桩锚支护结构在高边坡治理工程中的应用

孙晓洁

中国十七冶集团有限公司 安徽省马鞍山市 243000

摘要：随着社会发展，边坡的加固形式及稳定性分析一直是边坡工程研究的重点。以某地铁停车场开挖形成的高边坡为例，采用强度折减法，运用有限元计算软件，计算边坡在加固条件下的稳定性安全系数、潜在滑动面以及桩身的受力变形情况。计算结果表明：边坡在加固条件下的稳定性安全系数能满足《建筑边坡工程技术规范：GB50330—2013》要求；边坡失稳破坏时，桩顶边坡形成了浅层滑移面，排桩能有效限制边坡出现深层滑移；桩后土体及锚索作用下，排桩最大弯矩及位移发生在嵌固点位置，桩身弯矩呈“鼓肚子”形态，桩顶位置设置预应力锚索，不仅可以增大桩的抗弯能力，还可以有效限制桩顶位移。

关键词：高边坡；桩锚支护结构

引言

在铁路建设的过程中，有很大一部分工程会在复杂的地貌、地质环境下进行，这对铁路的建设施工带来了很大的阻碍和挑战。在众多困难中，高边坡问题是非常普遍的。为了更好地解决这一问题，需要对铁路高边坡进行治理。在治理的过程中，需要对其设置合理的设计方案，并且要保证高边坡的稳定性，以此保证铁路在长期的使用过程中能保持安全性能。

1工程概况

某高边坡治理工程，在护坡技术应用之前，选择了“浆砌片石拱形骨架护坡”和“三维生态袋护坡”两种护坡技术，通过对这两种技术优劣势的分析，并根据本工程的现场情况，笔者更倾向于“三维生态袋护坡”技术，这种技术的材料实惠，且技术难度不大，尤其在长时间使用后，不会像其他护坡材料一样出现老化和风化等问题，在不需要付出昂贵养护管理费用情况下，可依靠生态袋上植物的自然生长发育，通过植物的生长，稳固表层的土壤。

2桩锚支护结构在高边坡治理工程中的应用

2.1高边坡治理的设计方法

高边坡治理的设计方法主要包括3种方式，分别为工程地质比拟法、力学计算法和经验对比，对高边坡治理的设计最重要的是结合实际情况。以下将对这3种方式进行详细的介绍：（1）工程地质比拟法需要根据自然稳定坡来确定坡的形状、高度，以及坡率；（2）力学计算法是计算高边坡稳定性的方法，在运用这种方式计算的过程中，计算形式需要满足坡形结构以及破坏方式；（3）验算对比法是根据相似地质条件已成功建成的人工边坡数据为参考，将这些数据直接应用到边坡参数的设置当中，以此来完成边坡治理的设计。

2.2挂钢筋网、喷射混凝土

(1)挂钢筋网待锚杆达到一定强度后,开始挂钢筋网。选用钢筋网规格为:钢筋直径8mm、间距200mm×250mm,网面与坡面间距为3～5mm,网筋应焊接、帮扎牢固,与坡面间距均匀。(2)喷射混凝土混凝土喷射前,用高压风、水将岩体表面的粉尘、活石和杂物吹洗干净,直至露出原岩岩面。本次施工采用干式喷法。混凝土选用425#新鲜普通硅酸盐水泥,卵砾石直径≯15mm,红星一号速凝剂。配比为:水∶水泥∶砂子∶卵石=0.45∶1∶2∶2,速凝剂掺量为3%～5%。搅拌时采用强制式搅拌机,混合料的拌制顺序为水泥、速凝剂、砂子和卵石。搅拌时间≮1min,混合料随伴随用,存放时间≯30min。喷射混凝土设计厚度为15cm,分3次喷射。喷射过程中掌握好风压、风量,保证喷射的混凝土均匀密实,同时为使回弹率最低,射手应控制好给水量,使喷出的混凝土既不出现干斑,也无流淌现象,以湿润光洁为宜。混凝土的养护是保证混凝土质量的重要环节,必须认真、严格对待。为此,每天设专人对已喷完的混凝土进行养护,以保证混凝土的质量。

