边坡处治技术

摘要：随着基础建设的发展，在工程建设上涉及到越来越多的边坡问题。边坡防护已经成为工程建设所需解决的重要项目，因此边坡处治技术显得尤为重要。 关键词：边坡 处治技术 框架 锚索 工程实例 一、概述

边坡是自然或人工形成的斜坡，是人类工程活动中最基本的地质环境之一，也是工程建设中最常见的工程形式。随着我国基础建设的大力发展，在矿山、水利、交通等部门都涉及到大量的边坡问题，因此对边坡的正确认识，合理地选用处治技术，把边坡失稳造成的灾害降低到最低限度，是工程建设人员必须考虑的问题。

边坡是否稳定受多种因素的影响，主要有：(1)岩土性质的影响，包括岩土的坚硬程度、抗风化能力、抗软化能力、强度、组成、透水性等；(2)岩层的构造与结构的影响，表现在节理裂隙的发育程度及其分布规律、结构面的胶结情况、软弱面和破碎带的分布与边坡的关系、下伏岩土界面的形态以及坡向坡角等；(3)水文地质条件的影响，包括地下水的埋藏条件、地下水的流动及动态变化等；(4)地貌因素，如边坡的高度、坡度和形态等；(5)风化作用的影响，主要体现为风化作用将减弱岩土的强度，改变地下水的动态；(6)气候作用的影响，气候引起岩土风化速度、风化厚度以及岩石风化后的机械、化学变化，同时引起地下水(降水)作用的变化；(7)地震作用除了使岩土体增加下滑力外，还常常引起孔隙水压力的增加和岩土体的强度的降低；另外人类活动的开挖、填筑和堆载等人为因素同样可能造成边坡的失稳。 二、边坡处治技术的发展

边坡治理是一项技术复杂、施工困难的灾害防治工程。近年来，随着高速公路建设事业的迅速发展，以及大型重点工程项目的日益增多，边坡治理总是越来越突出。

在20世纪50年代，我国治理边坡主要采用地表排水、清方减载、填土反压、抗滑挡墙及浆砌片(块)石防护处治等措施。但工程实践经验证明，采用地表排水、清方减载、填土反压仅能使边坡暂时处于稳定状态，如果外界条件的发生改变，边坡仍然可能失稳。

20世纪60年代末期，我国在铁路建设中首次采用抗滑桩技术并获得成功。随后在成昆线、湘黔线、宝成线、川黔线等铁路建设中推广应用。抗滑桩技术的诞生，使一些难度较大的边坡工程问题的处理成为现实，由于它具有布置灵活、施工简单、对边坡扰动小、开挖断面小、圬工体积少、承载能力大、施工速度快等优点，在全国范围内迅速得到推广应用，并逐步

形成以抗滑桩支挡为主、结合清方减载、地表排水的边坡综合治理技术。

在20世纪80年代末期，由于锚固技术理论研究和凿岩机械突破性的发展，我国开始采用锚喷防护技术。锚喷技术的采用对高边坡提供了一种施工快速、简便、安全的处治防护手段，因此很快得到广泛采用。对于排水，人们也有了新的认识，主张以排水为主、结合抗滑桩、预应力锚索支挡综合整治。

在20世纪90年代，压力注浆加固手段及框架锚固结构越来越多地用于边坡处治，尤其是用于高边坡的处治防护工程中。它是一种边坡的深层加固处治技术，能解决边坡的深层加固及稳定性问题，达到根治边坡的目的，因而是一种极具广泛应用前景的高边坡处治技术。

三、框架预应力锚索加固技术

（1）框架预应力锚索加固技术的作用、特点及适用条件

框架是用毛石、卵石或顶制的空心砖在人工开挖的软质边坡面上，按正方形或菱形干砌或浆砌形成骨架，框架中间种草，以减少地表水对坡面的冲刷，减少水土流失，从而达到护坡和保护环境的目的，该方法在铁路、公路的边坡和路堤防护中已经得到广泛应用。

