路基边坡支护新原理与新技术分析

贺金乐 任凯凯

山东科技大学，山东省 青岛市 266590

摘要：在常规边坡支护结构设计过程中，设计人员的个人经验容易占主导地位，这样易使设计偏于保守，安全储备过高，造成一定的资源浪费。本文主要介绍了TSSPP原理和技术以及应用数学方法对边坡抗滑桩支护形式进行优化分析，得出的边坡工程支护新原理和新技术。在保证边坡自身整体稳定的前提下，还应综合考虑周边生态环境、美观、适用、经济等特点进行优化设计。

关键词：边坡支护；支护原理；优化设计；支护技术

0. 引言

近年来，公路工程建设项目的大量涌现使人们对施工质量要求日益增高，大部分道路建设需要开挖山体、土体，从而形成大量的边坡，因此边坡的安全性就显得非常重要。一般常规的结构设计方式缺乏必要的科学理论支持，人为主观成分较大且效率低下，花费较多人力和物力资源来进行多方案的比较，因此传统的结构设计方式往往都是过于保守，不是最优设计方案。在这个背景下，优化设计产生的新技术显得尤为重要，在满足结构安全需要的前提下，对资源和成本的节约是最佳的设计要求。

1. 边坡工程支护的新原理分析

TSSPP护坡原理：利用有机基材掺混粘结剂（普通硅酸盐水泥）和固网技术，使基材物料紧贴石质坡面，创造草类与灌木生长的良好环境。此技术既确保了边坡稳定又增加了绿化，减少了水土流失，恢复了石质坡面的生态功能。不同的岩石边坡采用不同的加固方式，对于节理不发育的坚硬的稳定型石质边坡，可用30cm长的铆钉将坡面铁丝网固定即可；而对于节理发育的不稳定型的岩石边坡，应根据实际情況设置不同长度、不同间距的错杆（或锚索）将其固定，锚杆头再与护坡铁丝网连接，使其形成1个边坡加固整体。

2. 边坡工程支护的新技术分析

2. 1 TSSPP护坡技术

⑴清理坡面。要达到施工前坡面的凹凸度平均为±10cm，最好≤30cm；光滑坡面则需加密锚杆或挖掘横沟等迸行加糙处理。

⑵挂铁丝网。采用12号或14号镀锌铁丝制成的双扭挂网，网的规格为宽2m×长20m，网孔尺寸5cm，网与网之间采用平行对接方式。

⑶风钻锚杆孔。孔洞深度参考边坡稳定计算结果，直径20mm，孔向与坡面垂直。锚孔以网左右边缘每隔2m打1孔，锚杆埋于锚孔内，以水泥沙浆灌注穴孔，以固牢锚杆。

⑷锚杆固网。将边缘网眼左右挂入锚杆，用铁丝扎紧，两网之间缝隙也用铁丝扎牢。

⑸铺设植生带。用罗纱布制成袋状，袋中灌装泥沙。植生带按等高线反绑在网下，每500m扎1处，以重压坠平坡面，植草后可缓解岩石边坡在干旱时期草坪生长的缺水问题，还可缓慢补充草被营养。

⑹土料过筛。筛网孔径以1.20m为宜，大土块打碎过筛。

⑺有机基质材料混合。可利用机械混拌均匀，有机基质材料可以凝固胶结在铁丝网面，形成一层可供植物长的基础。其配比见表1。

⑻高压机械喷土播种。通过喷射机把混合好的基质材料，自上而下分2次喷至岩面共10cm厚。第1次喷基底材料为8cm厚，第2次喷草种2cm厚，为提高种子的发芽率及喷播均匀，需将材料在喷播机内先搅拌20min，混拌均匀后再喷。

⑼草种采用当地物种。草本可以选择香根草、白茅草、黑麦草、百幕达等，灌木种采用刺树、紫穗槐、野蔷薇等，总用量一般为30g/m。

⑽盖无纺布。覆盖无纺布时，应扎紧边口，无纺布幅之问重叠10～15cm。

表1有机基质材料配比表

类别	材料	重量比
土壤	普通红土或黄土	54.0
有机质	园土或肥土	20.0
肥料	蘑菇肥	6.2
粘合剂	锯木屑	0.5
保水剂	三元复合肥	0.5
PH缓冲剂	普通硅酸盐水泥	10.0
	PH3005	1.0
	SAP吸水王	1.0
	碱性中和因子	0.8

⑾喷灌透水。至草苗长到5—6cm或2—3片时，揭掉无纺布。揭布之前应适当露苗锻炼，然后逐步揭布，禁止大晴天猛然揭布。

⑾后期养护。根据土壤肥力、湿度、天气情况，适当追施化肥和灌溉。

2.2 抗滑桩优化设计

（1）抗滑桩优化设计模型

假定抗滑桩是矩形桩，受荷段采用悬臂梁计算，锚固段按地基系数法计算。以工程造价为目标函数，抗滑桩优化的适应值函数为：

其中： 为造价（元）， 为抗滑桩截面宽（m），h为抗滑桩截面高（m），d为抗滑桩间距（m），桩长度l（m）， 为截面主筋配筋面积（mm²）， 为箍筋面积（mm²）， 为桩身所选混凝土单价（元/m³）， 为桩身钢筋单价（元/m³）， 为挖方单价（元/m³）。

（2）约束条件

截面的几何约束：抗滑桩截面宽度一般为1.5~2.5m，截面长度一般为2.0~4.0m，抗滑桩纵筋直径不宜小于16mm，箍筋直径不宜小于14mm，桩长宜小于35m，抗滑桩间距宜为5~10m，锚固段约为桩长的1/3～1/2。

弯曲强度要求

斜截面强度要求，按《规范》规定的截面限制条件为

当 ；

当 ；

当 。

箍筋最小配筋率要求为

斜截面抗剪强度要求为

当

配筋率要求为

（3）参数选取及GUI运行

选取实际工程中一组数据进行优化分析：滑坡推力 ，三角形分布。滑坡宽为50m。抗滑桩选用C25混凝土，采用Ⅱ级钢筋作为纵筋，箍筋采用Ⅰ级钢筋。原设计抗滑桩截面宽 ，抗滑桩截面长 ，抗滑桩长 ，抗滑桩纵向受拉筋面积 ，抗滑桩间距 。得到的总造价为95万元。

（4）优化结果及稳定性验算

优化结果：抗滑桩截面宽 ，抗滑桩截面长 ，抗滑桩长 ，抗滑桩纵向受拉筋面积 ，抗滑桩间距 。进行配筋率和结构强度验算，符合要求。理正岩土软件对优化设计参数后的抗滑桩进行验算，验算结果合乎要求。在两种土压力作用下的抗滑桩设计都合符要求。

3. 总结

边坡支护加固方法与技术虽然很多，但随着项目建设规模的不断增大，边坡高度增加，复杂性增大，对边坡支护加固技术的要求也越来越高。通过传统设计支护方法得到的仅仅是个可行方案，并非最优的。即使多方案进行比较，从中选择最好方案也非最优方案。因此优化问题普遍存在。

参考文献

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