李燕清 蔣凌云 唐玉婷 劉 宇 周 強(qiáng) 劉 濤

(吉首大學(xué)張家界學(xué)院，湖南 張家界 427000)

1 概述

在工程建設(shè)中，邊坡失穩(wěn)破壞是較為普遍的工程問題之一，如房屋建造時(shí)易引起周邊邊坡產(chǎn)生滑動破壞。而處理此類邊坡問題時(shí)，因其結(jié)構(gòu)自身極為復(fù)雜，加之巖土體特征的多樣性，使危巖邊坡問題的處理變得更為棘手。有數(shù)據(jù)顯示我國每年因滑坡等地質(zhì)災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)80億元～200億元。因此，在工程前期設(shè)計(jì)與施工過程中應(yīng)謹(jǐn)慎，稍有不慎將釀成重大工程事故，對人民財(cái)產(chǎn)和安全都將產(chǎn)生極大危害。目前，由于人類對于一些邊坡破壞情況認(rèn)識尚且不足，其中過于保守的邊坡設(shè)計(jì)支護(hù)使邊坡維護(hù)工程產(chǎn)生過高的經(jīng)濟(jì)成本，造成不必要的浪費(fèi)，又因邊坡時(shí)常會出現(xiàn)一些規(guī)模不一的失穩(wěn)事故，雖邊坡加固方法眾多,但隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn)，工程建設(shè)的規(guī)模不斷擴(kuò)大的同時(shí)邊坡高度也隨之增加，從而對邊坡加固技術(shù)的要求也越來越高。故本文就預(yù)應(yīng)力錨索法、注漿法、抗滑樁、擋土墻四種邊坡加固措施深入探討，探索出更多新的邊坡加固方法與技術(shù)，從而達(dá)到避免或降低因邊坡失穩(wěn)所引起的地質(zhì)災(zāi)害頻率，以此減少因工程建設(shè)引起的人民財(cái)產(chǎn)損失。

2 邊坡加固技術(shù)

2.1 預(yù)應(yīng)力錨索法

使用預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)時(shí)，作為施工人員需要了解預(yù)應(yīng)力錨索這項(xiàng)技術(shù)的工作原理，只有深入的了解才能更好地應(yīng)用到實(shí)際工程中去。預(yù)應(yīng)力錨索加固邊坡技術(shù)中，錨索自身有張拉預(yù)應(yīng)力，能將錨具與樁身固定在一起，錨索將產(chǎn)生反作用力，通過與樁身的接觸將這一反作用力傳遞至周圍土體，通過此加固方式可有效維護(hù)并提高土體的穩(wěn)定性。預(yù)應(yīng)力錨索由錨頭、索體和錨固體三部分構(gòu)成。其中錨頭通過與巖土邊坡土體的接觸在錨抓力的作用下將自身承受的錨固力分散傳遞至周邊土體中。預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝如下：施工準(zhǔn)備邊坡開挖→搭設(shè)腳手架與放樣→造孔→錨索體制造及安裝→錨索注漿→錨索張拉鎖定及封錨。預(yù)應(yīng)力錨索作為邊坡加固的一種重要措施，其主要作用機(jī)理是在邊坡土體中提供分散應(yīng)力。該方法可充分發(fā)揮土體自承能力，節(jié)省材料，減少支護(hù)結(jié)構(gòu)重量；其次還可一定程度上減少土方開挖，達(dá)到環(huán)保節(jié)能的效果同時(shí)也降低了造價(jià)，充分體現(xiàn)自身在加固邊坡中的優(yōu)勢。

2.2 注漿法邊坡加固技術(shù)

注漿法簡而言之就是在邊坡中注入漿料，具體而言就是利用注漿漿料借助于氣壓等技術(shù)方法對工程中出現(xiàn)的不穩(wěn)固邊坡區(qū)域，施工場區(qū)裂縫等進(jìn)行注漿處理，隨后漿料慢慢凝固，從而提升邊坡的強(qiáng)度及穩(wěn)定性，最終達(dá)到加固目的。

注漿法包括注漿順序和引孔施工，第一注漿順序非常重要，必須嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，從而確保注漿效果及施工質(zhì)量。因此，注漿前應(yīng)先排盡邊坡內(nèi)的地下水，同時(shí)采取一定措施進(jìn)行地表截水；其次先進(jìn)行支擋結(jié)構(gòu)的注漿，而后進(jìn)行滑坡體注漿，最后進(jìn)行邊坡整體注漿；邊坡注漿需要先填充注漿、劈裂注漿、壓密注漿、抬升注漿等步驟。第二是引孔施工，此過程需特別注意怎樣鉆進(jìn)成孔和固壁操作，因這兩個(gè)問題直接影響到最終的工程質(zhì)量和注漿效果。所以在鉆孔過程中應(yīng)盡量避免用水作為沖洗液，可直接打入對地層孔隙度進(jìn)行改變。

