某残积土边坡锚杆框架梁支挡结构的变形破坏机理与处理

第３１卷第４期　２　０　１　２年８月　四川水力发电　Ｖｏ１．３１，Ｎｏ．４　Ａｕｇ．，２　０　１　２　Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｗａｔｅｒ　Ｐｏｗｅｒ　某残积土边坡锚杆框架梁支挡结构的变形　破坏机理与处理　刘庆东，　陈　杰　（四川电力职业技术学院建筑系，四川成都６１００７１）　摘要：简述了某花岗岩残积土边坡锚杆框架梁支档结构变形破坏的构成，分析了其形成机理，介绍了所采取的工程治理　措施。阐述了在花岗岩残积土边坡中不太适合采用单纯的植被护坡，应结合三维立体土工植物进行治理，效果较好。　关键词：花岗岩残积土边坡；锚杆框架梁支档结构；变形破坏机理；工程处理　中图分类号：Ｕ４１６．１＋４　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００１－２１８４（２０１２）０４－００８０－０３　１概述　１６　ｍ外为已建建筑物，一幢为办公楼，一幢为６　在边坡加固和滑坡治理中，锚杆（或预应力　锚索）框架梁支挡结构作为一种新型的主动支挡　结构在建筑边坡、高等级公路路堑中广泛采用，其　层住宅楼，西北角为一在建住宅楼，东侧为一拟建　建筑物，设一层地下室。周边环境多为建筑物，若　其遭到破坏，后果不堪设想（图１）。场地自上而　具有主动加固、合理受力等特点。与传统其它支　挡结构和加固结构相比，造价低，结构简单，对需　要加固的边坡岩土体扰动少，施工安全、方便快　速，适用范围广。目前，这种支挡结构几乎在全国　下土层为：①杂填土，厚１　ｍ，以碎砖块、粘性土及　建筑垃圾为主；②坡积粉质粘土，厚２　ｍ，可塑一坚　硬，局部夹有风化岩块；③残积砂质粘土，可塑一硬　各地都有应用。然而，不同行业部门、不同设计部　门对其设计方法并没有达成共识，非精确的设计　与不规范的施工常会导致结构变形破坏，甚至导　致事故的发生。笔者以某花岗岩残积土建筑边坡　塑，由花岗岩风化而成，厚１２—１８　ｍ；④强风化花　岗岩，风化强烈，岩芯多呈紧密砂土状，厚度变化　较大。边坡影响范围内的土层物理力学性质见表　１，地下水位埋深较深。　为例，对该边坡变形机理进行了探讨，对其稳定性　进行了分析，提出了处理方案，供技术人员参考，　具有一定的工程意义。　２工程概况　某医院医技楼场地属丘陵斜坡地貌，位于两　级平台斜坡上，建筑场地北侧最大设计切坡高度　１３　ｒｎ，东、西侧６～７　ｍ，南侧３—４　ｍ。北侧坡顶　图１场地平面布置图（单位：ｉｎ）　表１　主要土层物理力学性质表　３边坡加固设计　ｃｍ，４￣ｐ２０纵筋，上下各两根，节点处进行加强处　理。各排锚杆抗拔安全系数及锚固框架梁支挡结　构整体安全系数如表２所示。　４锚固格构结构变形破坏机理及处理　设计方案采用了锚固框架梁支挡结构，典型　剖面如图２所示，梅花形布置。梁４００　ｃｍ×４００　收稿日期：２０１２－０２—１６　皿Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｗａｔｅｒ　Ｐｏｗｅｒ　刘庆东等：某残积土边坡锚杆框架梁支挡结构的变形破坏机理与处理　２０１２年第４期　图２支护结构设计剖面图　４．