湘西某工程不穩(wěn)定邊坡處治設(shè)計(jì)

1、PAGE 9 -湘西某工程不穩(wěn)定邊坡處治設(shè)計(jì)摘要當(dāng)路線通過(guò)不良地質(zhì)路段時(shí)，應(yīng)遵循預(yù)防為主、防治結(jié)合的原則，采取有效的工程處治措施，保證邊坡穩(wěn)定。為了對(duì)邊坡穩(wěn)定性處治方法進(jìn)行研究，以湘西某公路深挖方邊坡為研究對(duì)象，分析了該邊坡主要存在的問(wèn)題，并對(duì)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算分析。結(jié)果表明：不穩(wěn)定斜坡A、B區(qū)為坡面流及潛在滑坡區(qū)域，采用“坡面錨墩+坡面掛網(wǎng)噴錨+排水溝+監(jiān)測(cè)”進(jìn)行綜合治理。研究結(jié)果可為邊坡穩(wěn)定性研究與處治提供技術(shù)借鑒。關(guān)鍵詞不穩(wěn)定邊坡;穩(wěn)定性計(jì)算;處治設(shè)計(jì);錨索中圖分類號(hào)U416.14文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)2096-8949（2022）12-0087-03收稿日期：2022-04-07作者

2、簡(jiǎn)介：秦莎莉（1981），女，本科，工程師，研究方向：公路勘察設(shè)計(jì)。0引言針對(duì)穩(wěn)定性較差或者不穩(wěn)定的高陡邊坡工程確定整體加固處治方案時(shí)，須依據(jù)邊坡現(xiàn)場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)，綜合邊坡內(nèi)部各巖土層性質(zhì)、地下水位探測(cè)和室內(nèi)外巖土體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并本著客觀分析以及經(jīng)濟(jì)合理的原則，進(jìn)行高陡山體邊坡整體加固處理，如錨索加固、注漿加固以及設(shè)置柔性防護(hù)網(wǎng)等，確保邊坡能夠得到有效處治1。1項(xiàng)目概況湘西某一公路K6+435K6+605左側(cè)邊坡施工，分五級(jí)開(kāi)挖放坡處理，坡向90，順坡長(zhǎng)70.00m，坡腳寬約170.00m;坡頂高程436.17m，坡腳高程369.50m，坡高66.67m，坡度2065，邊坡面積6810m2。單級(jí)邊坡

3、高6.6042.80m，其中自上而下一四級(jí)邊坡高6.608.96m，坡比11.0811.51，第五級(jí)邊坡高22.5042.80m，坡比10.7110.92m，碎落臺(tái)寬2.503.00m，已完成387.00m高程以上的支護(hù)工作。9個(gè)月后邊坡出現(xiàn)多處開(kāi)裂、變形，邊坡遭受破壞后果嚴(yán)重，安全等級(jí)為二級(jí)。2自然地理?xiàng)l件2.1地形地貌該工程K6+435K6+605段邊坡屬構(gòu)造侵蝕剝蝕型低山丘陵地貌，微地貌為西東的鞍狀地貌，呈扇形，坡向90，邊坡北側(cè)為修路時(shí)回填的碎石和巖塊，南側(cè)為桔園。2.2地層巖性根據(jù)鉆探揭露及鄰近地表調(diào)查，場(chǎng)地內(nèi)地層較為簡(jiǎn)單，由上覆土層和基巖組成，自上而下可以分為：第四系素填土、碎石、

4、震旦系下統(tǒng)古城+大塘坡組絹云母板巖夾粉砂質(zhì)板巖，以及斷層角礫巖。2.3構(gòu)造與地震該項(xiàng)目所處大地構(gòu)造位置為揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)南緣，湘西弧形構(gòu)造帶中部，華夏系第三隆起帶雪峰隆起區(qū)西部，整體位于沅陵-麻陽(yáng)-鳳凰晚期新華夏系拗陷地帶北西部，區(qū)內(nèi)褶皺、斷裂構(gòu)造極發(fā)育。根據(jù)中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖GB183062022，場(chǎng)地基本地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，場(chǎng)地地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35s，擬建公路等級(jí)為二級(jí)，邊坡治理為一般工程，根據(jù)公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范JTGB02012022，劃分為丙類抗震設(shè)防類別，抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)建議按度區(qū)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抗震設(shè)防。3邊坡變形特征根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，坡體上淺表層巖土體厚度小，結(jié)構(gòu)較松散;強(qiáng)風(fēng)化