2.3生态袋垒砌

生态袋的垒砌分为两道工序:第一道工序根据每一层生态袋的垒砌平整度，进行纵向拉线的调整，另一方面是沿着坡脚往坡顶的位置拉线，以50cm的单位长度，坡比线长度要严格控制，以此保证坡比的达标。拉线之后，选用已经完成质量检验工作的生态袋，此时生态袋的填充料充足，每个生态袋的封口朝内放置，其外边线和纵向拉线的间距以1cm为佳，并在每完成一层生态袋的垒砌工作后，将生态袋的外侧和表面捶打平整密实，以齐平标准线为准。除此之外，每完成三层生态袋的垒砌工序，需要在与坡面垂直的方向，布置一层铺设层，后者起到的作用是为生态袋垒砌形成层层错缝的效果，以使生态袋的垒砌能更加平整，且不会留下缝隙。至于生态袋垒砌垂直高度的控制，是以2m作为单位长度，在每次达到单位长度后，进行预沉降处理坡体的浇水，保证生态袋填料的含水量处于最佳状态，该道控制工序，持续至坡体砌筑的全面完工。在整体稳定性控制的视角，要求在垒砌生态袋时，在生态袋和生态袋之间设置联结扣，设置于生态袋里面的边缘位置，相邻生态袋形成骑缝跨连，但设置的联结扣，要利用钉锤将其敲打进生态袋，使其刺入袋内，联结效果会更好。最后是压顶工序，在生态袋垒砌全面完工后，密切观测护坡的沉降量，如护坡稳定，再将厚0．4mm、宽1m的阻水膜铺设其上，利用生态袋完成压顶。

2.4高边坡治理的设计重点

预防工作对铁路工程建设起到了重要作用，在设计高边坡的治理方案时，需要对预防工作加以重视，尽量避免地质复杂区域以及对工程建设施工不利的区域，因为这些区域中进行工程施工易出现地质灾害，从而影响工程建设的安全和稳定。如果不可避免的必须在复杂地质区域或者施工条件较差的区域内进行施工，为加强边坡的稳定性，需要做好必要的防护措施。在进行高边坡治理的设计期间，要将各种隐患问题进行解决，并在此基础上，充分考虑总体规划中的各项工作，以此加强工程建设的质量和安全性。另外，在对高边坡的治理设计中，还要考虑施工技术的可行性及各项施工需要投入的成本。在设计过程需要秉持经济合理、技术可行的原则：（1）需要保证高边坡治理的效果和质量；（2）需要将高边坡治理的各项成本控制到最低。在设计过程中，需要充分结合施工现场的实际情况，提出多个具有针对性的施工方案，在对这些方案进行对比后，选择最佳方案，以此保证高边坡治理的最终效果，提高经济效益与社会效益。与此同时，在进行高边坡治理设计时，应当选择多种综合治理措施。高边坡存在不同程度的病害，而这些病害产生的原因，包含很多个因素。因此，在对高边坡治理时，需要确定造成高边坡病害的主要因素，并以此制订具有针对性的措施，降低或避免更多因素对高边坡造成的不利影响。在这一阶段中，不仅要科学合理地控制高边坡病害，还要考虑到高边坡的经济与美观程度，在保证成本的前提下，提升高边坡的美观度。还有一点需要注意，在对高边坡进行治理时，要尽量避免对周围环境造成损害。

结语

岩石锚固技术是近代岩土工程领域的一个重要分支,它能够充分发挥岩土能量,利用和提高岩土的自身强度和自稳能力,有效控制岩土体及工程结构物的变形,确保施工安全与工程稳定。在虎家崖水电站引水隧洞出口右侧高边坡锚喷支护整个过程中,充分利用了锚固作用机理和锚喷网支护技术,结合地层实际情况,在合理的设计前提下,采用相应的施工设备和施工工艺,辅之全面质量管理工作,克服了施工环境差、难度大等困难,圆满完成了生产任务,取得了显著的经济效益和社会效益。

参考文献

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[2]冯佳佳，杨成业.公路沿线高边坡稳定性评估方法仿真研究[J].计算机仿真，2019，36（1）：362–365.

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