浅谈边坡加固技术方法的研究

1、浅谈边坡加固技术方法的研究摘要：常用于边坡加固的方法有削坡卸载、边坡压脚、坡面防护、抗滑桩、锚杆（索）、锚固洞、排水、挡墙以及综合加固法等1。这些加固方法和相应的技术在国内大规模经济建设中发挥了很大的作用。鉴于边坡加固技术的现状及国内大规模建设的要求，又出现了几项边坡加固的新技术，比如纤维束导渗排水孔、预应力锚梁、层状网式钢筋石笼挡墙以及预应力抗滑桩等等。由于地质条件复杂，加固技术多种多样并且一些加固技术不可避免的存在一些缺陷，所以如何因地制宜的利用好边坡加固技术并且根据现状发展更为适宜的加固技术成为我们的主要目标2。关键词：边坡加固，加固方法，新技术，发展趋势Absrtact:引言：边坡是天

2、然边坡和人工边坡的总称3。天然边坡如山坡、库岸斜坡等是自然地质作用形成且未经人工改造的边坡；人工边坡如建筑场地边坡、路堑与路堤边坡等是经人工开挖或改造形成的边坡。自然边坡和人工边坡均已被我国政府视为地质灾害，所以边坡加固与防护已经成为科学研究的重要课题之一。边坡加固方法从作用机理来讲，可分为被动式加固和主动式加固。所谓被动式加固仅将被加固体作为荷载体，如抗滑桩、挡土墙等；主动式加固是指被加固体既是承载体又是荷载体，加固体与被加固体合为一体共同承载土压力或边坡下滑力，如锚杆、预应力锚索等4。边坡加固的方法多种多样，而如何因地制宜地利用好这些技术并非易事。本文简单的介绍一下常用的几种边坡加固技术，

3、并重点阐述近年来出现的边坡加固的新技术，对这些新技术的基本理论以及具体加固方法给予了一个详细的介绍。随着社会的发展，我国对绿色环保，经济持续提出了更高的要求，对于边坡加固既要保持生态环境的优美，防止水土流失，又要减少工程造价促进工程建设与自然环境协调可持续发展，这对边坡加固技术又提出了新的要求5。1、 几种常用的边坡加固技术1.1 预应力锚索1.1.1预应力锚索的作用原理预应力锚索通过对锚索体张拉，在边坡上施加应力，使之在较可能的滑面上产生切向抗力和正压力，借此来平衡顺层下滑力，以提高滑面上的力学性能6。1.1.2 预应力锚索的主要施工顺序坡面清理测量放线搭脚手架钻孔锚索的制作安装第一次灌浆张

4、拉及锚固第二次灌浆封锚。1.1.3 预应力锚索的主要施工工艺和技术要点（1）钻孔依据设计要求测量放线定孔位，并在坡面上进行编号。 钻孔不能采用水钻，应当采用风动潜孔锤钻进工艺，所钻孔内保持清洁，以确保水泥浆与岩体粘结强度。（2）锚索制作安装钢铰线原材料必须排列均匀，顺直，不扭不叉，对机械损伤及保护套破损的应剔出。锚索编制前应对钻孔实际长度测量，按孔号截取锚索体材料，钢绞线必需机械切割，按要求预留张拉段。 锚索编制完成，按孔号下入锚孔内，锚索入孔的方位和倾角应与锚孔的方位和倾角一致，在锚索安装体的一端先入孔，然后摆正方向，加快速度推送，靠锚索惯性和重力下滑。（3）第一次注浆第一次注浆前对注浆设备

5、、注浆管、压浆管等进行畅通、完好的检查。采用从孔底开始注浆到孔口返浆的形式，注浆时注浆管边注边拔，使之有一段始终在浆液中。注浆至锚孔孔口返出浆液时，停止第一次注浆。（4）张拉待锚固段的浆体强度、锚墩强度达到设计强度之后，依据设计进行分级循环张拉。（5）二次注浆二次高压注浆管不置于孔底，可在自由段距锚固段 1 m处进行二次注浆管注浆。（6）封锚在张拉 7 天、自由段完成注浆后，若无异常情况，试验检测合格后，可进行封锚处理。1.2 锚杆支护1.2.1 锚杆支护的作用原理锚杆的作用原理就是锚固段进入稳定地层，由锚固段与稳定地层的粘结力承担抗拔力。1.2.2锚杆支护的主要施工顺序：整修边坡搭设脚手制作

6、泄水孔初次喷射混凝土锚杆钻孔、安装、注浆钢筋网制作二次喷射混凝土养护拆除脚手架。1.2.3 锚杆支护工程设计的主要参数和技术要点1）锚杆加固参数锚杆设计参数应重点考虑以下几个方面：（1）坡形参数：边坡坡率不但关系到边坡稳定状况，还与边坡侧压力大小有直接关系，故一般在有空间条件时可放缓坡角， 高坡则适宜设置放坡平台；（2） 破坏模式：分析边坡的可能破坏方式，即局部破坏还是整体破坏，确定锚固段部位和结构面；（3）岩土参数：根据破坏模式确定优势结构面，选取真实、合理的 C、r 值；（4）锚杆深度和间距：应考虑产生群锚现象的可能性。2）喷砼与钢筋网参数设计喷砼的目的是有效阻止表面岩土体滑塌，对边坡表里