框架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。框架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。

框架的主要作用是将边坡坡体的剩余下滑力或土压力、岩石压力分配给框架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。因此就框架本身来讲仅仅是一种传力结构，而加固的抗滑力主要由框架结点处的锚杆或锚索提供。一般提及到的框架加固技术是一种广义的术语，它包含了框架本身和锚杆(索)两部分。

边坡框架加固技术具有布置灵活、框架形式多样、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。

根据框架的特点和作用，框架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框架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，可采用浆砌块石框架护坡，并用锚杆锚固；如果边坡稳定性差，可用现浇钢筋混凝

土框架加锚杆(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框架加预应力锚杆(索)进行加固；

所有这些锚杆(索)都必须穿过滑动面并使锚固段位于稳定可靠的地层中，方能起到阻滑的作用。

（2）框架的结构型式及其布置

根据框架采用的材料不同，框架可分为浆砌块石格构、现浇钢筋混凝土框架和预制预应力混凝土框架(又称PC框架)。其中PC框架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框架，框架的常用型式有4种：

1)方型：指顺边坡倾向和沿边坡走向设置方格状框架。框架水平间距对于浆砌块石框架应小于3．Om，对于现浇钢筋混凝土框架应小于5．Om。

2)菱型：沿平整边坡坡面斜向设置框架。框架间距对于浆砌块石格构应小于3．Om，对于现浇钢筋混凝土格构应小于5．Om。

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。框架横向或水平间距对于浆砌块石格构应小于3．Om，对于现浇钢筋混凝土框架应小于4．5m。

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。框架横向或水平间距对于浆砌块石框架应小于3．Om，对于现浇钢筋混凝土框架应小于4．5m。 （3） 框架的构造要求

1）浆砌块石框架

浆砌块石框架可分为方型、菱型、人字型和弧型四种型式。各种型式框架水平间距均应小于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。浆砌块石框架边坡坡面应平整，坡度一般小于35°。为了保证框架的稳定性，可根据岩土体结构和强度在框架节点设置锚杆，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）现浇钢筋混凝土框架

现浇钢筋混凝土框架同样有方型、菱型、人字型和弧型四种型式。方型和菱型框架水平间距均应小于5．0m，人字型和弧型框架水平间距均应小于4．5m。钢筋混凝土框架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。一般断面高×宽不小于300mm×

250mm。框架纵向钢筋应采用φ14以上直径的Ⅱ级螺纹钢筋，箍筋应采用φ6以上直径的钢筋。框架混凝土强度等级不应低于C25。

现浇钢筋混凝土框架护坡的坡面应平整，坡度一般不大于70°。当边坡高于30m时，应设置马道。为了保证格构护坡的稳定性，根据岩土体结构和强度在框架节点设置锚杆。锚杆应采用φ25～40直径的Ⅱ级螺纹钢加工，长度一般4m以上，全粘结灌浆，并与格构钢筋笼点焊连接。若岩土体较为破碎和易溜滑时，可采用锚管加固，锚管用φ50架管加工，全粘结灌浆，注浆压力一般为0．5～1．0MPa，同样应与框架钢筋笼点焊连接。φ50架管设计拉拔力可取为100～140kN。锚杆(管)均应穿过潜在滑动面。如果是整体稳定性差或下滑力较大的滑坡时，应采用预应力锚索进行加固。

