格构加固边坡的设计与施工

第7章格构加固边坡的设计与施工本章重点格构的特点和适用范围格构的结构型式及其布置边坡格构加固设计格构的施工

§7．1概述

§7．1．1格构的作用、特点及适用条件

格构加固技术是利用浆砌块石、现浇钢筋混凝土或预制预应力混凝土进行边坡坡面防护，并利用锚杆或锚索加以固定的一种边坡加固技术。格构技术一般与公路环境美化相结合，利用框格护坡，同时在框格之内种植花草可以达到极其美观的效果。这种技术山区高速公路中高陡边坡加固中被广泛采用，其护坡达到既美观又安全的良好效果。 格构的主要作用是将边坡坡体的剩余下滑力或土压力、岩石压力分配给格构结点处的锚杆或锚索，然后通过锚索传递给稳定地层，从而使边坡坡体在由锚杆或锚索提供的锚固力的作用下处于稳定状态。因此就格构本身来讲仅仅是一种传力结构，而加固的抗滑力主要由格构结点处的锚杆或锚索提供。一般提及到的格构加固技术是一种广义的术语，它包含了格构本身和锚杆(索)两部分。

边坡格构加固技术具有布置灵活、格构形式多样、截面调整方便、与坡面密贴、可随坡就势等显著优点。并且框格内视情况可挂网(钢筋网、铁丝网或土工网)、植草、喷射混凝土进行防护，也可用现浇混凝土(钢筋混凝土或素泥凝土)板进行加固。 根据格构的特点和作用，格构加固技术特别适用于坡度较陡、坡体岩土均匀且较坚硬的公路边坡或公路滑坡。但应当注意，对于不同稳定性的边坡应采用不同的格构形式和锚固形式的组合进行加固或坡面防护。例如，当边坡定性好，但因前缘表层开挖失稳出现塌滑时，可采用浆砌块石格构护坡，并用锚杆锚固；如果边坡稳定性差，可用现浇钢筋混凝土格构加锚杆(索)进行加固；而对于稳定性差、下滑力大的滑坡，可用现浇钢筋混凝土格构加预应力锚杆(索)进行加固。

§7．1．2格构的结构型式及其布置

根据格构采用的材料不同，格构可分为浆砌块石格构、现浇钢筋混凝土格构和预制预应力混凝土格构(又称PC格构)。其中PC格构在日本应用较为广泛，并有较为完善的设计施工规范；目前我国在边坡工程中主要使用浆砌块石和现浇钢筋混凝土格构，格构的常用型式有4种： 1)方型：指顺边坡倾向和沿边坡走向设置方格状格构(如图7．1所示)。 2)菱型：沿平整边坡坡面斜向设置格构(如图7．2所示)。 3)人字型：按顺边坡倾向设置浆砌块石条带，沿条带之间向上设置人字型浆砌块石拱或钢筋混凝土(如图7．3所示)。 4)弧型：按顺边坡倾向设置浆砌块石或钢筋混凝土条带，沿条带之间向上设置弧型浆砌块石拱或钢筋混凝土(如图7．4所示)。§7．2边坡格构加固设计§7．2．1格构加固设计的一般要求

格构设计必须充分考虑工程的服务期限，可按照50～80年服务期进行设计。设计之前，应在调查、收集、分析原有地形、地质资料的基础上，进行详细工程地质勘察，进行现场钻探和各种试验，搞清楚地质体的强度、渗透性、断层和节理的形态与产状，以及边坡的环境地质条件；并对边坡稳定系数进行计算，作为设计的依据。边坡设计荷载应包括边坡体自重、静水压力、渗透压力、孔隙水压力、地震力等。对于整体稳定性好，并满足设计安全系数要求的边坡，可采用浆砌块石格构进行护坡。采用经验类比法进行设计，坡度一般不大于35°，即1∶1.7。当边坡高度超过30m时，须设马道放坡，马道宽1.5～3.0m，如图7．5所示。

对于整体稳定性好，但前缘出现溜滑或坍滑的公路滑坡，或坡度大于35°的高陡边坡，宜采用现浇钢筋混凝土格构进行护坡，并采用锚杆进行加固。采用经验类比和极限平衡法相结合的方法进行设计。锚杆须穿过潜在滑面1．5～2．0m，且采用全粘结灌浆。 对于整体稳定性差，且前沿坡面须防护和美化的滑坡，宜采用现浇钢筋混凝土格构与预应力锚索进行防护。而对于整体稳定性差、滑坡推力过大，且前沿坡面须防护和美化的滑坡，宜采用预制预应力钢筋混凝土格构与预应力锚索进行防护。§7．2．2锚固荷载的计算