7、共同加固，喷砼与钢筋网设计除理论计算外，应根据现场工程经验类比法复核设计参数。3）喷砼材料水泥：应优先选用 425 普通硅酸盐水泥。砂：应采用耐久坚硬的中粗砂，含水率控制在 57，细度模数宜大于2.5。骨料：应采用耐久坚硬的碎石，粒径不宜大于 15mm；当采用碱性速凝剂时，不能使用含有二氧化硅的石材。外加剂：应选用符合质量要求的速凝剂，掺合速凝剂的喷射混凝土各种性能必须满足设计要求。水：不应对钢筋混凝土有腐蚀性。4）混合料的配合比设计水泥与砂石之重量比宜为：1：2.5：1.51：2：2； 砂率宜为：4555；水灰比宜为：0.40.45；速凝剂掺量应通过试验确定。5）锚杆钻孔及注浆（1）锚孔应在

8、首次喷射混凝土后定位测量 ；（2）采用压力泵将水泥砂浆注入锚孔。 注浆管应插至距离孔底 510cm 处，随砂浆注入缓慢拔出。6）挂网（1）使用钢筋网可以预先编织好钢筋网 ，也可以现场绑扎 ；（2）钢筋网与锚杆交接处必须进行焊接，以保证钢筋混凝土面层与锚杆共同作用；（3）钢筋网紧贴混凝土表面，保证钢筋网保护层的厚度。1.3 抗滑桩1.3.1 抗滑桩的作用原理抗滑桩的抗滑作用主要是利用稳定地层的被动抗力和锚固作用来平衡滑坡推力7。1.3.2 抗滑桩的主要特点及技术要点1）桩的结构简单利于开挖（1）在桩身开挖过程中 ，能直接探测到地层的滑动面的位置 ；（2）每根桩施工完毕后，都能立即起到抗滑作用，并

9、随着桩身数量的增加，使坡体日趋稳定；（3）桩的适应性强，抗滑效果好；（4）施工安全可靠，不会危及到周围建筑物安全；（5）施工占地和施工干扰少，利于争取工期。2）桩位的设计要具有合理性合理的桩位设计能够从根本上控制滑坡对桩的作用。通常主滑段推力较大，不宜设桩；抗滑段滑坡推力逐渐下降，抗滑桩理应设置在此段上。3）选择合适的桩间距当采用抗滑桩来加固公路边坡时，首先要考虑桩距问题，它的合理性直接关系到抗滑桩的成败。合适的桩间距应使桩间滑体具有稳定性，在下滑力作用下，不至于从桩间挤出。在实际施工工程中，应以桩侧两面与桩间土体所产生的摩阻力不小于滑坡推力来进行估算。4）注意桩的锚固深度设计利用抗滑桩治理公

10、路边坡滑体时，若锚固深度不够，抗滑桩不足以抵抗滑体推力，则易引起桩的失效。 锚固深度也是决定采用弹性桩或刚性桩的先决要素，是求解桩身各处应力的必不可少的条件。5）严格进行桩的截面选择及宽度计算抗滑桩的截面有圆形、矩形。桩的截面形状要求必须使其上部受力段正面能产生较大的摩擦力，下部锚固段能抵抗较大的反力，其截面具有最大的抗剪和抗弯强度，设计中通常采用矩形设计。6）防治安全系数 K 的取定在公路边坡设计计算中，安全系数 K 值极大程度上决定了滑坡的成功与否及造价。岩土工程勘察规范和建筑地基基础设计规范规定，滑坡推力的安全系数 K，一般取 1.05-1.25。 但是根据以往资料，对同一滑坡，K 值每

11、增加 0.05，滑坡推力的计算值会大幅度增加，从而使设计截面增大，造价增高，甚至影响整治方案的实施。因此，在工程施工过程中 K 值的选取成了最为关键的因素。1.4 挡土墙1.4.1 挡土墙的分类及作用原理挡土墙作用原理基本上都是依靠挡土墙本身的自重及其和护体之间的摩擦力来共同抵抗压力的8。1.4.2 挡土墙的主要设计参数和技术要点（1）挡土墙的基底压力验算。挡土墙的基底压力验算方法与偏心荷载作用下的基础计算相同，即要求基底边缘最大压力不大于1.2倍地基承载力设计值。（2）墙身强度验算。根据墙身材料分别按相应的理论进行验算。（3）挡土墙稳定性验算。通过对破坏实例分析，挡土墙失稳是破坏的主要因素，

12、通常有两种表现形式：其一，在土压力的水平分力作用下，挡土墙可能会沿基础底面滑动破坏；其二，在土压力作用下，挡土墙将绕墙前趾外倾破坏。（4）挡土墙土压力计算。作用在墙上的压力是挡土墙设计中的关键因素，多数挡土墙是计算主动土压力，通常使用规范推荐的公式计算。（5）墙后排水措施在挡土墙建成使用期间，若有大量雨水渗入挡土墙后填土中，使挡土墙后填土内摩擦角减小，重度加大，强度降低，导致填土土压力加大，对墙体的稳定性产生不利影响。 因此挡土墙必须进行排水设计9。2、 近年来出现的边坡加固新技术 2.1纤维束导渗排水孔技术2.1.1 边坡排水的重要性理论研究和工程实践表明，水(包括地下水和降雨)往往是引发滑

