湖南城建职业技术学院
摘要：本文结合工程实例，在工程地质状况和边坡稳定性分析验算的基础上，锚索预应力通过地梁传递给被加固的岩土体 ,其传递方式在垂直于地梁轴线的平面内是以梁轴线与该平面的交点为端点的近似橢圆的等值面形式由内向外呈逐渐衰减趋势分布的. 藉此证明预应力锚索 - 地梁结构在山区高速公路岩体边坡中是一种可靠的处理技术。
关键词：山区高速 公路岩体 边坡稳定性 处理技术
引言
随着公路等级的提高与大量山区高等级公路的修建，为满足公路的较高线形标准要求，路基的高填深挖路段数量越来越多。在山区公路建设中，填土高度在20m以上的路基较为常见，高填方路基边坡稳定性问题的研究对山区公路建设具有十分重要的意义。也可能给工程竣工后正常运营留下安全隐患。为了满足安全可靠和经济合理的双重目标，对高边坡做深入的工程地质分析和对其治理工程方案的慎重选择显得非常重要。
1.工程概况
本文结合某高速公路高填方路基段边坡进行稳定性分析。高速公路高填路基填料大多为石质和土石混合料。高路堤主要位于山岭区沟谷内，基底以强～全风化基岩为主。路堤边坡采用分级处理方法，各级边坡由上向下依次为1:1.5，1:1.75和1:2.0，支挡工程受地形等条件限制路段，采用路堤挡土墙作为支挡工程，挡土墙采用M10浆砌片石砌筑，护脚采用C15片石混凝土砌筑，护肩采用C20混凝土浇筑。
路基填方边坡坡率是根据路基填料种类、边坡高度和基底工程地质条件、水文条件等确定。当路基填方边坡高度在H＞16.0m的区间内时，边坡坡率为1:2.0。填方路基边坡形式采用阶梯形，每8.0m进行分级并设2.0m宽外倾4％的边坡平台，若最下一级边坡高度≤12.0m，则一坡到底。
2.岩体边坡稳定性分析
在山区高速公路的边坡经开挖后, 边坡岩体受到风化、 地质构造变化等的长期作用,节理裂隙相当发达,成为水体渗流的主要通道和储水空间.应力场的作用导致裂隙几何特性的改变, 从而影响渗流量改变渗流场, 而渗流场的变化通过改变渗透体积力对应力场产生影响 , 这种相互影响作用即称之为耦合作用. 应力场的分布将影响岩体结构, 引起岩体中地下水性态的改变 ,最终影响岩体的稳定性. 在暴雨引发洪水导致岩体边坡坍塌而造成泥石流 ,主要是在雾化雨入渗影响下 ,对坡体表面存在较厚全 、 强风化带的裂隙岩体边坡,边坡沿浅表层滑动造成的, 其失稳破坏的物理力学机制是雾化雨入渗前, 边坡内非饱和带的基质吸力较大,边坡岩土介质的凝聚力较大、 抗剪强度较高, 边坡较为稳定; 随着雾化雨入渗的不断进行 ,坡体内非饱和带的基质吸力逐渐减小 ,并在非饱和带中形成一些暂态的饱和区 , 非饱和带基质吸力的减小和暂态饱和区的形成不仅导致岩体抗剪强度显著降低 ,而且也增加边坡的下滑力,导致边坡安全系数不断降低, 当边坡抗滑安全系数随着雾化雨的入渗降至某一值时, 岩体边坡就将沿滑裂面产生滑移破坏或失稳。
3.山区高速公路边坡的勘察与治理
由于山区地形、地质条件的复杂多变，决定了高速公路边坡勘察时需分类制定治理方案，根据不同土质、岩质有针对性地提出加固、防护措施。
3.1“软岩层”边坡
“软岩层”边坡指的容易风化的泥质砂岩边坡、页岩边坡、千枚岩边坡、泥质板岩边坡等风化程度一般、整体结构稳定、岩层干燥没有遭到地下水侵蚀、其坡面的形状、坡度、平顺程度无限制的边坡。对于此类边坡的治理方案可以采取“抹面”和“捶面”――“抹面”一般要求在5-7厘米，“捶面”一般要求在10-15厘米，通常情况下要求截面厚度相等，此种治理办法在施工时要求周边和未采取防护措施的坡面接口的地方必须严密封闭；若在边坡顶端制截水沟时，沟的底部与侧边也须做“抹面”或“捶面”处理。还有一点必须注意的是如果“抹面”或“捶面”的面积较大时，须设置“伸缩缝”（每隔5-10米）。
3.2岩质（石）“路堑”边坡
这种边坡的特征是多由坚硬岩石构成、风化程度弱、“节理”发育相对完全、“节理”缝隙大小不一，此类边坡可采取“灌浆”或“勾缝”治理。
3.3“填方”边坡
