格構加固邊坡的設計與施工

格構加固邊坡的設計與施工§7．1概述§7．1．1格構的作用、特點及適用條件傳統(tǒng)的格構是用毛石卵石或頂制的空心磚在人工開挖的軟質邊坡面上按正方形或菱形干砌或漿砌形成骨架格構中間種草以減少地表水對坡面的沖刷減少水土流失從而達到護坡和保護環(huán)境的目的，該方法在鐵路、公路的邊坡和路堤防護中已經(jīng)得到廣泛應用。格構加固技術是利用漿砌塊石、現(xiàn)澆鋼筋混凝土或預制預應力混凝土進行邊坡坡面防護，并利用錨桿或錨索加以固定的一種邊坡加固技術。格構技術一般與公路環(huán)境美化相結合，利用框格護坡，同時在框格之內種植花草可以達到極其美觀的效果。這種技術山區(qū)高速公路中高陡邊坡加固中被廣泛采用，其護坡達到既美觀又安全的良好效果。格構的主要作用是將邊坡坡體的剩余下滑力或土壓力、巖石壓力分配給格構結點處的錨桿或錨索，然后通過錨索傳遞給穩(wěn)定地層，從而使邊坡坡體在由錨桿或錨索提供的錨固力的作用下處于穩(wěn)定狀態(tài)。因此就格構本身來講僅僅是一種傳力結構，而加固的抗滑力主要由格構結點處的錨桿或錨索提供。一般提及到的格構加固技術是一種廣義的術語，它包含了格構本身和錨桿(索)兩部分。邊坡格構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(yōu)點。并且框格內視情況可掛網(wǎng)(鋼筋網(wǎng)、鐵絲網(wǎng)或土工網(wǎng))、植草、噴射混凝土進行防護，也可用現(xiàn)澆混凝土(鋼筋混凝土或素泥凝土)板進行加固。根據(jù)格構的特點和作用，格構加固技術特別適用于坡度較陡、坡體巖土均勻且較堅硬的公路邊坡或公路滑坡。但應當注意，對于不同穩(wěn)定性的邊坡應采用不同的格構形式和錨固形式的組合進行加固或坡面防護。例如，當邊坡定性好，但因前緣表層開挖失穩(wěn)出現(xiàn)塌滑時，可采用漿砌塊石格構護坡，并用錨桿錨固；如果邊坡穩(wěn)定性差，可用現(xiàn)澆鋼筋混凝土格構加錨桿(索)進行加固；而對于穩(wěn)定性差、下滑力大的滑坡，可用現(xiàn)澆鋼筋混凝土格構加預應力錨桿(索)進行加固；所有這些錨桿(索)都必須穿過滑動面并使錨固段位于穩(wěn)定可靠的地層中，方能起到阻滑的作用。§7．1．2格構的結構型式及其布置根據(jù)格構采用的材料不同，格構可分為漿砌塊石格構、現(xiàn)澆鋼筋混凝土格構和預制預應力混凝土格構(又稱PC格構)。其中PC格構在日本應用較為廣泛，并有較為完善的設計施工規(guī)范；目前我國在邊坡工程中主要使用漿砌塊石和現(xiàn)澆鋼筋混凝土格構，格構的常用型式有4種：1)方型：指順邊坡傾向和沿邊坡走向設置方格狀格構(如圖7．1所示)。格構水平間距對于漿砌塊石格構應小于3．Om，對于現(xiàn)澆鋼筋混凝土格構應小于5．Om。2)菱型：沿平整邊坡坡面斜向設置格構(如圖7．2所示)。格構間距對于漿砌塊石格構應小于3．Om，對于現(xiàn)澆鋼筋混凝土格構應小于5．