13、坡、岩崩、泥石流等地质灾害的重要因素。水在地质灾害形成中起十分重要的作用，它的存在不仅弱化工程岩(土)体的强度，还会以静水压力、动水压力、冲刷等形式降低坡体的稳定性。对于边坡工程设计来说，“治坡先治水”是一条重要的经验。有效的边坡排水不仅可大幅度减少软岩、软弱夹层、松散岩体等因水渗入而导致的强度弱化，还可降低相应的动水压力和静水压力，进而使边坡向稳定方向转化。对于其他类型的岩土工程(如隧道工程、基坑工程等)来说，排水同样极为重要10。用于边坡排水的方法很多，如地表截水沟、地下排水洞(排水廊道)、排水孔等。至于地下工程的排水，主要有排水孔和与洞外相通的排水洞(沟)等方法。2.1.2 普通排水孔技

14、术常用的普通排水孔技术通常是由带有多个小孔3830 岩石力学与工程学报2005年的硬塑料管和防止泥砂直接进入管内且包在塑料管外部的土工布等组成11。在实际工程的运营过程中可以看到，普通的排水孔技术在一定条件下效果并不理想。虽然在工程竣工时或运营后一段时间内排水孔确实能够起到应有的排水效果，但经过一段时间后就会发现它们被水携带的泥砂堵塞，甚至孔口长草(见图 1)，进而不再起到排水作用。在一般情况下，排水系统的设计者都认为该水系统的排水孔可以起到排水、降低静水压力和动水压力的作用。因排水孔的失效或部分失效可以导致坡体内静水压力、动水压力没有降到设计要求的水平，并且软岩或软弱结构岩体的强度也将因较多

15、水的存在而下降。在这种情况下，若未做监测，设计者也未及时对工程进行实地回访考察，则会水失效而使边坡向不稳定方向发展，甚至处于危险境地。对于使用现有排水孔技术的其他岩土工程来说，也存在着同样的问题。显然，发展新型排水孔技术是必要的。2.1.3 纤维束导渗排水孔技术的基本原理利用钻孔内定向排列纤维束的导渗功能来实现排水是本项技术的基本原理(如图2所示)。如果采用这项技术，即使发生泥砂堵塞的现象，坡体内的地下水仍可通过排水孔内布设的纤维束不断地从纤维与泥砂之间的界面渗出，从而达到长期有效排水的设计目的。另外，在花管外侧包有土工布的目的是为了达到防堵塞的双保险的目的。据研究，由于所利用的纤维束通常十分

16、便宜，上述新型排水孔的造价与普通排水孔的造价接近12。2.1.4 新型排水孔排水效果的试验证明为了证明上述新型排水孔的排水效果，作者设计了纤维束导渗装置和无纤维的普通排水孔之间排水效果的对比试验。作者在试验中设计了 2 个排水模拟装置，其中每个装置都由一根水压管、钻孔模拟管、橡皮弯管、土样、滤布、接水量杯等组成。为了观察水在土样中渗透的情况，采用有机玻璃管模拟钻孔。在1#装置的土样中按钻孔模拟管的轴向方向布设 20 根纤维丝，以模拟本项技术。2#装置的土样未放任何纤维，以模拟普通排水孔技术(见图 3)。另外，2个装置中的模拟管都被完全相同的等量亚粘土(其密度为 2.35 g/cm3)填紧，用以

17、模拟钻孔已被堵塞的情况。试验时分别给它们施加 2 m 高水头的静水压力。对于 1#装置，在试验开始后 1 min 就可以从透明的钻孔模拟管中观察到水以较快速度向土样中渗透的现象。2 min 后开始从模拟管口部向外排水。排出的水先以水滴的方式滴入位于管口下方的量杯(即图 3 中照片左侧较大的量杯)中，而后形成水流，如线状不断流出。20 min 后共排出了第 1 个400 cm3的水量。由于在此之后不再向水压管补充水，所以经 3 h 水压管内的水已全部排完。对于土样中未埋设纤维束的 2#装置(见图 3 中照片右侧的装置)，试验开始后，从透明的钻孔模拟管中观察到水以极慢的速度向土样中渗透。试验持续了

18、 30 d，普通排水孔模拟装置仍未见水滴从模拟管口部滴出。根据上述对比试验结果，作者认为纤维束导渗排水孔装置的排水效果是很显著的。2.2预应力锚梁技术2.2.1现有锚固洞技术所谓锚固洞，是指将水平长条洞内填满钢筋混凝土而形成的一种用于阻止边坡滑动的加固结构13。锚固洞的长轴方向通常与该处边坡全位移方向基本一致。锚固洞结构中的主钢筋(或钢管)起主要抗拉作用。另外，为了保证锚固洞能安全工作，常利用钢筋计等来监测其主筋或钢管的应力变化。与常用的抗滑桩相比，锚固洞具有主筋(或钢管)的抗拉效率高、水平洞易于开挖施工且较为安全等优势。中南勘测设计研究院用它治理五强溪水电站船闸边坡，取得了很好的效果14。根

19、据理论分析和应用实践，锚固洞除具有上述优点外，也存在着以下诸多不足：(1) 锚固洞的钢筋(或钢管)是从洞口到洞底做通长且相同布设，而未按边坡的地质条件进行设计。在这种情况下，容易造成工程地质条件差的部位(如断层等出露的薄弱部位)的洞体强度不足，产生破坏，而在工程地质条件好的部位则可能造成浪费。(2) 在锚固洞受拉过程中，随着主钢筋(或钢管)的拉长，抗拉强度很低的混凝土将被拉裂。特别是那些因断层等出露的工程地质条件很差的部位，有可能因抗拉强度不足而造成钢筋被拉断，产生相当宽的裂缝，甚至出现大塌方等重大工程事故。漫湾水电站左岸边坡的滑坡即为一个实例。(3) 被混凝土填满的锚固洞结构，不利于边坡排水