这种边坡主要由粉土（砂）、（粉状）粘土等构成、容易遭受雨水（洪水）侵蚀，有些区域属于盐渍土壤。治理方案――“水泥土”护坡，一般要求达到10-20厘米的厚度，水泥掺入量则应在8%-15%，具体水泥掺入量根据施工现场的具体土石构成确定。
3.4“软岩层”与破碎石区域
这种边坡主要由云母岩、绿泥片岩、千枚岩等风化严重的“软岩层”夹杂破碎岩石组合而成，但边坡本质仍然稳固。治理对策――采用“护面墙”方式，目的在于阻止风化的继续和加重。“护面墙”分为“实体型”、“孔窗型”、“拱型”、“肋型”。其中“实体型”主要用于普通土质与碎石组成的边坡；“孔窗型”适应于边坡坡度小于1：0.75，边坡干燥时其“孔窗”内或用“捶面”或干砌石片。“拱型”适用于边坡下层完整稳固而上层较破碎不稳或者少数“软弱”地段；“肋型”则可用于边坡坡度大但整体完整的岩层类型。
3.5“软弱”岩质与风化过半的“路堑”边坡
这是一种混合型边坡，其中包括有岩性差、强度低、易风化、破碎、表层剥落的岩石质边坡及下半部完整稳固而上半部风化严重破碎的高大“路堑”边坡，特点在于岩层破碎滑落、局部塌方、落石、难以承担山体重力但边坡本身相对稳固。治理对策――“喷浆（混凝土）”，要求“喷浆”不得小于1.5-2厘米厚，喷混凝土则应在3-5厘米的厚度较合适。此外在喷浆（混凝土）时没边坡面的顶部边缘的外侧应设截水沟（小型），而浆体的两边应凿凹槽嵌在岩层内部。
4.边坡综合治理措施方案
按周围地质和实际施工情况，施工方分析制定了科学可行的边坡综合治理措施，具体如下：
4.1 预应力锚索加节点锚杆框格梁处理措施
预应力锚索：在开挖边坡第二、四台设预应力锚索及承压梁。锚索长度第二台为25m，第四台为36m锚固段长度不小于5m；以进入完整基岩为准。承压梁为C30现浇混凝土梁，列距5m，梁宽0.8m，厚0.6m，底面嵌入坡面岩体0.2m，坡底面找平。承压梁主筋为φ22，箍筋φ10。梁上锚索间距4.5m，上、下两根锚索分别距梁端1.75m。
节点锚杆框格梁：在开挖边坡第一、三、五、六台采用节点锚杆框格梁护坡。框格梁采用菱形布置，梁间距水平方向为3.5m，竖直方向为4.05m，每16m设置一道沉降缝。框格梁采用C20现浇混凝土梁，截面为35cm×40cm，埋入坡面以下不少于15cm。梁交叉处加节点锚杆，节点锚杆孔径为φ110mm，长度为10m～12m，节点锚杆主筋为φ32mm螺纹钢。
锚杆及节点锚杆框格梁施工应与同级坡开挖、修坡同时进行，待锚索框架预应力张拉后进行下一级土石方开挖，以免边坡面长时间不防护，产生新的滑坡，造成更大的施工困难，影响施工进度。施工流程见图 1 。
预应力锚索是通过锚固在坡体深部稳定岩体上的锚索将力传给承压梁，再经承压梁对不稳定坡体施加一个预应力，将不稳定松散岩体挤压，使岩体间的正压力和摩阻力大大提高，增大抗滑力，限制不稳定坡体的发育，从而起到了加固边坡稳定坡体的作用。锚索孔内高压注浆，使浆液填充了锚孔周围坡体内裂隙，提高了坡体的整体稳定性。
节点锚杆框架梁是通过锚固在坡体深部稳定岩体上的锚杆将力传给框格梁，再经框格梁将不稳定坡体连成一体，使岩体间的正压力和摩阻力大大提高，增大抗滑力，限制不稳定坡体的发育，从而起到了加固边坡稳定坡体的作用。锚杆孔内高压注浆，使浆液填充了锚孔周围坡体内裂隙，提高了坡体的整体稳定性。
5.结束语
高边坡岩层的特征和边坡变形规律，采用预应力锚索加节点锚杆框格梁进行工程整治，达到安全可靠和经济合理的目的，并为治理此类岩层路堑边坡病害探索一种新的防护加固模式和治理思路。 对于复杂路堑边坡防护加固工程，由于地质条件复杂，应做好坡体监测与预报工作，结合现场实际开挖揭示地层信息及坡体结构条件进行必要的调整和完善，即进行动态设计和信息化施工，使其经济、安全可靠。
参考文献
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论文作者:黄美燕
论文发表刊物:《基层建设》2017年第10期
论文发表时间:2017/7/26
标签：岩层论文; 预应力论文; 路基论文; 节点论文; 锚杆论文; 山区论文; 稳定论文; 《基层建设》2017年第10期论文;