Om。3)人字型：按順邊坡傾向設置漿砌塊石條帶，沿條帶之間向上設置人字型漿砌塊石拱或鋼筋混凝土(如圖7．3所示)。格構橫向或水平間距對于漿砌塊石格構應小于3．Om，對于現(xiàn)澆鋼筋混凝土格構應小于4．5m。4)弧型：按順邊坡傾向設置漿砌塊石或鋼筋混凝土條帶，沿條帶之間向上設置弧型漿砌塊石拱或鋼筋混凝土(如圖7．4所示)。格構橫向或水平間距對于漿砌塊石格構應小于3．Om，對于現(xiàn)澆鋼筋混凝土格構應小于4．5m?！?．2邊坡格構加固設計§7．2．1格構加固設計的一般要求格構設計必須充分考慮工程的服務期限，可按照50～80年服務期進行設計。設計之前，應在調查、收集、分析原有地形、地質資料的基礎上，進行詳細工程地質勘察，進行現(xiàn)場鉆探和各種試驗，搞清楚地質體的強度、滲透性、斷層和節(jié)理的形態(tài)與產(chǎn)狀，以及邊坡的環(huán)境地質條件；并對邊坡穩(wěn)定系數(shù)進行計算，作為設計的依據(jù)。邊坡設計荷載應包括邊坡體自重、靜水壓力、滲透壓力、孔隙水壓力、地震力等。插對于整體拿穩(wěn)定性好煙，并滿足駕設計安全頃系數(shù)要求棕的邊坡，懷可采用漿鬼砌塊石格俗構進行護愚坡。采用恩經(jīng)驗類比璃法進行設差計，坡度介一般不大摸于炭35父°怕，即寸1份∶瓜1災．擾7輩。當邊坡暫高度超過仗30m凝時，須設綿馬道放坡愿，馬道車寬鋪1妨．本5情～呼3爹．岡Om善，如圖章7帥．臉5勁所示。懷對于整體慢穩(wěn)定性好土，但前緣竊出現(xiàn)溜滑岡或坍滑的聞公路滑坡校，或坡度貞大于詠35剪°訪的高陡邊顯坡，宜衫采用現(xiàn)澆剃鋼筋混凝敲土格構進堂行護坡，件并采用錨聲桿進行加青固。采用揉經(jīng)驗類比費和極限平椒衡法相結拆合的方法平進行設計珠。錨桿須扯穿過潛在完滑磨面毅1左．捧5需～外2鉗．逮0啞m干，且采用倒全粘結灌丑漿。扒對于整體拆穩(wěn)定性差所，且前沿講坡面須防鄉(xiāng)護和美化陶的滑坡，秋宜采用現(xiàn)爸澆鋼筋混丙凝土格構夫與預應力齊錨索進行趨防護。而飼對于整體然穩(wěn)定性差崖、滑坡推漂力過大，脖且前沿坡艦面須防護守和美化的報滑坡，宜憲采用預制譯預應力鋼柏筋混凝土濕格構與預藥應力錨索肆進行防護鳥。錨固荷拳載可按第藝六章錨桿嶄(斜索沒)遠的錨固力廉計算公式高以及有關惰預應力錨謠索設計噸擴位推薦值謀或規(guī)定進路行確定。慚邊坡格構過加固設計拍的內容包牛括：扒癢1)仇邊坡穩(wěn)定笨性分析和第荷載計算響；末郊2)瞇選擇格構叫型式及加媽固方案；虛訊3)撓擬定格構信的尺寸、鵝確定錨桿芒(辟索劑)過的錨固荷掘載；夸蕩4)佛錨桿焰(孤索則)競的設計計疲算；暗孔5)譽格構內力很計算及結蘇構設計；害椒6)瓣加固后邊抗坡的穩(wěn)定呆性驗算。窩設計程序廳流程如圖壓7掏．網(wǎng)6告所示。其脆中加固前件后的邊坡解穩(wěn)定性分啞析與驗算蕉均采用第滲二章中介幅紹的條分滾法債(耕對于滑坡龍采用傳遞褲系數(shù)法公)豐進行，錨罪桿洲(私索盡)冒的設計計掌算已在第遙六章進行藏了詳細闡參述；下面擦主要就錨知固荷載和熄格構設計邀計算進行雪探討。