5、絹云母板巖夾粉砂質(zhì)板巖節(jié)理裂隙發(fā)育，該邊坡切坡后在前緣形成高陡臨空面，因改變了原有斜坡體內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)，促使邊坡快速變形，易產(chǎn)生坡面滑坡和崩塌。據(jù)勘察成果資料，該邊坡潛在滑動(dòng)面埋深3.0010.50m，滑面傾角約1547，平均厚度4.80m，不穩(wěn)定邊坡體積約3.27104m，為淺層牽引式小型巖質(zhì)滑坡，下伏基巖為絹云母板巖夾粉砂質(zhì)板巖。4穩(wěn)定性計(jì)算4.1格構(gòu)區(qū)預(yù)應(yīng)力錨索計(jì)算對(duì)邊坡A區(qū)采用格構(gòu)錨索防護(hù)治理。根據(jù)勘察報(bào)告，非正常工況邊坡1-1線、4-4、5-5、6-6線處于穩(wěn)定狀態(tài)，邊坡2-2線處于欠穩(wěn)定狀態(tài)、3-3線處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，故軸線（1）（6）與軸線（25）（45）兩段不設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索，只針對(duì)

6、軸線（7）（24）進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)計(jì)算。（1）剩余下滑力計(jì)算。根據(jù)地勘報(bào)告，2-2剖面第（3）滑塊最不利，以該滑塊下滑力控制設(shè)計(jì)計(jì)算。剩余下滑力計(jì)算圖示如圖1。根據(jù)公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范（JTGD302022）（7.2.2-1）剩余下滑力計(jì)算公式：（1）上式中根據(jù)規(guī)范、地勘報(bào)告及邊坡現(xiàn)狀綜合取值如下：Wi=SP=118.6721.6=256.3kN/m（S滑塊面積，P滑塊容重）、Fs=1.1、=47、=20、Ci=58MPa、Li=19.9m，代入上式得，每米剩余下滑力Ti=271.65kN/m。（2）錨索錨固力設(shè)計(jì)值計(jì)算。根據(jù)公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范（JTGD302022）（5.5.4）錨索設(shè)計(jì)錨固力計(jì)

7、算公式：（2）錨索豎向設(shè)計(jì)3排，水平、豎向間距均為3.0m，則每根錨索承受的下滑力E=Ti3m3排=271.6533=271.65kN，上式中=47、=20、=20，代入上式得，每根錨索錨固力設(shè)計(jì)值Pd=374.29kN，即按每根錨索錨固力設(shè)計(jì)值374.29kN控制軸線（7）（24）段預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)。（3）錨索截面面積計(jì)算。根據(jù)公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范（JTGD302022）（5.5.5）錨索體截面積計(jì)算公式：（3）上式中K1=1.8、Pd=374.29kN、Fptk=1860MPa=1860000kPa，代入得，A=362.22mm2。（4）錨索根數(shù)計(jì)算。1根s15.2（17）型鋼絞線截面面積=13

8、9mm2，因此每根錨索需配置（362.22139=2.61）根s15.2（17）型鋼絞線。即軸線（7）（24）段預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)每根錨索為3s15.2鋼絞線。（5）地層與錨索注漿體間黏結(jié)長(zhǎng)度Lr計(jì)算。根據(jù)公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范（JTGD302022）（5.5.6-1）計(jì)算公式：（4）上式中K2=2.0，frb=1500kPa，d=0.11m，Pd=374.29kN，代入得：1.44m（6）預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)論。根據(jù)以上計(jì)算及分析，綜合確定軸線（7）（24）A區(qū)錨索設(shè)計(jì)水平、豎向間距均為3.0m，每根錨索為3s15.2鋼絞線，錨固段長(zhǎng)度取4.0m，每根錨索設(shè)計(jì)錨固力為375kN，錨固砂漿為M30，錨固