注漿法在邊坡加固中的應(yīng)用能夠有效促進(jìn)道路邊坡加固的穩(wěn)定性及施工質(zhì)量，其效果顯著。

2.3 擋土墻邊坡加固技術(shù)

擋土墻施工技術(shù)是一種可防止山坡或填土土體因受到外力作用而產(chǎn)生變形失去穩(wěn)定的技術(shù)，對危巖邊坡具有阻止性以及防護(hù)性等良好特點(diǎn)，屬構(gòu)筑結(jié)構(gòu)中的一種，目前廣泛應(yīng)用于路基工程與邊坡防護(hù)工程，既能提高土體的穩(wěn)定性，也能節(jié)約土地資源。此外，擋土墻還有弱化水流防止破壞路基邊坡的作用。為滿足不同區(qū)域工程使用要求，也為了使做法更有針對性，故國內(nèi)外學(xué)者們研究設(shè)計(jì)了多種形式的擋土墻，常用的幾種形式如下。

2.3.1懸臂式擋土墻

懸臂式擋土墻相對其他擋土墻結(jié)構(gòu)而言是一種較為輕型的支護(hù)結(jié)構(gòu)，材料部分主要是鋼筋混凝土，結(jié)構(gòu)部分則是由墻趾板、墻踵板、豎壁所組成。因其占地面積小，自重輕，解決了石料缺少、地基承載力低的填方地段使用的難題，也可用于擋土高度很高的土邊坡中；相對缺點(diǎn)而言，如若擋土墻較高時(shí)，豎壁下部的彎曲程度會越來越大，所采用的鋼筋材料花費(fèi)也會較多，導(dǎo)致產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用相對較高。

2.3.2重力式擋土墻

重力式擋土墻是一種依靠墻自身重力來維持土體壓力穩(wěn)定性的擋土結(jié)構(gòu)物，按其墻背坡度一般可分為傾斜、直立、俯斜三種形式。所采用的砌體材料有多種選擇，例如塊石、混凝土預(yù)制塊等，通常做成簡易梯形，相比懸臂式擋土墻而言，其差別在于重力式擋土墻通常不配置鋼筋或者只有在部分區(qū)間配少許鋼筋，在土石方開挖時(shí)不至影響到相鄰建筑物安全，故其經(jīng)濟(jì)效益較為樂觀。

2.3.3錨桿式擋土墻

錨桿式擋土墻如同一種防護(hù)措施，但其又與一般防護(hù)措施有所不同，因其結(jié)構(gòu)較簡單且受力也很特殊。主要由擋板、肋板、錨桿組成，將錨桿固定在巖體內(nèi)用以支撐肋柱。適用地質(zhì)類型主要是墻高較大、石料缺乏或挖基困難的地區(qū)。錨桿式擋土墻是一種柔性支擋結(jié)構(gòu)，且占地面積小，施工便捷，不易變形，安全系數(shù)高等優(yōu)勢，故在建筑中得到廣泛應(yīng)用。

2.3.4加筋擋土墻

加筋擋土墻是把多種材料混合組成的加筋土當(dāng)作一個(gè)載體用來支撐土體側(cè)壓力的擋土結(jié)構(gòu)物。其在土體中發(fā)揮的主要作用是加入拉筋使其與接觸土體之間產(chǎn)生摩擦，從而可間接削弱土體變形，加強(qiáng)了土體自身的工程特性。加筋擋土墻適用于地形平坦開闊的填方路段，不適于地形地貌陡峭的山坡和挖方路段。

2.3.5扶壁式擋土墻

扶壁式擋土墻是順著懸臂式擋土墻所在位置，在相隔等距離處每隔一段增加一道扶壁，把力臂和踵板連接起來形成一個(gè)整體的一種擋土墻。一般為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)整體來說構(gòu)造簡單，施工方便，因其墻身斷面小、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)，故其材料強(qiáng)度性能也得到充分發(fā)揮，適用于石料缺乏及地震多發(fā)區(qū)域。

在國外，扶壁式和懸臂式擋土墻已普遍應(yīng)用，然而在我國此方法卻應(yīng)用較少，伴隨我國高等級公路往中西部地區(qū)發(fā)展，則此方法的應(yīng)用機(jī)會也將有所增加。我國自20世紀(jì)70年代中期就開始對加筋土技術(shù)進(jìn)行初步的研究和簡單應(yīng)用，1978年我國第一座實(shí)驗(yàn)性加筋土擋墻在云南田壩貯煤場修建，加筋土擋墻已在公路、鐵路、水利、建筑和煤礦等部門得到應(yīng)用，特別是廣泛應(yīng)用于公路部門?，F(xiàn)如今擋土墻的設(shè)計(jì)不僅要符合使用要求，更要做到與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)，在設(shè)計(jì)中墻面的質(zhì)感、色彩以及造型設(shè)計(jì)要做到統(tǒng)一中寓有變化，以此來提高擋土墻的環(huán)境質(zhì)量。