不论是浆砌块石格构还是现浇钢筋混凝土框架，均应每隔10～25m宽度设置伸缩缝，缝宽

2～3cm，填塞沥青麻筋或沥青木板。同时为了美化环境和防护表层边坡，在框架间应培土和植草。 （4）框架的施工

1）浆砌块石框架的施工要点

①浆砌块石框架应嵌置于边坡中，嵌置深度大于框架截面高度的2／3。 ②浆砌块石框架护坡坡面应平整、密实，无表层溜滑体和蠕滑体。

③框架可采用毛石或条石，但毛石最小厚度应大于150mm，强度应大于Mu30，用水泥砂浆浆砌，砂浆强度不应低于M7．5。

④框架每隔l0～25m宽度设置伸缩缝，缝宽2～3cm，填塞沥青麻筋或沥青木板。 2）现浇钢筋混凝土框架的施工要点

①钢筋混凝土框架可嵌置于边坡中或上覆在边坡上。

②钢筋混凝土框架护坡坡面应平整、夯实。无溜滑体、蠕滑体和松动岩块。 ③用于浇注框架的钢筋应专门建库堆放，避免污染和锈蚀；水泥一般使用425#普通硅酸盐水泥，避免使用受潮和过期水泥；砂石料的杂质和有机质的含量应符合《混凝土结构工程施工及验收规范》(GBJ50204—92)的有关规定。

④应对边坡开挖的岩性及结构进行编录和综合分析，将开挖的岩性与设计对比，出入较大时，应进行变更处埋。

⑤开挖的弃渣应按设计的要求堆放，不得造成次生灾害。

四、工程案例

某高速公路项目有2处路堑边坡（岩质）超过或者接近30米，分别为ZK74+432～ZK74+570段和YK74+492～YK74+595段。其中ZK74+432～ZK74+570段，边坡7级，最大边坡高度57.6m；YK74+492～YK74+595段，边坡5级，最大边坡高度38.6m。这两段均为过顶挖方段，处于构造剥蚀低山貌区，地形起伏变化大，相对高差约30~75m,山坡上植被较发育，均为深挖路基段。路段表层为3.0m碎石覆盖，下伏中风化花岗岩，粒状结构，块状构造，节理裂隙发育，岩芯破碎呈碎块状、短柱状。

为确保路基稳定，这两段均采用阶梯式分级开挖，边坡破率采用1:0.75~1:1.0，同时采用框架预应力锚杆防护。

设计采用现浇钢筋混凝土框架，框架嵌入岩面内20cm，框架基础先铺垫5cm厚混凝土垫层，再进行钢筋的制作和安装。预应力锚索采用270级高强低松弛钢绞及OVM15型锚具，钢绞线采用工厂制作的无粘结钢绞线。锚索注浆采用自孔底向上反压浆施工，孔口作适当封堵并留排气孔：注浆材料为水泥砂浆，水灰比0.4~0.45，灰砂比1:1，砂浆强度不小于30MPa，注浆压力不低于0.5MPa。锚索钻孔采用风动干钻施工法。 五、结论

目前可供采用的边坡加固措施很多，有削坡减载技术、排水与截水措施、锚固措施、混凝土抗剪结构措施、支挡措施、压坡措施以及植物框格护坡、护面等，在边坡治理工程中强调多措施综合治理的原则，以加强边坡的稳定性。然而随着工程建设规模的不断增大，边坡高度增高，复杂性增大，对边坡的处治技术要求也越来越高。如采矿边坡可达300～500m，在新西兰已达1000m；举世瞩目的长江三峡工程，其双线连续五级船闸是世界上规模最大的船闸，位于山顶劈岭下切的岩槽中，土石方开挖量达3700万立方米，形成的花岗岩体高边坡高度达l70多米，且下部为50～60m的直立岩墙，在边坡加固中仅锚杆用量就达18万多根。可以预见，随着科学技术的发展，边坡处治技术将得到进一步的发展，并逐步走向完善。 参考文献：

1 魏勇幸、杨建国.边坡地质灾害防治技术综述，路基工程. 2000 2 胡石友．新型框格护坡的设计与实践．地质灾害与环境保护． 2000

3 徐祯祥．软弱破碎岩体条件下的高边坡治理技术〃岩土锚田技术的新进展．北京：人民交通出版社．2000

4 胡柳清，边坡稳定性研究及其发展趋势，矿山研究与开发. 2000

5 顾金才等．预应力锚索内锚固段受力特点现场试验研究〃岩土锚固新技术．北京：人民交通出版社，2000