9、鉆孔直徑為11cm，掛網(wǎng)構(gòu)造：按構(gòu)造要求進(jìn)行，采用直徑為12mm的HRB400鋼筋網(wǎng)，噴射混凝土面板厚度為10cm。4.2格構(gòu)梁計(jì)算將格構(gòu)的錨桿點(diǎn)視為固定支點(diǎn)，格構(gòu)梁視為簡(jiǎn)支梁，梁長(zhǎng)度為3.0m，每延米均布荷載q=375kN/3m=125kN/m。4.2.1A、B點(diǎn)反力根據(jù)平衡條件求的A、B點(diǎn)的反力為：FA=FB=q1/2=1253.0/2=187.5kN（5）4.2.2確定剪力方程與彎矩方程因沿梁的全長(zhǎng)外力無(wú)突變，故剪力方程與彎矩方程均可用一個(gè)方程描述。首先，以A點(diǎn)為原點(diǎn)建立Ax坐標(biāo)軸。其次，取坐標(biāo)為x的截面mn，考察左梁段的平衡，得到梁的剪力方程和彎矩方程分別為：Q（x）+FAqx=187

10、.5125x（6）（7）4.2.3作剪力圖與彎矩圖根據(jù)（6）式，Q（x）為x的一次函數(shù)，所以剪力圖為一斜直線。端點(diǎn)處（x=0，x=3.0）的剪力值Q（0）=187.5kN和Q（3.0）=187.5kN，在Qx坐標(biāo)中，標(biāo)出a、b兩點(diǎn)，連接兩點(diǎn)，即得剪力圖，不難看出，最大剪力發(fā)生在梁兩端的截面上，=187.5kN。根據(jù)（7）式，M（x）為x的二次函數(shù)，所以彎矩圖為拋物線。為繪制這一曲線的大致形狀，至少取三點(diǎn)，故除取兩端點(diǎn)截面（x=0，x=3.0）以外，再在梁中間取一截面（x=1.5）。這三個(gè)截面上的彎矩值分別為：M（0）=0、M（3.0）=187.53.062.53.02=0、M（1.5）=187

11、.51.562.51.52=140.6kNm，將它們標(biāo)在M-x坐標(biāo)中，標(biāo)出a、b、c三個(gè)點(diǎn)，連接三點(diǎn)，即得彎矩圖，根據(jù)對(duì)稱性，c點(diǎn)為拋物線頂點(diǎn)，該處彎矩最大，Mmax=140.6kNm。4.2.4驗(yàn)算梁截面尺寸假定H=500mm，b=400mm，h0=50050=450mm。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB500102022）第6.3.1-1公式：V=187.5kN0.25CfCbh0=0.251.01.43400450=643.5kN滿足要求。故：格構(gòu)梁截面取bh=400mm500mm。4.2.5鋼筋配筋計(jì)算根據(jù)梁的受力條件，配筋按雙向配筋，不考慮預(yù)應(yīng)力筋，根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010

12、2022）第6.2.7-1、6.2.10-1、6.2.10-3公式：M=560.235817106140.6106Nmm（8）滿足要求，故按416配筋?？v向受拉鋼筋為HRB400鋼筋416。根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，可確定格構(gòu)梁內(nèi)配筋，受拉區(qū)和受壓區(qū)的縱向配筋均為HRB400鋼筋416，箍筋滿足構(gòu)造要求即可。5不穩(wěn)定邊坡治理方案處治過(guò)程中，通過(guò)對(duì)不穩(wěn)定斜坡的地質(zhì)特征、穩(wěn)定性狀況、危害對(duì)象、經(jīng)濟(jì)技術(shù)及可行性等多個(gè)方面的分析，該不穩(wěn)定斜坡治理設(shè)計(jì)可以采取兩種治理方案：方案一：刷方減載+截排水溝工程+坡面局部噴漿綠化。方案二：錨墩預(yù)應(yīng)力錨索+坡面噴錨+截排水溝。上述兩種方案，方案一開(kāi)挖方量較大，施工時(shí)開(kāi)挖大