2.4 抗滑樁邊坡加固技術(shù)

抗滑樁通常為坡體水平剪切破壞或支撐土體的一種邊坡支撐結(jié)構(gòu)，因其施工安全可靠且工藝簡單所以廣泛應(yīng)用于邊坡工程?？够瑯兜陌l(fā)展歷史和探索大致有三個(gè)階段：首先，20世紀(jì)初直至50年代，抗滑樁開始被運(yùn)用于工程施工建造中；其次，20世紀(jì)50年代～70年代，抗滑樁運(yùn)用廣泛且替代了抗滑擋土墻；最后，錨索抗滑樁真正開始被運(yùn)用并以此作為其開端標(biāo)志。我國在借鑒國外先進(jìn)技術(shù)及豐富經(jīng)驗(yàn)成果的基礎(chǔ)上加以反思探索，慢慢向更好的方向發(fā)展?？够瑯兜脑O(shè)計(jì)計(jì)算在國內(nèi)外也各有異同，由于其在支擋滑坡的過程中主要承受側(cè)向力，故與平常建筑地基、橋梁樁承受側(cè)向力的樁存在較大差別。目前對抗滑的設(shè)計(jì)計(jì)算方法都只是考慮樁處于彈性階段，如壓力法、位移法、懸臂樁法、矩陣分析法、有限單元法、地基系數(shù)法等。我國一位知名研究人士吳恒立提出計(jì)算推力樁的雙參數(shù)法，與之一起的還有綜合剛度原理，其所提出的方法考慮了周邊土體是處于非彈性階段還是線彈性階段，但這兩者都主要適用于樁頂作用有橫向荷載或樁外露部分作用有分布荷載的情況。在國外，習(xí)慣于使用線彈性地基系數(shù)法，在計(jì)算抗滑樁內(nèi)力時(shí)更為簡便，而我國大多數(shù)采用地基系數(shù)法與懸臂樁法。在危巖邊坡的防護(hù)治理工程中，抗滑樁邊坡加固技術(shù)被廣泛運(yùn)用，然而在前面提到的關(guān)于抗滑樁計(jì)算的敘述中，有限元法與位移法還是存在一些弊端，故目前工程設(shè)計(jì)中往往仍舊采用壓力法來進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)。關(guān)于抗滑樁邊坡加固的理論探索雖已成體系，但依舊不夠成熟，迫切需要更多的科研學(xué)者來對其進(jìn)行更深層次研究。

3 邊坡加固技術(shù)的發(fā)展

邊坡支護(hù)不僅工程技術(shù)復(fù)雜，而且施工難度大。改革開放以來，經(jīng)濟(jì)開始復(fù)蘇，基礎(chǔ)建設(shè)也在迅速發(fā)展，需要基礎(chǔ)建設(shè)的工程項(xiàng)目日益增多，所使用的邊坡支護(hù)手段越來越先進(jìn)。在20世紀(jì)50年代，我國邊坡支護(hù)主要采用的措施有地表排水、削坡減載和擋墻防護(hù)處治等。但這些技術(shù)不能使邊坡達(dá)到真正穩(wěn)定的狀態(tài)，當(dāng)環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，邊坡極有可能會失穩(wěn)。60年代末，我國在鐵路建設(shè)中對邊坡使用抗滑樁技術(shù)，并取得成功，因此抗滑樁技術(shù)得以推廣應(yīng)用。同時(shí)期法國在比利牛斯山上修建世界上第一座加筋擋土墻，獲得成功之后，在歐洲迅速普及，70年代中期我國開始加筋土技術(shù)研究和應(yīng)用，加筋擋土墻已在公路、鐵路、水利、建筑和煤礦等部門得到廣泛應(yīng)用，特別是公路部門最為廣泛。80年代末期，錨噴防護(hù)技術(shù)在我國被使用，此技術(shù)簡單、安全且施工速度快，因此很快得到廣泛應(yīng)用。90年代末，注漿加固及錨固結(jié)構(gòu)開始廣泛地用于邊坡治理，此方法能對邊坡進(jìn)行深層的加固，對邊坡的深層加固及穩(wěn)定性問題有極大的幫助，使根治邊坡問題成為可能，是一種具有廣泛的應(yīng)用前景的邊坡支護(hù)技術(shù)。

4 結(jié)語

邊坡在自然與人為因素作用下的破壞形式主要有滑坡、滑塌和剝落等，若邊坡發(fā)生破壞將嚴(yán)重危害人類的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全。目前，可供采用的邊坡支護(hù)技術(shù)很多，本文主要分析的是預(yù)應(yīng)力錨索、注漿法、擋土墻和抗滑樁的研究現(xiàn)狀。四種技術(shù)雖是分開分析，但在如今的邊坡治理中，強(qiáng)調(diào)使用多措施綜合治理的原則，從而最大程度加強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性。由此可見，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，邊坡加固技術(shù)將會得到進(jìn)一步的發(fā)展，并逐漸走向完善。