黄河勘测规划设计有限公司 河南郑州 450003
摘要:结合青藏地区覆盖层边坡的地质特性，提出高原地区覆盖层边坡处置思路，从设计和施工角度系统分析了多种加固措施对于厚覆盖层边坡的适用性，阐述了锚管复合结构的作用机理。并应用在某大型水利工程大坝坝肩、场内交通路堑覆盖层边坡的处置中，加固效果良好经济性能高，可为高寒高海拔地区同类似边坡工程处置提供有意义的参考。
关键词:覆盖层边坡；加固措施；锚管注浆；格构梁；
0 引言
高寒高海拔地区边坡工程中的厚覆盖层边坡，采用传统的开挖减载防护，存在生态植被恢复困难，不利于水土保持，同时在水利及公路工程中，受地形及建筑物布置的制约，厚覆盖层边坡设计中，为减少对堆积体的扰动，陡坡开挖厚进行坡脚防护，在工程普遍采用。
本文将从设计及施工角度分析，各种加固措施在厚覆盖层堆积体边坡种的适用性，并着重阐述锚管复合结构的作用机理，以及锚管格构的设计与实施，该加固措施成功应用于某水利工程大坝坝肩厚覆盖层边坡边坡的治理。
1 高原地区覆盖层边坡特性
覆盖层是由于地质构造作用形成的基岩之上的堆积物、沉降物。青藏高原地区经崩坡积形成的覆盖层边坡，整体天然坡度陡、覆盖深厚、植被系统脆弱，生态恢复缓慢。从堆积体形态上分布高差大，覆盖厚度后缘薄、前端厚、中部陡峭；按覆盖层边坡的组成物质分为坡积碎石夹土型、冲、洪积的砾石、块石夹泥型。从地质上分析覆盖层边坡具有结构松散、透水性强、抗变形能力弱等特性。
2 加固措施研究
深厚覆盖层边坡按照传统方式进行削坡，开挖方量巨大，处理施工工期长。根据厚覆盖层边坡特点，采取陡开挖、强固脚的边坡处置方案，在满足工程建筑物布置，以较陡坡度进行小范围开挖，减少了对边坡的扰动，边坡处理范围和生态恢复范围更小，在技术经济上更加合理的加固方案。下文对适用于覆盖层边坡的加固方式进行了比较优选。
2.1 系统锚喷加固
采用锚喷系统支护对覆盖层上的人工边坡进行加固方案，锚杆采用全长粘结型水泥砂浆锚杆作为加固措施，对于松散结构的堆积体边坡，单根吸浆量大，常出现低灌浆压力，浆液渗出的状况，锚杆达不到锚固效果；采用自钻式注浆锚杆，虽然施工方便，但浆液扩散范围较小，仅能将锚杆端头部位进行固结，浆液体只能锚杆头部，形成一个点，属于端头锚固型锚杆，其锚固力小，造价较高。在支护施工难度方面，覆盖层边坡根据崩积坡积物的物质来源差异，可能存在大块石，砂浆锚杆钻孔成孔困难，常出现卡钻、塌孔现象。
根据实际工程数据对比，砂浆锚杆和自钻式注浆锚杆的锚固力均不理想，单根锚杆抗拔力达不到岩质边坡的60%，依据传统的极限平衡抗滑稳定分析上计算理论，锚杆系统支护应用在覆盖层边坡上，对边坡整体稳定性提高的加固效果弱，性价比不高。
2.2抗滑桩加固
抗滑桩方案覆盖层边坡加固，包括锚索抗滑桩、抗滑桩挡土板结合等形式。桩身位于覆盖层上，覆盖层深度较厚，桩身长度大，根据抗滑桩在堆积体上的支档位置不同，经稳定计算确定入岩的深度不同，加锚索进行加固。其次抗滑桩可以解决覆盖成边坡的整体抗滑稳定问题，但对于多级覆盖边坡，存在不同滑动面，不能解决局部边坡失稳变形问题。最后，抗滑桩在山区高陡边坡上，受主体建筑物布置的影响，桩位布置困难，挖孔桩施工难度大。
2.3 锚索框格梁加固
锚索框格梁对覆盖层进行加固，锚索锚固于基岩上，对边坡进行深层加固，并在边坡浅层形成压力锥，框格梁通过锚索的作用，对浅层边坡压缩加固作用，结合框格梁形成了系统支护。锚索框格梁的形式还包括锚索框格梁以及锚索混凝土板结合的边坡加固方式。但是，目前在覆盖层边坡上采用锚索加固设的计理念存在诸多问题，锚索施工经验缺乏。
（1）在设计方面，在厚覆盖层中的设置的锚索，锚墩位移或变形引起预应力损失较多，加锚墩底面尺寸大，须增加联系梁；