20、，而排水往往在边坡稳定中起着极为重要的作用15。(4) 主要采用钢筋计来监测锚固洞应力变化的方法存在着明显的不足。如果钢筋计安装的部位与将来发生拉裂的部位不一致但接近，则当锚固洞被拉裂后钢筋计的拉应力值不仅不上升，反而下降。结果，有可能产生“锚固洞是稳定的”危险误导。2.2.2 预应力锚梁技术预应力锚梁技术是一种为了解决锚固洞的上述不足，但又保持其优点的新型加固结构16。该结构是一种利用与边坡全位移方向相同的水平长条洞(可专门开挖，但提倡兼作地质探洞)构筑的钢筋混凝土结构(见图 4)。在具体设计中，可依据地质条件将之分为重点加固段和一般加固段。根据工程地质条件的不同，可以在预应力锚梁结构的施工

21、过程中做到因地制宜和有的放矢。与锚固洞相比，这一新型加固技术的加固效率明显较高，主要体现在下述几点：(1) 一般加固段通常作中空的厚壁钢筋混凝土设计。主钢筋(或钢管)按洞轴方向布置于厚壁中，并通过浇注混凝土使它与洞壁紧密胶结在一起，以便起抗拉作用17。(2) 重点加固段主要设置在断层带和风化带等出露的地质薄弱段。为达到重点高效的加固目的，专门设置的预应力中空桥体，并横跨将要被重点加固的地质薄弱段(如断层)。将桥体深入到断层中上下盘较坚硬岩体内的足够深度，通过上下盘较坚硬岩体的紧密连结，使该重点加固段的抗拉强度大幅度增加，以便有效地防止薄弱部位被拉开或滑动。(3) 除继续采用钢筋计外，还在锚梁中

22、增设了多点伸长计，以避免出现上述的“危险误导”。(4) 由于排水在边坡工程治理中十分重要，在锚梁结构中将采用放射状的排水孔和锚梁中空部位组成的边坡地下水排水通道。还应指出，这里所述的排水孔建议采用本文第 2 节所述的纤维束导渗排水孔装置。(5) 当出现锚梁将被拉断的征兆时，可及时地把足够的钢筋(或钢管)塞进锚梁的空腔内，并用高标号砂浆将之浇筑，以便达到及时补强的目的。(6) 中空结构可以省下大量混凝土。与利用预应力锚索加固高陡边坡相比，预应力锚梁技术具有以下优点：(1) 用预应力锚索加固边坡时，水平钻孔的深度通常不超过 60 m，否则施工将遇到很大难度。有些高陡边坡的卸荷裂隙可能出现在 60

23、m 以外，用预应力锚梁技术进行加固没有施工上的困难。(2) 如果预应力锚索在边坡面上取得 N kN 量值的加固压力，那么它将在山体内出现对局部岩体稳定不利的反作用力，这一反作用力的量值也是 NkN。在预应力锚梁技术中，作用力和反作用力都可起到加固作用18。(3) 若有合适的水平探洞来进行预应力锚梁的加固施工，则可省下洞体开挖的费用。当卸荷裂隙造成高陡边坡的稳定程度不足，而采用其他方法又感到困难时，利用预应力锚梁技术进行加固是非常合适的。由于我国有大量的高陡边坡存在，故它的应用前景是很好的。2.3 层状网式钢筋石笼挡墙技术2.3.1现有的石笼挡墙技术目前，国内已将普通型钢筋石笼挡墙用于公路边坡(

24、如川藏公路沿线的边坡)、水电站边坡(如龙滩水电站左岸近百米高的边坡压脚)的加固，国外也有采用此项技术加固边坡的例子19。普通型钢筋石笼的施工方法为：现场制作成简单的呈长方体状的钢筋笼，将其内部装满碎石而成为普通型钢筋石笼，再将各石笼按成排成层的形态堆砌在边坡需要加固的位置(见图 5)。普通型钢筋石笼挡墙的优点至少有以下三点：第一，作为主要材料的碎石可以就地取材，材料成本较低；第二，易于施工；第三，利于排水20。然而，普通型钢筋石笼挡墙也存在着以下多处缺陷：(1) 普通型钢筋石笼挡墙是由多个钢筋石笼简单堆砌而成，其完整性是靠石笼之间的摩擦力来维持的。在外力作用下各石笼之间很容易产生相对滑动、转动

25、等相对位移，严重者可使钢筋石笼解体。即普通型钢筋石笼挡墙的整体强度较低。(2) 由于直接接触到空气和水，普通型钢筋石笼的钢筋和钢丝极易被锈蚀。钢筋石笼的强度依赖于钢筋和钢丝制作而成的钢筋笼和内装石块之间的相互作用。如果钢筋和钢丝一旦锈蚀严重，普通型钢筋石笼则将面临解体的危险。也就是说，锈蚀的不断发展将大大降低这种挡墙的强度及被加固边坡的稳定性。(3) 尽管普通型钢筋石笼挡墙本身的排水性能良好，但被加固边坡内部的地下水仍处于自渗状态。当边坡的稳定需要更通畅的排水条件时，普通型钢筋石笼挡墙不能满足设计要求。(4) 当考虑到被加固边坡是否处于稳定状态及挡墙本身存在强度和极限变形等问题时，对边坡和挡墙

