计或调整，试验要求按相关规范进行。

4.2格构梁施工工艺及注意事项

格构梁采用现浇施工，施工前应先进行锚索施工。施工程序为：清坡—放样—挖槽—支模—钢筋绑扎—浇注。格构应嵌置于边坡中，坡面预留100mm绿化。格构梁施工时，格构嵌入坡面200mm。格构护坡施工前，坡面应平整，无表面溜滑体和松动体；格构每隔约25m宽度设置伸缩缝，缝宽20mm～30mm填塞沥青麻筋或沥青木板。所有纵筋连接采用对焊接头，主筋与箍筋点焊。沟槽开挖以锚固点连线为控制点放线，局部依地形作适当调整；对承受预应力的格构梁，应在梁强度达到设计强度70%后，才能进行锚索张拉。

4.3重力式素混凝土挡土墙施工工艺及注意事项

挡土墙混凝土等级为C30；砼浇捣时要保持混凝土表面平整，湿润光泽，无干斑及滑移流淌現象。挡墙每10m～15m设置伸缩缝，缝宽20mm～30mm，缝中填设沥青麻丝，沿内外顶三方填塞，深度不小于150mm。挡墙基底应为硬塑状原土，基础埋深根据现场开挖实际情况确定，挡墙持力层为残积层或全风化层。挡墙应分层浇筑并振捣密实，每层浇筑高度不大于2.0m；层与层之间采用Φ16接茬钢筋，接茬筋间距为400mm，长度为500mm，插入一半外露一半。

4.4混凝土施工要求及注意事项

（1）砼浇筑要求

岩基上的杂物、泥土及松动岩石均应清除，并冲洗干净，排干积水，基础面经监理工程师验收合格后，方可进行混凝土浇筑；基岩面浇筑砼，在第一次混凝土浇筑之前，必须先铺一层2cm～3cm的水泥砂浆，砂浆水灰比应与混凝土的浇筑强度相适应；混凝土浇筑按照监理工程师批准的浇筑分层（段）分块和浇筑程序进行，斜面上的混凝土浇筑，应从最低处开始，直到保持水平面，使仓面平整；浇筑混凝土时，严禁在仓内加水，如发现混凝土和易性较差；应采取加强振捣和改善和易性的其它措施；混凝土振捣密实拟采用高频率插入式混凝土振捣器振捣现浇混凝土，现场配备足够数量的振捣棒，振幅、动力适中。

（2）混凝土养护

混凝土浇筑后，在现场安排专人负责进行养护，防止混凝土受风干、流水或机械破坏。混凝土可采取人工连续洒水养护，在混凝土表面用草袋等吸水材料覆盖，或降低混凝土浇筑温度如采用冷水拌和砼及采用喷水雾等措施降低仓面的气温，高温季节，尽量将混凝土浇筑安排在早晚和夜间进行。

4.5坡面客土喷播植草绿化

坡面绿化应以机械喷播为主，人工种植为辅。

（1）材料

三维植被网要求无腐蚀性、化学性质稳定，对大气、土壤、微生物呈惰性，以浸塑铁丝网为原料制成。覆土要求质地疏松、良好通气、隔热、保温，能提供足够的养分，无病菌、虫卵，无有害物质，pH值适宜为5.0～6.5，粉碎风干过8mm筛，主要由以下材料组成：普通黏土、有机营养土、土壤改良材料、多含量复合肥、保水剂、微生物菌剂等。普通黏土含量约40%～50%，选择黏结附着力较强，而且含砂量较大，与其他改良材料混合后通透较好的黏土。有机营养土含量约25%～35%，主要是泥炭等有机物含吸收有较多长效营养成分的有机质和肥土。土壤改良材料含量约15%～25%，主要是木屑，植物纤维、禽粪、膨化物等辅助材料，目的是增加土壤肥力的保持水能力和渗透性，增加土壤的缓冲力，微生物活性和养分的供应，使根系易生长、繁殖和穿插。多含量复合肥含量约0.6%～0.8%，主要是普通复合肥和供肥期长、不易流失的长效复合肥。保水剂含量约0.25%，保水剂可以高效地为土壤保湿，其微粒膨化体吸收和释放的水分解能使土壤保水，可供植物生长期反复地吸收。微生物菌剂含量约0.154%～0.2‰，根际细菌制剂、内生菌根以固氮根瘤剂等大量活性微生物的间接肥料，能增强植物在贫瘠土地的固氮能力和适应能力。