13、量土石方可能加劇邊坡變形破壞，場(chǎng)地周圍沒(méi)有棄土場(chǎng)，易造成次生地質(zhì)災(zāi)害，適宜性較差;方案二結(jié)構(gòu)輕巧，雖然工藝繁瑣，技術(shù)要求高，但施工技術(shù)成熟，能保證水土不產(chǎn)生流失，造價(jià)相對(duì)較低，基本不占用土地資源，施工期間對(duì)現(xiàn)有邊坡影響小。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行比選，方案二具有較大的優(yōu)勢(shì)，故設(shè)計(jì)采用方案二。（1）處治工程總體設(shè)計(jì)。不穩(wěn)定斜坡A、B區(qū)為坡面流及潛在滑坡區(qū)域，為了使整個(gè)不穩(wěn)定斜坡區(qū)處于穩(wěn)定狀態(tài)，需要對(duì)兩個(gè)區(qū)域進(jìn)行綜合有效治理，為了達(dá)到全面治理效果，對(duì)A區(qū)不穩(wěn)定斜坡進(jìn)行坡面錨墩錨索錨固設(shè)計(jì)，對(duì)B區(qū)不穩(wěn)定斜坡進(jìn)行坡面錨桿噴錨設(shè)計(jì)。不穩(wěn)定斜坡采用“坡面錨墩+坡面掛網(wǎng)噴錨+排水溝+監(jiān)測(cè)”進(jìn)行綜合治理，沿著A區(qū)整個(gè)

14、不穩(wěn)定斜坡的周界布置橫縱間距為3.0m3.0m的預(yù)應(yīng)力錨索錨墩，防止整個(gè)滑坡體變形移動(dòng);同時(shí)對(duì)B區(qū)進(jìn)行掛網(wǎng)噴錨處理;在不穩(wěn)定斜坡內(nèi)部橫向布設(shè)兩條排水溝，把不穩(wěn)定斜坡體內(nèi)大部分雨水匯流排入坡體下方的公路排水系統(tǒng)中，施工過(guò)程中及完成后進(jìn)行一段時(shí)間的監(jiān)測(cè)。該次不穩(wěn)定的斜坡治理設(shè)計(jì)選取最不利2-2坡面第（3）塊進(jìn)行分析計(jì)算設(shè)計(jì)，剩余下滑力271.65kN/m作為不穩(wěn)定斜坡滑動(dòng)推力設(shè)計(jì)值。（2）錨墩預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)。根據(jù)勘察報(bào)告提供的巖土參數(shù)以及計(jì)算剖面圖，同時(shí)根據(jù)錨墩錨索的布置位置進(jìn)行坡體推力計(jì)算設(shè)計(jì)及支護(hù)布置后的穩(wěn)定性驗(yàn)算，通過(guò)計(jì)算土壓力小于坡體推力，因此采用坡體推力進(jìn)行錨墩預(yù)應(yīng)力錨索內(nèi)力計(jì)算和設(shè)計(jì)。

15、（3）坡面噴錨設(shè)計(jì)在不穩(wěn)定斜坡B區(qū)域內(nèi)（噴錨面積約為5586m2），設(shè)計(jì)掛網(wǎng)噴錨支護(hù)形式，控制點(diǎn)為D1D6與D21D25，錨孔直徑為110mm，沿著坡面縱橫向布置直徑為28mm的HRB400鋼筋（錨孔水平間距為3.0m，豎向間距為3.0m），根據(jù)計(jì)算錨桿長(zhǎng)度采用9.0m或4.5m，每根錨桿錨固力設(shè)計(jì)88kN，詳見(jiàn)設(shè)計(jì)圖。掛網(wǎng)鋼筋為雙向間距為0.2m直徑為12mm的HRB400鋼筋網(wǎng)。噴錨厚度為100mm，噴錨混凝土強(qiáng)度為C20。（4）截排水工程設(shè)計(jì)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)匯水、地形、地質(zhì)條件，該部位匯流條件較簡(jiǎn)單，采用矩形溝，最終匯流入坡體下方的公路排水系統(tǒng)中。6結(jié)束語(yǔ)通過(guò)對(duì)湘西某一公路K6+435K6+605段不穩(wěn)定邊坡的工程處治，取得良好效果，得出以下結(jié)論，可為不穩(wěn)定邊坡防治工程處治設(shè)計(jì)提供參考。（1）山區(qū)巖體破碎區(qū)、構(gòu)造發(fā)育泥砂巖區(qū)應(yīng)對(duì)開(kāi)挖邊坡進(jìn)行專項(xiàng)評(píng)估，必要時(shí)采取強(qiáng)支擋工程。（2）不穩(wěn)定邊坡做好處治工程的同時(shí)還要做好排水設(shè)計(jì)，有效排解疏通