（2）在施工方面，锚索穿越厚覆盖层锚入基岩，锚索设计长度达，要求造孔深度大，由于地层破碎、松散、孔壁易塌，钻进中必须采取护壁技术，如套管跟进、管钻、泥浆护壁等作业施工，但深部破碎岩体护壁仍困难，成孔效率低；锚索钻孔过程中振动、及钻孔用水对边坡的扰动，成为引起施工过程中边坡出现失稳不可忽略的因素；
（3）在工期费用方面，锚索框格梁施工程序繁琐，锚索施工、框格梁施工、张拉锁定，其加固周期长，发挥作用晚，对于下部建筑物施工影响大。
3 锚管复合结构加固机理
3.1锚管复合加固结构
复合结构是用锚管系统加固坡体，提高坡体参数，利用护坡技术防护坡面，将坡体和坡面防护融为一体，形成一种有效的复合抗滑护坡体系。坡面防护结合边坡地质，地下水等情况可采用钢筋混凝土格构梁、挂钢筋网喷混凝土、三维网植草，高次团粒等方式。
锚管设计根据覆盖层边坡中的物质组成及地质条件进行选用，锚管杆体材料可为钢管、角钢、型钢能具有一定强度的材料。锚管一般设置倒刺，形式如下图1，注浆可采用水泥灰浆、根据情况可加入水玻璃等材料，是将一定材料配制成浆液 ,用压送设备将其灌入地层或裂隙内使其扩散、胶凝或固化,以达到加固地层或防渗堵漏的目的。
将锚固夯入边坡后，采用相对薄壁的钢筋充当排水孔，从而达到排水孔的效果。
图1 钢管锚管结构图
3.2锚管加固机理
（1）支挡作用
微型桩框架布置在坡体上，穿过滑动面嵌入基岩成为锚固桩，从而对滑体产生支挡作用。
（2）抗滑作用
水泥浆液固结时，对于由碎石土、节理密集破碎岩体，卸荷破碎带组分松散堆积体边坡的钉入锚管，提高了锚固区岩土体的强度如弹性模量E、摩擦角φ、粘聚力c等参数.
（3）固结作用
通过水泥浆体的固结作用，使覆盖层岩土体密度加大，孔隙减少，减少了地表水的渗入，提高坡体的稳定性。
4 工程应用
4.1工程概况
某大型水利工程位于青甘交界峡谷入口处，属高寒高海拔地区。其坝址两岸为峡谷地形，大坝为混凝土重力坝，其左岸坝肩设计边坡最高达250m，左岸下游冲沟发育一条断层，受断层破碎带的影响，崩坡积形成深厚覆盖层堆积体，堆积体厚度10-30m，该段边坡位于堆积体上。边坡组成物质主要为碎石土、崩坡积块石和风积黄土，如下图。
图3 锚管格构梁复合结构支护设计图
其中锚管设计参数，锚管材料采用外径48mm、厚3.5mm的热轧无缝钢管；锚管管长度为6.0m，端部加工成封闭尖锥状,锥顶角30°～60°；注浆孔沿钢管周边对称布置，孔外设置钢管倒刺保护孔口；倒刺与钢管夹角20～30°，直径20mm, 壁厚同钢管，长度30～40mm。mm，壁厚同钢管，长度30～ 5 结语
从设计、施工、造价角度综合分析，锚管复合加固结构适用于高原地区厚覆盖层边坡，特别是土质或者土夹块石边坡。其应用形式灵活多样型，在后期的边坡治理方面可以进行推广应用，锚管施工成本造价较低工艺相对简单，经济适用性较高。锚管还可以通过焊接和套筒连接等方式加长，延伸覆盖层边坡的锚固深度，提高整理边坡的稳固能力。
通过在该水利工程大坝坝肩厚覆盖层边坡的中成功应用，为厚覆盖层边坡的处方式，为类似边坡工程处置提供经验。
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作者简介：贾超（1985.10-），男，籍贯河南郑州，工程师，从事水工结构设计
论文作者:贾超,高源
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/29
标签：锚固论文; 锚杆论文; 作用论文; 浆液论文; 结构论文; 基岩论文; 钢管论文; 《防护工程》2018年第35期论文;