（2）施工要点

在喷草施工之前需在施工现场进行草籽成活率试验，发芽率在90%以上方可使用。

清除坡面浮石、块石，尽可能平整坡面，坡面清理应有利于三维植被网和岩石坡面的紧密结合，禁止出现反坡。覆盖改良土并润湿。根据边坡实际土质情况，回填喷客土厚度80mm并用水湿润。三维网的剪裁长度比坡面长150cm左右，顺坡铺设，铺网时，应让网尽量与坡面贴附紧密，防止悬空，铺设时，应使网保持平整，不产生褶皱，网之间要求重叠搭接，搭接宽度不小于15cm。采用人工打设U形钉进行固定；为保证覆土充满网包，且不压包，应分层多次填土，且洒水浸润，至网包层不外露为止。采用液压喷播，喷射厚度不小于5cm；播种后采用11g/m～15g/m的无纺土工布覆盖；用滴灌养护均匀地湿润坡面，养护时间不少于60d。

（3）边坡绿化养护

边坡绿化工程由于绿化工程难度较大，养护是保证绿化效果的关键，根据边坡的特点，在种子发芽及幼苗期，养护浇水喷灌为主，保持植被呈湿润状态，养护期限视坡面植物生长状况而定，不少于45d。

4.6基坑截、排水工程

截排水沟的具体尺寸为排水沟截面400mm×400mm，截水沟400mm×400mm；填方基底必须按规定尺寸分层夯实，每层20cm，压实系数大于0.90。开挖出的沟基，如地基承载力达不到要求时，应进行地基处理加固，如除泥换土、填石砾石料，扰动土夯实，灰土夯实等；钢筋铺设时要保证钢筋保护层厚度不宜小于50mm，钢筋搭接不小于35d。钢筋接头位置、搭接长度、锚固长度、钢筋直径、保护层厚度等要严格按设计图和有关规范施工。截排水沟混凝土等级为C20；砼浇捣时要保持混凝土表面平整，湿润光泽，无干斑及滑移流淌现象。排水沟采用人工开挖，开挖深度必须大于沟底厚度与侧边墙高度之和，开挖边坡比1∶0.15～1∶0.2，浆砌后两侧超挖部分用黏土进行回填夯实，边坡陡坎对沟渠有落石影响的部位应进行衬砌、挡土或削坡处理，尚要填方地段应分层夯实，确保水渠稳定安全。截水沟应能保证迅速排除地面水流，沟底纵坡不应小于0.3%，以免水流停滞；截水沟弯曲段的弯曲半径，应保证圆滑顺畅，不应小于沟底宽度的5倍；陡坡和缓坡段沟底应设伸缩缝，缝间距为10m～15m。沉砂池应根据边坡地形条件设置在截水沟出水口位置处。

由于边坡治理工程的特殊性和复杂性，施工过程应根据地质情况和施工情况采取动态设计和施工。

5.结论

目前边坡支护施工已完成，边坡稳定性较好。工程实践表明，挡墙与格构梁锚索支护体系作为组合支护体系在坡度较陡的顺层边坡支护中是可行的，能集被动、主动防护于一体，施工也可行，该支护体系在工程实践中取得了良好的效果，满足了边坡对稳定性、建筑物安全等要求，工程成本相对较低。

参考文献：

[1]建筑边坡工程技术规范[M].北京：中国建筑工业出版社， 2014.

[2]林金福，张杰，徐国民.边坡支护结构形式选择及其多因素分析[J].岩土锚固工程， 2009.