磨§省7蜜．垮2假．悟2猶款壓錨固荷載粗的計算敵對于采用佳格構加固幟的高陡邊吹坡設計，愈首要的問進題是計算塔錨固荷載百；邊坡在全設計所提備供的錨固籃荷載的作欄用下應處素于穩(wěn)定，景并且穩(wěn)定燥性系數(shù)應翅達到規(guī)范貓要求尊(扁對于一級帆和高速公稠路角1添．跪2字～普1妨．由3茶，二級及素以下等級彼公路葡l粱．裕1史～幕1襲．恢2)驚。通常情妹況下，計辱算錨固荷灰載應根據(jù)鍬邊坡的破俘壞類型確個定計算方博法。對于苗無連續(xù)滑靠動面的直沖立或近直遍立的邊坡定，在采用起錨桿忘(躲索劃)梢擋墻加固蘇時，可以刊采用土壓雁力理論計資算土壓力高或巖石壓暢力，然后岔確定錨固仔荷載，這解類問題在瞧擋土墻設蘆計中有詳煌細介紹。蛋而對于具舟有連續(xù)的細潛在滑動同面的邊坡鄭，采用條就分法穩(wěn)定毛性進行錨專固荷載反遵算，下面醒僅介紹這慢種方法。宴如圖侍7怨．漏7寨所示邊坡外受力分析表，取一個擔條塊作為盲獨立分析蹈單元，其喂上的作用擋力包括坡系面荷載弟Q霧、條塊重司力鋒W需、錨索預錦應力城L吼、剪切面澇反力隨N有、抗滑力恭S泉以及條海間乎作用力昏E騙和軍V待。根據(jù)豎霞向平衡可診以得到：仆伙(7索.1)鑼式中的抗彎滑力槳S謝可以表示錯為抗剪強未度與安全當系數(shù)的比煎，因此可婦以解出滑罩面的法向疲力：趙（潮7.攔2拌）拌邊坡的安鬼全系數(shù)財纖（雀7.竊3井）序為了簡化窩計算狀諸忽略條間燥作用力肢倡如果坡面效給怒惹術草此（顛7.墻4鼻）式中：；虜—蝶—駱條塊滑面技傾角；伸貸b薯i援—燥—玻條塊滑面鋸長度；倡β—素—枝錨索傾角雹；姜c吵i塊，堅—俊—逗滑面強度刑參數(shù)，通機常假定原始整個滑面奏是均勻分述布的。復利用式蒙(株7顧病4)敢歲按照規(guī)范畫確定安全榜系數(shù)后懶間反算錨固溝荷載察L投昂從上面的頭推導可以癢看出拍躍采用的方險法實際上搏是第二章棒中介紹的侮簡化的強Bish侵op燙條分法處流同樣可以哀采用第二呼章中介紹尖的不平衡翅推力傳遞椅系數(shù)法按逼照上述考戀慮錨固荷匪載的原理魂進行錨固漸荷載反算燃鵝米炸賣餃地震等的據(jù)考慮與邊炭坡穩(wěn)定性氏分析完全折相同。遍§澡7忽．絲2雹．湊3樓犯摘格構的結鋪構設計與英計算市根據(jù)計算鉤求得的錨供固荷載和雹邊坡實際扭情況暑婆確定錨索親分布及不汽病傭疊叉然后計算雨格構的內須力壯挺為了方便件努將兩個錨竿固點之間強的格構梁怕簡化為一運個簡支梁深來計算其凡內力，簡寬化模型如立圖狼7能．給8己所示。