26、进行监测是十分必要的。但利用普通型钢筋石笼挡墙来实现监测是比较困难的。(5) 从环保角度来看，普通型钢筋石笼挡墙因清除或覆盖了被加固边坡坡面上原有的植被而破坏了该段边坡的绿化。2.3.2 层状网式钢筋石笼挡墙技术针对普通型钢筋石笼挡墙存在的上述缺点，作者提出了一种集整体强度高、防锈蚀、有效排水、易于绿化、易于监测等优点的新型钢筋石笼挡墙技术(见图 6)。该技术的主要功能是这样实现的：通过石笼框架的竖向钢筋、混凝土层、钢筋网及砂浆将成排成层的钢筋石笼连结成一个整体强度很高的钢筋石笼挡墙；利用混凝土及砂浆对钢筋和钢丝的包裹来实现防锈蚀的目的；利用碎石(或砾石)的空隙和连接各石笼的连通管来排水，必要

27、时可以与边坡内布设的排水孔(也可采用本文第 2 节所介绍的纤维束导渗排水孔装置)联合来实现高效排水；借助于固定在挡墙台阶上的土槽栽种植物，以求达到对挡墙进行绿化的目的；为进行变形监测可在混凝土层内埋设伸长计(伸长计的各测点分别固定在混凝土层内及边坡内部)。必要时，也可在混凝土层或砂浆层内埋设传感器对挡墙承受的荷载或内部的应力、应变等进行监测。工方便、成本低廉、可适性强等优点外，与普通型钢筋石笼挡墙相比还具有以下 5 个主要优点：(1) 与普通型钢筋石笼挡墙相比，层状网式钢筋石笼挡墙因石笼层间混凝土层及钢筋网的设置、石笼框架竖向钢筋与混凝土的连结、石笼侧面间加抹了砂浆等原因而具有很高的整体强度。

28、另外，对挡墙高宽比和基座的有效设计可以保证挡墙整体的抗滑能力及抗翻转能力。新型钢筋石笼挡墙的这些特点决定了它具有较强的边坡加固功能。(2) 所有石笼的钢筋和钢丝都被混凝土或砂浆保护层包裹起来，致使这种新型钢筋石笼挡墙具有高效的防锈蚀能力。只有这样，组成挡墙的钢筋和钢丝才能长期保持其应有的强度，并可满足边坡加固的基本要求。(3) 在设计新型钢筋石笼挡墙时可根据实际需要在边坡内打专门的排水孔，其孔口与石笼内碎石(或砾石)相通。这样，由边坡排水孔、笼内碎石(或砾石)之间的空隙、连通管等可组成多条排水通道，可使该挡墙结构具有高效的排水功能。(4) 由于挡墙施工时破坏了原有的植被，可利用挡墙台阶上固定的

29、土槽来栽种适合当地环境生长的植物。该挡墙所具有的高效加固功能足以保证土槽的长期稳定，利用土槽进行绿化的同时可避免植物生长对挡墙的不良影响。土槽内植物生长所需的用水主要为雨水，以及从边坡内部渗出并流经石笼中的碎石、连通管、集水槽并由滴水管流出的水21。(5) 在施工过程中可在边坡内打专门的钻孔，以便将伸长计埋设在钻孔和石笼层间的混凝土层内。这样，由获得的变形监测数据可帮助判断边坡或挡墙的稳定性。2.4 预应力抗滑桩技术2.4.1 普通抗滑桩技术普通的抗滑桩是一个混凝土柱体，其主钢筋自上至下作通长布置，并采用圆形箍筋将主筋焊接在一起。当抗滑桩深入到位于边坡主滑动面以下稳定岩体中足够深度时，它可阻止

30、边坡岩体沿滑动面下滑，并达到加固边坡的作用22。尽管普通抗滑桩应用得比较广泛，但仍存在着以下不足：(1) 没有针对潜在滑动面进行设计，且桩体内的钢筋作等量通长布设。这往往会造成潜在滑动面部位的不安全和非滑动部位的浪费。(2) 对抗滑桩内发挥主要作用的抗拉钢筋和发挥辅助作用的抗压钢筋没作区别，同样造成不必要的浪费。(3) 现有的抗滑桩通常都很粗大，有的桩体宽度可达数米，并形成“肥桩”现象19。对于主要起抗滑作用的抗滑桩来说，中性面附近的混凝土所起的作用很小，是一种浪费23。2.4.2预应力抗滑桩技术原理针对普通抗滑桩的不足，作者提出了预应力抗滑桩技术。其原理是：充分利用预应力混凝土抗拉能力较好的

31、优点，采用可以现场制作的预应力柱部分取代普通现有抗滑桩受拉一侧的钢筋，并将之安排在潜在滑动面附近(作为重点加固段)进行重点加固(见图 7)。另外，为了提高加固效率和节约混凝土，作者除去了中性面附近的混凝土，形成了具有空腔的抗滑桩。由于预应力柱的抗拉能力较强，所以可以减少抗滑桩的横截面积。2.5 SNS 柔性防护技术2.5.1 SNS柔性防护技术的重要性SNS 柔性防护在施工期间不破坏和改变坡面原有地貌形态和植被生长条件，能实现最佳的边坡防护和环境保护目的24。同时，SNS 柔性防护技术能与其他边坡加固技术完美结合从而有效解决边坡的稳定(安全) 和环保问题。因此，SNS 柔性防护技术在边坡防护中