对于采用格构加固的高陡边坡设计，首要的问题是计算锚固荷载；边坡在设计所提供的锚固荷载的作用下应处于稳定，并且稳定性系数应达到规范要求(对于一级和高速公路1．2～1．3，二级及以下等级公路l．1～1．2)。通常情况下，计算锚固荷载应根据边坡的破坏类型确定计算方法。对于无连续滑动面的直立或近直立的边坡，在采用锚杆(索)挡墙加固时，可以采用土压力理论计算土压力或岩石压力，然后确定锚固荷载，这类问题在挡土墙设计中有详细介绍。而对于具有连续的潜在滑动面的边坡，采用条分法稳定性进行锚固荷载反算。

§7．2．3格构的结构设计与计算 根据计算求得的锚固荷载和边坡实际情况，确定锚索分布及不同高度的锚索设计锚固力，然后计算格构的内力。为了方便，将两个锚固点之间的格构梁简化为一个简支梁来计算其内力，简化模型如图7．8所示。 严格地讲，简化模型梁上的分布荷载应根据相应格构所处边坡位置上的岩土压力和设计锚固力确定，但对于某些边坡的岩土压力分布极其复杂，因此通常按最不利原则，用锚索的最大设计荷载T近似计算分布荷载P，即：

(7.5)式中：l——两锚索之间格构梁的长度； T1，T2——格构梁两端锚索的设计荷载(T1≥T2)。 如果T1=T2=T，则格构梁上的荷载均匀分布，有 p1=p2=p=T/l(7.6) 为了保证锚索在超张拉或边坡变形过程中格构梁的安全性，在设计计算时，常将T1，T2乘以1．5的系数或直接采用锚索的极限荷载代入上式中进行计算。 按上述计算求得格构梁的荷载后，便可计算格构梁的内力，并按受弯构件考虑来验算格构梁的强度和进行配筋计算。假设计算获得的格构梁的最大弯矩为，截面尺寸为：b，h；截面相对受压高度为，截面有效高度为h0，混凝土安全系数γc=1．25，钢筋安全系数γs=1．25；计算步骤如下：①计算最大配筋率；最小配筋率为。②验算双筋的可能性： 如果，按单筋截面进行设计；否则按双筋截面进行设计。③单面配筋计算： 受压区高度： 配筋截面积： 配筋率：，配筋率应满足要求。④配筋：纵向受力钢筋按计算设置，构造筋按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》要求设置。§7．2．4格构的构造要求1．浆砌块石格构 浆砌块石格构可分为方型、菱型、人字型和弧型四种型式。各种型式格构水平间距均应小于3．0m。浆砌块石断面设计以类比法为主，采用的断面高×宽一般不小于300mm×200mm。浆砌块石格构边坡坡面应平整，坡度一般小于35°。为了保证格构的稳定性，可根据岩土体结构和强度在格构节点设置锚杆，长度一般3～5m，全粘结灌浆。若岩土体较为破碎和易溜滑时，可采用锚管加固，全粘结灌浆，注浆压力一般为0．5～1．0MPa。2．现浇钢筋混凝土格构 现浇钢筋混凝土格构同样有方型、菱型、人字型和弧型四种型式。方型和菱型格构水平间距均应小于5．0m，人字型和弧型格构水平间距均应小于4．5m。钢筋混凝土格构断面设计应采用简支梁法进行弯矩计算，并采用类比法校核。候一般喝断面宅高×叫宽不赖小于歼30里0m盼m×元25算0m片m。祥格构捞纵向换钢筋堆应采题用φ俩14辽以上展直径让的Ⅱ病级螺烟纹钢钓筋，总箍筋鲁应采烟用φ瞎6以录上直口径的季钢筋妈。格啄构混委凝土萄强度蚕等级讯不应送低于邪C2晃5。现浇头钢筋挺混凝致土格展构护楼坡的蛾坡面肺应平绸整，胳坡度中一般洗不大垂于7踢0°仗。当布边坡尼高于电30预m时栗，应培设置障马道积。为辽了保盆证格行构护刷坡的傍稳定蚀性，垫根据尺岩土素体结杠构和船强度伐在格尽构节贯点设怜置锚滩杆。班锚杆品应采亚用φ禁25艺～4让0直膀径的塞Ⅱ级忘螺纹虏钢加胳工，脖长度掀一般块4m渣以上拣，全坐粘结怎灌浆英，并们与格盆构钢括筋笼允点焊督连接拖。若损岩土战体较陈为破部碎和践易溜酱滑时疼，可梳采用亦锚管奶加固司，锚绘管用从φ5栗0架上管加换工，伶全粘师结灌战浆，锯注浆符压力侄一般厕为0底.5泪～1腹.0晨MP汇a，拉同样净应与扩格构建钢筋利笼点窃焊连茧接。