至嚴格珍地講，簡勁化模型梁稠上的分布竹荷載應根迎據(jù)相應格迫構所處邊荷坡位置上龍的巖土壓使力和設計聯(lián)錨固力確敗定怒詳?shù)珜τ谀称嵝┻吰碌腻X巖土壓力納分布極其骨復雜申浙因此通常溉按最不利桐原則膨浴用錨索的跡最大設計諸荷載味T顏近似計算政分布荷載妖P屋，即：初紡停(憑7.5)勢式中仆：據(jù)l瞧—獄—生兩錨索之設間賴格構梁的字長度；勉T葉1配蒙T杠2慶——拉圾傲某汪湯掛中紀蹈弦質如爪果茄T渠1剪=刑T講2提=T膀歪則格構梁挺上的荷載室均勻分布妻戀有壘p菜1豈=p扛2掙=p=T扛/l古魚喬悼茂(禾7.6)擔為謝了保證錨珍索在超張心拉或邊坡篇變形過程錫中格構梁儉的安全性事腎在設計計工算時巾喚常將大T蝴1幼蹈T桌2周乘凡以奸1瞇．嘩5疏的系數(shù)或麗直接采用淘錨索的極援限荷載代圣入上式中室進行計算墊。狡按上述計秧算求得格尸構梁的荷缸載后停獵便可計算裂格構梁的鬧內力躍休并按受彎揪構件考慮浮來驗算格鴿構隊梁的強度過和進行配訊筋邊計算。假血設計算獲積得的格構耀梁的最大爐彎矩為層，截面尺趴寸為：免b懼，瑞h惑；截換面相對受缺壓高度為陪，亞截面有效言高度為留h茄0設，混凝土雷安全系曾數(shù)婆γ藝c仇=1拌．畢25族，鋼筋安傷全系厲數(shù)棒γ范s灘=1驚．兔25花；計算步忙驟如下：棒①除計算最大以配筋率奴；最小配質筋率為感。屯②罵驗算雙筋矛的可能性爭：望如果銜皺按單筋截蓬面進行設駕計取盜否則按雙型筋截面進授行設計喝膨③鉛單面配筋存計算：臣受壓區(qū)高戶度惑：進摩額須俗配筋截面倒積恢：硬槐秀伯息配筋率：助弘翠=題導坡，配筋率絡應滿足要漢求?？挞芩脚浣睿嚎v質向受力鋼歇筋按計算究設置，構搞造筋按《蒙公路鋼筋遲混凝土及欄預應力混讀凝土橋涵肝設計規(guī)范哄》要求設慰置。循§冠7插．肯2以．服4捆校們格構的構鉗造要求崖1陽．漿砌塊煙石格構自漿砌塊石乳格構可分壺為方型、軋菱型、人北字型和弧謠型四種型永式。各種泉型式格構哄水平純間扮距均應小資于甩3剪．見0m選。漿砌塊蔑石斷面設殲計以類比焰法為主，荷采用的斷釣面叮高附×雙寬一般不車小于微300m顧m丙×介200m騰m污。漿砌塊仙石格構邊慈坡坡面應棚平整，坡寧度一般小侍于惜35鴉°候。為了保涉證格構的孤穩(wěn)定性，填可根據(jù)巖腿土體結構錦和強度在班格構節(jié)點密設置錨桿默，長度一門般觸3均～辛5m泥，全粘結辮灌漿。若僻巖土體較爐為破碎和岔易溜滑時謎，可采用幸錨管加固穿，全粘結梯灌漿，注便漿壓力一染般為具0購．軍5棵～店1可．謎0MPa膜。昏2塊．現(xiàn)澆鋼煌筋正混俱凝土格構痰現(xiàn)澆鋼筋漲混凝土格叉構同樣有博方型、菱條型、人字冤型和弧型藍四種型式臟。方型和薪菱型格構妻水平五間鵝距均應小膊于喝5月．拖0m閣，人字型梅和弧型格云構水平間佛距均應小尸于容4餡．梨5m榜。鋼筋混川凝土格構拆斷面設計貢應采用簡拔支梁法進送行彎矩計尸算，并采瘦用類比法饒校核。一深般斷面榜高弊×炭寬不小于題300m等m懼×箱250m竊m衫。格構縱跟向鋼筋應睬采用秀φ勒14羅以上直徑枝的私Ⅱ孩級螺紋鋼舍筋，箍筋懲應采用屬φ鈔6稍以上直徑壺的鋼筋。待格構混凝斜土強度等嘆級不應低誕于御C25各。憂現(xiàn)澆鋼筋愉混凝土格毯構護坡的恥坡面應平患整，坡度迅一般不大格于杰70皆°片。當邊坡極高于振30m昆時，應設翠置馬道。植為了保證腐格構護坡硬的穩(wěn)定性逗，根據(jù)巖綢土體結構釘和強度在霞格構節(jié)點左設置錨桿砌。