32、具有广阔的应用空间。2.5.2 SNS 柔性防护作用原理（1）SNS 主动防护系统主动防护系统主要由锚杆、支撑绳、格栅网、钢绳网组成，通过固定在锚杆或支撑绳上施以一定预紧力的钢丝绳网对整个边坡形成连续支撑，其预紧力作业使系统紧贴坡面并形成阻止局部岩土体移动或在发生较小移动后，将其裹缚于原位附近，从而实现其主动防护功能，该系统的显著特点是对坡面形态无特殊要求，不破坏或改变原有的地貌形态和植被生长条件。能广泛用于非开挖自然边坡和人工边坡，对破碎坡体浅表层防护效果良好。系统构成见图 1。（2）SNS 被动防护系统被动防护系统是一种能拦截和堆存落石的柔性拦石网，其显著特点是系统的柔性和强度足以吸收和分

33、散所承受的落石冲击动能并使系统受到的损伤趋于最小，改变传统的刚性结构为高强度柔性结构。它以落石所具有冲击动能这一综合参数作为最主要设计参数，能对高达 5 000 kJ 的高能级冲击动能进行有效防护，能在系统的设计弹性范围内安全的吸收落石的冲击动能并将其转变为系统的变形能而加以消散，与落石在防护网上的冲击点位无关。该系统由钢丝绳网(和铁丝格栅) 、固定系统(由拉锚、基座、支撑绳组成) 、减压环、钢柱 4 个主要部分组成。系统的柔性主要来自钢丝绳网、支撑绳、减压环等结构。减压环是迄今为止所能实现的最简单而有效的消能元件。系统构成见图 2。25.2 SNS 柔性防护系统分类与选型布置（1）SNS 主

34、动防护系统分类主动防护系统按其防护功能、防护能力和结构形式的不同分为 2 类 9 种形式( 见表 1) 。该系统以坡面锚固形式和固定方式作为基本的选型设计。（2） SNS 被动防护系统分类被动防护系统根据其防护能量和结构形式的不同分为4 类11个级别(详见图3)。2.5.3 SNS 主动防护系统的选型与布置当通过经济技术比较确定采用主动防护系统后，进一步的设计工作就是根据现场条件和防护要求设计确定不同的系统型号和布置参数，并由此进行相应的材料配置。其具体的选型可根据表 1 进行。其基本原则是: 当危石块径较大(一般超过 30 cm) 或落石块径小于 30 cm 但数量较多时，应采用带钢丝绳网的

35、主动防护系统，在此基础上，若坡面还存在小粒径危石或有抑制水土流失要求时，还应增加一层格栅网; 而对危石块径较小或目的在于抑制水土流失的坡面，则宜采用格栅网系统。当对坡面有加固要求即需要抑制崩塌落石的发生时，应采用系统锚固的具有加固作用的主动防护系统，并根据现场条件和防护及环境要求，设计考虑绿化措施; 而在允许崩塌落石发生但需限制其运动范围时，则可采用不具加固作用的主动防护系统( 主 被动防护系统) 。柔性网与危石或坡面间依靠锚杆来实现力的传递，因此锚固设计极为重要。2.5.4 SNS 被动防护系统的选型与布置不同型号被动防护系统设计选型的主要依据是: 落石弹跳高度和落石动能。这些参数可根据条件

36、通过理论模拟计算、现场试验或经验确定，并由此选择系统的防护能级和高度25。由于崩塌落石的复杂性和随机性，所有方法确定的落石运动参数都不可能是精确的，因此设计选型存在一定的风险，要降低这种风险，就必须通过增加投资来提高防护水平，这就存在一个既节省投资又能将风险降至最低的经验确定问题，即寻求一个最佳平衡点的问题。2.5.5 SNS 柔性防护施工要点（1） SNS 主动防护施工工序坡面清理搭设坡面脚手架定锚孔钻凿锚孔杆安装与注浆铺挂格栅网锚杆浆体养护支撑绳安装与张拉钢绳网铺挂与缝合。（2） SNS 被动防护施工工序锚杆及基座定位基坑开挖与混凝土灌注锚杆造孔与安装注浆钢柱、拉锚绳、减压环安装与调试支撑

37、绳、减压环安装与调试钢绳网的铺挂与缝合格栅网的铺挂。2.5.6 SNS 柔性防护技术若干问题的实践与讨论（1）SNS 柔性防护系统的有效寿命SNS 柔性防护的有效寿命是所有业主和工程技术人员最为关心的问题，因此在 SNS 柔性防护的主要构件钢丝绳锚杆、纵横向支撑绳、钢丝绳网和缝合绳均采用钢丝强度不小于 1 770 MPa 的高强度绳，并采用( 含 SNS 所有产品和构件) 不低于 AB 级的热镀锌进行防腐处理，从而确保防护系统的有效寿命达 50 年26。（2） SNS 防护系统边坡防排水问题(1) 护面结构与坡面的粘结强度难以保证。(2) 即使完工初期防护体与坡面能实现良好的粘结，但随着水的渗

38、入和分离作用，护面层最终可能成为与坡面分离的“覆盖壳”，从而可能因局部荷载或位移而破坏，逐渐削弱或丧失防护功能。( 3) 在隔离地表水下渗方面，封闭体系的作用只是相对的。地表水完全可以从未封闭的临近区域以地下水的形式进入封闭防护区域。而且由于地下水的原始自然排泄通道被封隔破坏，一旦封闭结构中预设的排水孔存在施工质量问题或被地下水携带物所堵塞，将导致坡体内地下水压力增高从而恶化边坡稳定性或导致封闭式护坡结构的破坏。2.5.7 SNS 柔性防护工程的成功应用与展望(1) 充分利用柔性材料的易铺展性和高防冲击能力，通过系统的开发和大量的现场试验形成了适应各类坡面地质灾防护的系统标准化和最优化，并便于