病φ5颂0架伴管设咳计拉柳拔力臂可取互为1胜00奶～1鸽40敢kN壳。锚滔杆(坡管)饺均应困穿过忌潜在原滑动螺面。恩如果戏是整共体稳辟定性辰差或辟下滑军力较洲大的侄滑坡敬时，辫应采基用预忍应力侵锚索邪进行牧加固播。不论桌是浆婆砌块集石格赠构还摔是现黎浇钢优筋混狸凝土贞格构鸭，均重应每汗隔1劳0～怜25让m宽佩度设进置伸虏缩缝泪，缝体宽2闹～3蒜cm思，填黄塞沥直青麻繁筋或朱沥青谅木板宅。同滥时为助了美负化环伴境和窗防护纳表层暖边坡喇，在驼格构晌间应杂培土绒和植纤草。§7至．3伯格构少的施义工§7之．3洋．1途浆砌嫌块石擦格构占的施睬工要脆点1)厌浆砌拒块石雨格构瞧应嵌慕置于税边坡棍中，歇嵌置吉深度芒大于斜格构油截面写高度轿的2物／3宁。2)叉浆砌挡块石防格构帽护坡膝坡面虽应平凭整、来密实跟，无昌表层低溜滑貌体和丹蠕滑赶体。3)著格构渔可采朝用毛叔石或殃条石侵，但亩毛石浮最小宵厚度赤应大扇于1街50紫mm授，强知度应概大于晚Mu扒30差，用霉水泥穗砂浆谊浆砌释，砂铅浆强饿度不庸应低鸡于M捧7.翠5。4)容格构前每隔渡l0臂～2颜5m茶宽度炮设置添伸缩驼缝，阴缝宽数2～炉3c银m，厅填塞建沥青使麻筋秒或沥好青木棵板。§7睁．3握．2芽现浇坟钢筋悼混凝祝土格乱构的堪施工钟要点1)触钢筋悠混凝流土格坦构可桂嵌置敲于边天坡中决或上五覆在兔边坡舱上。2)守钢筋句混凝泥土格岸构护月坡坡粪面应本平整粉、夯明实。需无溜朋滑体睁、蠕率滑体躺和松滔动岩财块。3)监用于筋浇注捧格构梅的钢紧筋应仙专门遵建库吨堆放眨，避棉免污步染和纲锈蚀翁；水剧泥一苦般使仍用4国25博#普伍通硅讯酸盐慈水泥厨，避筛免使扇用受敲潮和夜过期能水泥首；砂报石料积的杂异质和想有机探质的羊含量引应符爪合《侧混凝呼土结翻构工蛛程施谋工及锻验收朋规范谜》(女GB虫J5掩02备04讯—9席2)弟的有凉关规逃定。4)臣应对专边坡经开挖洒的岩手性及习结构贺进行免编录刮和综园合分驳析，育将开瞧挖的潜岩性仆与设世计对暖比，解出入乞较大余时，虾应进胖行变柴更处候埋。5)等开挖选的弃软渣应毯按设隐计的过要求烂堆放虫，不拢得造欺成次控生灾患害。§7稀．4远国外渡格构蜂加固奏技术矿简介前述用格构掩加固蒸技术闹主要石是针筹对我滴国边侧坡工鞠程中捆常用仔的浆能砌块坑石格株构和候现浇气钢筋候混凝勇土格仙构。链下面烘简要搭介绍宴在日须本广惑泛应母用的柄PC铺格构似加固呆技术车和Q也S格键构加浴固技枣术。§7蒸．4坡．1喉PC摔格构章加固归技术之简介PC蓝(P婶re旬st烟re贞ss跑C绕on转cr宜et粘e任Fr认am缸e杆An者ch腿or浙M笼et杯ho由d)穷格构撇加固炎技术漏是从疑锚固申技术欠发展阿起来妻的，连它是庸由预纲制预毅应力感混凝迁土框嗓架和偏灌浆炼锚索陆组成帜，它庸将传脚统的师现浇幼四菱叨锥台默式锚困墩结贤构改横为预息制预毒应力肾混凝犹土构探件，酷其加撑固机易理是材：锚做固力予通过惧预制估预应工力混刘凝土上构件编传递付给边臭坡面北，从赴而保杂持边扫坡的怜稳定薪。该顷方法珠在日插本推泛广已携有十瞎年的港历史梯，成肾立了假PC喂协会念，经毛过P序C协趟会会进员的阁不断选开发毯与改县良，秤已有思多种悉型号篇规格奴可供豆选择舅。P舱C格况构加独固技荣术有武较为熔完善迟的设雨计施味工规庆范，丙实现依了标骑准化芳和系忆列化谨，在这日本依的许倦多重筐要工锈程中娱得到碌了应榨用。§7尿．4营．2蜻QS际格构傅加固世技术链简介QS声(Q粉ui组ck倒&母S氏tr诸on泰g)废格构你加固蜡技术获是指瓜用一贝种在均工厂除中预棚先组醒装好首的可勿折叠誉式钢沙筋笼箩，组笑装在卷坡面廉上之紫后，辞在钢侵筋笼讨中喷船射混酬凝土矛，从士而在袭坡面浪上形股成钢巷筋混著凝土答框架脸的一浩种加钳固方艳法。总该技绢术无局论在协现场波的施牢工性慕能还橡是在遍构造夺强度厦上都熄具有袋明显筛的优抢势。壳在急秀倾斜敬的坡示面上灾架设津箍筋巴是十牵分困仔难的杯，而骆