錨桿應論采用趟φ朋25維～別40是直徑的副Ⅱ膨級螺紋鋼愛加工，長蜻度一般葬4m棍以上，全搖粘結灌漿杰，并與格傳構鋼筋籠翠點焊連接份。若巖土立體較為破貢碎和易溜婦滑時，可碰采用錨管豎加固，錨困管用績φ膊50金架管加工順，全粘結其灌漿，注成漿壓力一腐般為迎0堤．平5夢～吃1康．浩0MPa暢，同樣應探與格構鋼姥筋籠點焊誰連接。疊φ匙50堡架管設計對拉拔力可睡取為伙100組～糾140k領N桶。錨桿煉(謎管團)伍均應穿過喪潛在滑動域面。如果片是整體穩(wěn)刑定性差或演下滑力較支大的滑坡圖時，應采簡用預應力蘋錨索進行粘加固。朽不論是漿炊砌塊石格床構還是現(xiàn)改澆鋼筋混例凝土格構全，均應每權隔五10貍～延25m妖寬度設置虎伸縮縫，翼縫寬存2勞～熔3cm京，填塞瀝賢青麻筋或錄瀝青木板窗。同時為布了美化環(huán)爐境和防護物表層邊坡具，在格構凈間應培土絮和植蘆草。瓣§棋7艙．斧3物絹盞格構的施袍工脊§題7坐．懶3期．消1疊傳姓漿砌塊石相格構的施滾工要點護摧1)蠢漿砌塊石振格構應嵌挪置于邊坡款中，嵌置沫深度大于運格構截面味高度的喇2族／議3或。歐董2)數(shù)漿砌塊石遮格構護坡梅坡面應平曉整、密實磚，無表層腿溜滑體和券蠕滑體。孤莖3)幕格構可采籃用毛石或伍條石，但頂毛石最小插厚度應大膜于藝150m愈m層，強度應項大于叫Mu30項，用水泥正砂漿詳漿砌，砂便漿強度不壞應低于穩(wěn)M7察．撒5楊。攜4)悲格構每隔盟l0警～藍25m巴寬度設置林伸縮縫，泛縫寬色2安～已3cm謊，填塞瀝巡青麻筋或祖瀝青木板粱。測§碎7狠．蠟3是．摔2過斧奔現(xiàn)澆鋼筋纏混凝土格嚷構的施工駕要點銳1)么鋼筋混凝酷土格構可釀嵌置于邊斯坡中或上侄覆在邊坡善上。驚2)肉鋼筋混凝腰土格構護蘇坡坡面應品平整、夯相實。無溜偷滑體、蠕店滑體和松僅動巖塊。皮3姐)覺用于澆注唱格構的鋼樹筋應專門滲建庫堆放巧，避免污燃染和銹蝕寨；水泥一劃般使用絨425#摔普通硅酸壟鹽水泥，漲避免使用嶼受潮和過吳期水泥；間砂石料的布雜質和有贏機質的含社量應符合橡《混凝土餅結構工程去施工及驗件收規(guī)范》觸(暮GBJ5死0204回—糧92)城的有關規(guī)舍定。炊4)騙應對邊坡秘開挖的巖罵性及結構摔進行編錄廟和綜合分笛析，將開筍挖的巖性咱與設計對們比，出入仰較大時，衡應進行變牲更處埋。蘋5)走開挖的棄珍渣應按設拍計的要求為堆放，不貿(mào)得造成次允生災害。蔽§俘7盯．許4否國外格構冠加固技術捐簡介需前述格構渾加固技術沉主要是針慧對我國邊織坡工程中終常用的漿伯砌塊石格終構和現(xiàn)澆拿鋼筋混凝喝土格構。壁下面簡要饞介紹在日拔本廣泛應樹用的鄭PC唐格構加固倡技術和闖Q藥S脅格構加固兄技術。播§舉7匆．拌4角．軌1PC械格構加固院技術簡介匆宰PC(P箏rest級ress使Con借cret生eFr貞ame袍Anch輔orM肥etho貞d)紋格構加固務技術是從距錨固技術飛發(fā)展起來慈的，它是鴿由預制預辣應力混凝渡土框架和芹灌漿錨索陰組成，它旋將傳統(tǒng)的脊現(xiàn)澆四菱蜓錐臺式錨殃墩結構改昂為預制預拐應力混凝派土構件，旦其加固機蔬理是：錨而固力通過蹄預制預應釘力混凝土喂構件傳遞鍛給邊坡面街，從而保存持邊坡的攜穩(wěn)定。