39、工程质量控制和工程量的准确计量。(2) 充分利用高强金属材料的质轻和易加工的特点来实现系统的轻型化、部件的工厂化生产和积木式部件安装，以最短的工期和较少的劳动力来实现施工安装和维护的简单快捷化，并最大限度地适应各种复杂的地形地貌环境，避免或尽可能降低因开挖所造成的环境破坏和对边坡稳定性的危害，以及其他作业和周边交通设施及构建筑物的正常运营的干扰，可以同步或超前于土石方主体开挖工程的施工，既能实现逆作法施工或平行作业;(3) 充分利用系统的开放性来减少系统的视觉干扰和保护原有植被及其生长条件，并给实施人工绿化提供了可能，以利用植物根系的护坡加固作用和绿色植物的环境绿化美化功能，将工程治理与环境保

40、护和改造融为一体; 可以实现该技术与厚层基材( TBS) 植被护坡、液力喷播等边坡绿化技术完美结合，从而实现对边坡的防护和美化27。(4) 该技术与预应力长锚杆、锚索等加固技术的联合应用，对各类人工和非人工高陡边坡的加固作用显著，并具有较好的经济性。综上所述，SNS 柔性防护技术正在悄悄地引导着边坡防护技术的革新和转变，并必将在边坡防护中占有重要位置28。2.6 植物护坡2.6.1植物护坡的好处植被护坡是利用植被固土的原理来稳定岩土边坡，美化生态环境的一种新技术，是涉及岩土工程、恢复生态学、植物学、土壤肥料学等多学科于一体的综合工程技术29。植被护坡技术主要是指利用植被涵水固土的原理稳定岩土边

41、坡坡面，同时美化生态环境的一种新技术，是涉及岩土工程、恢复生态学、植物学、土壤肥料学等多学科于一体的综合边坡绿色防护技术。当前，伴随着西部大开发步伐的加快，将会出现更多山体开挖，产生更严重的生态环境破坏问题。因此，植被护坡工程技术的研究与应用是再造我国良好生态环境、建设绿色通道、保证交通要道畅通的迫切需要。2.6.2植被护坡机理一、植被护坡的力学效应(1)浅根的加筋作用。浅根主要是指草本植物根系和乔灌类植物侧根，这些根系在土中盘根错节，使边坡土体成为土与草根的复合材料30。草根可视为带预应力的三维加筋材料使土体强度提高。浅根一般视为直径小于 1mm 的须根，在通常情况下，含根土层可理解为一个连

42、续的且具有增强了土的抗剪强度的根土复合层。土壤与植物根系之间相互作用可以分为三种类型：附着粘结型根土作用：此类型是由于土壤和根之间的有机胶质、粘液及毛细作用而产生的，根土粘合键比较弱，易受根土的相对移动破坏。摩擦型根土作用：它是由根所受的土壤压力和两者之间的相对运动引起的，这种类型的粘合作用强度较大，存在最普遍，在多数情况下，所需计算、研究的根土粘合作用属于摩擦型。按照现代摩擦理论，当根土相对移动时，接触面上的分子引力阻碍根土相对移动，这就是摩擦型根土粘合键的微观实质。剪切型根土作用：在根系盘结的范围内，边坡土体可看作由土和根系组成的三维的根土复合材料，根系如同纤维的作用，因此可按加筋土原理来

43、分析边坡土体的应力状态，即把土中的根分布视为加筋纤维的分布31。加筋结构可看作各向异性的复合材料。(2)深根的锚固作用。深根是指乔灌类植物的垂直根系，其穿过坡体浅层的松散风化层，锚固到深处较稳定的岩土层上，起到预应力锚杆的作用。禾木、豆科植物和小灌木在地下0.751.5m 深处有明显的土壤加强作用。其锚固作用机理主要集中为悬吊作用、组合梁作用、挤压加固作用及围岩强度强化理论等。锚杆支护作用的实质是改善锚固区岩体力学参数，强化锚固区围岩强度。2.6.3 植被护坡的水文效应(1)植被的降雨截流作用。植被的降雨截流功能主要通过茎叶来实现的，一部分降雨直接被植被的茎叶暂时存贮在其中，重新蒸发到大气中;

44、另一部分流经茎叶形成二次降雨，落到坡面。对降雨截留的研究中，就把降雨量分为林外降雨量和林内降雨量，通过其差额来对降雨截留量进行衡量。当降雨较大或时间较长存在林内降雨时，下层的草本类植物又起到截留作用。(2) 植被的消弱溅蚀作用。降下的雨水高速冲击土壤表面，使土壤颗粒崩解散离，产生溅蚀作用，它是水蚀的一种重要形式。裸露的表土在雨滴力量的打击下，土壤结构即遭破坏，发生分离、破裂、位移并溅起，土粒能被溅至 50cm 高及1.5m 之远。溅起的土粒落在坡面时，土粒总是向坡下方向移动，一场暴雨能将裸露坡地的土壤飞溅达 240t/hm2之多，其中很多土粒随径流流失。植被能拦截高速落下的雨滴，通过地上茎叶的