１　边坡开挖与局部变形破坏过程及特征　边坡开挖从２００３年４月中旬开始，５月１０　日边坡开挖到８　ｍ，边坡开始施工第四排锚杆；５　月１５日北边东侧第四排锚杆施工完毕，５月１７　日土方开挖单位在北边东侧开始进一步开挖边　坡，一次性开挖５　ＩＴＩ，至边坡设计开挖高度，边坡　底部出现了多个高２—３　１ＴＩ小范围的坍塌，相临的　小坍塌向四周发展形成相对较大的坍塌，上部８　ＩＴＩ范围土体呈现下沉的趋势，坡顶出现明显的开　裂，裂缝宽１Ｏ～１５　ｃｍ，基本上沿锚杆头“一”字　形展开，坡顶下沉明显。由于离坡顶１６　ＩＴＩ为办公　楼和居民住宅楼，一旦该边坡整体滑动，后果不堪　设想。故土方施工单位立即停止开挖，并进行了　如图２所示的支护结构设计与施工，防止了变形　破坏的进一步发展。　表２锚杆抗拔安全系数及锚固框架梁　支挡结构整体安全系数表　４．２坡体变形机理　由于坡体变形破坏发现及时并进行了反压，　没有导致其整体滑动，避免了事故的发生。纵观　变形发展过程，该坡体变形机理可以归结为：底部　崩滑——上部拉裂——中部剪切的变形机理。　底部主要为花岗岩残积土或强风化花岗岩，　民间俗称“砂包土”。由于超挖严重，有近５　ＩＴＩ没　有进行加固处理，而其本身抗拉裂临界高度近似　为零，且靠近底部土体比较“湿润”，在各种施工　荷载作用下，底部土体的塌滑成为必然。　随着土体底部塌滑，坡体应力向上迁移，坡顶　开始产生拉裂，在此过程中，土体拉裂速度、高度　受到上部已施工的锚杆和土体的复合粘聚力ｃ　的影响。锚杆有效控制了边坡上部土体的拉裂速　度，且其抗剪强度的发挥表现为小．大．小，为边坡　的抢险赢得了一定时间。　随着拉裂的发展，土体中部开始出现剪切。　由于锚杆和土体提供了较大的复合抗剪强度，且　底部及时回填５　１ＴＩ填土，故中部剪切带没有完全　贯通。　由上述不难看出：锚杆在边坡变形过程中发　挥了较大的抗剪作用。但在传统的设计过程中，　锚杆只考虑了轴向力，对其抗剪作用是作为安全　储备考虑的，锚杆为抢险赢得了时间。　４．３　处理方案　边坡变形破坏后，施工方立即对滑坡区坡脚　采用机械进行填土反压，填土高度５　ｍ，使边坡变　形得到了有效控制。考虑到该处为永久性边坡，　由于其产生了较大的变形破坏，经现场踏勘后，建　议设计将开挖的高度由１３　ｍ改为１０　ＩＴｌ。但是，　由于该楼是一系列建筑物中的一栋，该楼将与一　拟建建筑物用廊道连接，可能导致拟建建筑物修　改设计。但笔者调看了总体规划图和拟建建筑结　构图，认为这是一起规划过程中明显缺乏岩土工　程师参与的规划设计，不修改设计，将使未来边坡　支挡成本大幅度增加，并可能造成安全隐患。场　地东侧拟建大楼设有一层地下室，基坑设计深６　ｉｎ，基坑东北角的开挖将导致现加固边坡东段未　来的开挖最大开挖高度达２０　ｍ，而现加固边坡是　按１３　ｉｎ设计的，基坑的开挖可能会对该边坡变形　造成进一步的影响。最初，建设方有些犹豫，但随　后该地区一场特大暴雨彻底改变了建设方的想　法，暴雨使拟建建筑物场地及其道路被水淹没，最　大水深达２—３　ｍ，最后抬高拟建建筑物基础标高　的方案得到建设方认可，而设计方更改工作量也　不大。因此，在山地和丘陵修建建筑物时，应考虑　现有地形，尽量减少削坡高度。　另外，由于坡顶已拉裂，设计在原坡体内菱形　框架形心增加了两排锚杆，即在地面下２　ＩＴＩ、６　ＩＴＩ　处布设了两排锚杆，锚杆长１８　ｍ。其立面图和剖　面图如图３、４所示。　