該挨方法在日怨本推廣已蒙有十年的竊歷史，成良立了璃PC規(guī)協(xié)會，經(jīng)夢過灑PC警協(xié)會會員躺的不斷開飄發(fā)與改良噸，已有多鏈種型號規(guī)出格可供選紐擇?；蚉C哥格構加固衰技術有較杰為完善的芬設計施工迅規(guī)范，實鴨現(xiàn)了標準工化和系列運化，在顫日君本的許多柏重要工程口中得到了腦應用。輛PC燃格構加固緩技術的主薯要優(yōu)點有蓋：兩(再1)旁工廠制作桑的預制預皺應力混凝奮土強度高嬌，無裂縫猶，有良好獎的耐久性蒼，不需要旨在現(xiàn)場養(yǎng)陶護，因而駕是一種可睬靠性高、識施工速度懇快的邊坡達加固方法巴；軋(艇2)斃采用邊向叢下開挖邊斷坡、邊錨村固的逆作飽法施工順怖序，避免串了邊坡長液期暴露和渣處于不穩(wěn)譜定狀態(tài)，虛容易保證折邊坡的安喂全；店(墊3)之錨索采用遵雙層防腐呈結構，錨醒頭采用了泳專門防銹勝措施，解者決了錨固蟲體的永久圣防腐問題艙，采用了只可復拉的算外錨頭結日構，解決逗了地層松扎動后的再姐張拉問題位，結構耐爽久，便于合維護管理立；雀(所4)膨預制構件面結構尺寸助統(tǒng)一，外雖形美觀，草框格內可愿種植草本存植物恢復細生態(tài)，與城環(huán)境相協(xié)內調，符合欄21乏世紀高標鍛準環(huán)境保阿護的要求矛。樂預應力混體凝土格構倡錨索的設你計、施工喂工藝與混逮凝土格構惱類似。套PC細格構的類僅型主要有帥4襪種型式：諸十字形眼(蕉C)重、半正方烈形險(艷SS)所、正方形杰(店S)鳳和一字形啦(胳B)鍋，如圖頌7攝．超9釋所示，其愁技術參數(shù)白見表汁7臟．形1鵲～期7闖．拒3壞所示。艦選定預應宮力混凝土技框架主要是從工程地倦質條件考撕慮，其基仗本的框架連是十字形薦框架，當秘采用十字體形框架有帶困難時再簽研究考慮蠢其他類型間。半正方俱形框架是革采用十字咱形框架坡病面表層地該基承載力潛不足時使鉤用，而當芹采用半正納方形框架果坡面表層食地基承載擇力仍然不烈足時，則非要采用正枕方形框架屑。正方形此框架是構議成全面板抓的要素，晝適用于具緞有崩塌性臟強的地質室條件和坡箏面，或者豐擔心十字怖形框架會調出現(xiàn)抽心尊時使用，贈在坡面表鄭層地基承孫載力不足幫、使用十斤字型框架即預應力衰賞減嚴重時嘆也十分有牧效。另外上，框架的睛選擇還要紐綜合考慮爭行人的安兔全、防火窗、防止崩門蹋、外觀毒、經(jīng)濟性熟、施工性侵等各種要縫素后加以序確定。例翅如，為了寬給予鄰近益的來往車頂輛和行人幣以安全感桂，采用正怖方形框架洲；或者靠編近公路的旅坡面最下究排以防止辛丟棄煙頭請引起邊坡傾綠化工程剛火災為目物的，采用騾正方形框評架。移§野7挺．梁4梅．賴2QS綿格構加固甩技術簡介胳賠QS(Q旬uick遞&Str摧ong)飄格構加固憑技術是指謝用一種在裕工廠