45、缓冲作用，消耗雨滴大量的动能，当植被系统旺盛并分配合理时，可明显削弱甚至消除雨滴的溅蚀。(3)植被的抑制径流作用。地表径流集中是坡面土体的冲蚀主要动力，土体冲蚀的强弱取决于径流流速的大小、径流所具有的能量，抑制地表径流主要是通过草本植被来实现的。草本植物分蘖多，丛状生长，能有效地分散、减弱径流。草丛的根、茎、叶在固结土颗粒防止冲蚀的同时，还能有效地过滤径流中的土粒等沉淀物。因此，覆盖的草本植物使径流减小，流速减缓，冲刷能力降低，从而使土体冲蚀减弱。2.6.4 植被护坡的环境效应恢复被破坏的生态环境。边坡植物的存在为各种小物、微生物的生存繁殖提供了有利的环境，完整的生物链逐渐形成，被破坏的环境也

46、慢慢地恢复到原始的自然环境。降低噪声、光污染，保证行车安全32。交通工程应用植被护坡，因植被能吸收刺耳的声音，多方位反射太阳光线及车辆光线，而降低噪声和强光对行人及驾驶员的辐射干扰，减轻和消除大脑眼睛的疲劳，提高路标、警示牌的可见度，让驾驶者轻松愉快地驾车，保证行车安全。促进有机污染物的降解，净化大气、调节小气候。来自大气、雨水及汽车等交通工具的废气，以及排放的废水、使用的农药、杀虫剂等，都含有大量的有机污染物，由于环境中的有机污染物种类繁多，成分复杂，因此，仅靠传统的微生物来消除有机污染物是很困难的。而植物却具有修复功能，能降低环境负荷及污染循环，达到净化大气的作用。2.6.5植被护坡在边坡

47、防护工程中的研究应用植被护坡形成一门学科，一般把植被护坡定义为：“用活的植物，单独用植物或者植物与土木工程和非生命的植物材料相结合，以减轻坡面的不稳定性和侵蚀”。植被护坡的实践却是历史久远，最初植被护坡主要用于河堤的护岸及荒山的治理33。（1）铺草皮护坡铺草皮是较常用的一种护坡绿化技术，是将培育的生长优良健壮的草坪，用平板铲或起草皮机铲起，运至需绿化的坡面，按照一定的大小规格重新铺植，使坡面迅速形成草坪的护坡绿化技术。（2）植生带护坡植生带是采用专用机械设备，依据特定的生产工艺，把草种、肥料、保水剂等按一定的密度定植在可自然降解的无纺布或其它材料上，并经过机器的滚压和针刺的复合定位工序，形成的

48、一定规格的产品。植生带建植草坪，是草坪建植中的一项新技术。（3） 液压喷播植草护坡液压喷播植草是将草种、木纤维、保水剂、粘合剂、肥料、染色剂等与水的混合物通过专用喷播机喷射到预定区域建植草坪的高效绿化技术34。由于喷出的含有草种的粘性悬浊液，具有很强的附着力和明显的颜色，喷射时不遗漏、不重复，可以均匀地将草种喷播到目的位置。在良好的保湿条件下，草种能迅速萌芽，快速发育成为新的草坪。因此，液压喷播植草是一种高速度、高质量和现代化的绿化技术。（4） 三维植被网护坡三维植被网，亦称固土网垫，是以热塑性树脂为原料，经挤出、拉伸等工序形成相互缠绕，在接点上相互熔合，底部为高模量基础层的三维立体结构网垫、

49、三维植网的基础层由13 层经双向拉伸处理后得到的均匀的方形网格组成，拉伸后的方形网格质轻、丝细且均匀，具有很好的适应坡面变化的贴伏性能；三维植被网的上部为 13 层网包层，上下两层第 10 期（总第150期）结构的复合即形成三维植被网垫。（5） 香根草篱护坡香根草篱护坡是在坡面上按一定间距并大致沿等高密植香根草带，依靠香根草的植被覆盖及其根系的力学加固防护边坡的技术。香根草具有适应性广、易繁殖、根系发达、耐早、耐湿、耐痔薄等特性，因此成为保持水土流失、固土护坡的首推环保植物，在水土保持、固土护坡等方面具有广泛的应用价值。（6） 挖沟植草护坡挖沟植草护坡是指在坡面上按一定的行距人工开挖楔形沟，在

50、沟内回填改良客土，并铺设三维植被网（或土工网、上工格栅），然后进行喷播绿化的一种护坡技术35。与传统的沟播或穴播植草不同，挖沟植草是传统沟播、三维植被网和液压喷播三种植草护坡方法的有机结合，充分发挥了三者的优点，实现了优势互补。新技术的搜索未完待续1.沈婉婷, 边坡加固技术. 广东建材, 2010(08): p. 92-95.2.李富梅, 浅谈边坡加固与防护. 科技风, 2014(16): p. 254.3.孙学毅, 边坡加固机理探讨. 岩石力学与工程学报, 2004(16): p. 2818-2823.4.钱小强 and 邓军, 边坡加固的优化设计研究. 山西建筑, 2007(35): p. 133-134.5.韩斌, et al., 复杂破碎露天边坡的综合加固技术. 中南大学学报(自然科学版), 2013(02): p. 772-777.6.郭辉, 边坡加固与防护综述. 科技信息, 2014(15): p. 245-246.7.林熠钿, 张国祥, and 聂勇, 树根桩化学灌浆配合土钉墙在边坡加固中的应用. 岩土