￥ｉｃｈｕａｎ　Ｗａｔｅｒ　Ｐｏｗｅｒ田　第３１卷总第１５３期　四川水力发电　２０１２年８月　采用单纯植被护坡，在植被生长过程中，还没有达　到保护坡面的要求时坡面就被破坏，严重的话，将　｛　ｌｆ　　．．　　ｌ导致结构失效。由于植物的生长具有一定的周期　性，生态护坡应结合三维立体土工植物进行，效果　才会较好，这主要是因为花岗岩残积土遇水具有　Ａ　ＹＡ　Ｖ／　．崩解性，强降雨易破坏坡面。　５　结语　（１）在边坡加固和滑坡治理过程中，采用锚　杆框架梁支挡结构是可行的。但不同行业部门、　图３立面图　不同设计部门对其设计方法并没有达成共识，非　精确的设计与不规范的施工常会导致结构变形破　坏，甚至导致事故的发生。　（２）花岗岩残积土边坡变形机理可以归结　为：底部崩滑．上部拉裂．中部剪切的变形机理。　（３）框架结构在合理加固坡体的同时，可同　生态护坡技术相结合。但是，植被护坡要结合具　体的土体进行。鉴于花岗岩残积土在强降雨地区　不太适合采用单纯植被护坡，故应结合三维立体　土工植物进行，效果会较好。　图４工程处理设计剖面图　参考文献：　［１］张天宝，土坡稳定分析和土工建筑物的边坡设计［Ｍ］．成　都：成都科技大学出版社，１９８７．　［２］　丁秀丽，盛谦，韩军，等．预应力锚索框架锚固机理的数　同时，为了边坡加固过程中的安全，在坡顶布　置了测斜管和坡顶位移与沉降观测。经过两年多　时间的观测，总位移较小，最大位移小于２０　ｍｍ　（边坡发生变形破坏后，挡土结构发生位移），整　个坡体处于稳定状态。　一值模拟研究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００２，２１（７）：１～８．　［３］　唐树名，吕常新，邓安福．混合式锚固结构在高速公路路堑　边坡加固中的应用研究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００２，２１　（５）：７０２—７０４．　般认为，框架结构在合理加固坡体的同时，　还能有效对松散坡面实施防护，可同生态护坡技　作者简介：　术相结合，在框架内进行植被护坡，以达到防护绿　化的双重目的。但是，植被护坡要结合具体土体　进行，ｌ：ｌｓ￣ｎ花岗岩残积土在强降雨地区不太适合　刘庆东（１９６６一），男，四川成都人，讲师，学士，从事工程地质、岩土　力学与工程测量的教学及管理工作；　陈杰（１９８３－），男，四川威远人，讲师，学士，从事工程设计、施工　等教学与管理工作．　（责任编辑：胡友权）　中国电建首次进入世界５００强　７月９日，美国《财富》杂志发布２０１２年世界５００强企业最新排名，首次上榜的中国电力建设集团有限公司（以下简　称中国电建）位列３９０位，排在１３家首次上榜的中国公司首位。《财富》世界５００强排行榜一直是衡量全球大型公司的　最著名、最权威的榜单，该杂志每年以上年度公司营业收入等业务指标为主要评定依据，评出全球最大的５００家公司，中　国人习惯称为“世界５００强”。１９９５年，《财富》杂志第一次推出同时涵盖工业企业和服务性企业的世界５００强企业排行　榜。２０１２年世界５００强的入围门槛为２２０．０６亿美元，较２０１１年的１９４．８４亿美元提升了１２．９４％。今年共有７９家中国　企业进入世界５００强，在去年的基础上增加ｌＯ家，上榜公司数量仅次于美国。在入围的中国企业中，中央企业占４２家，　比去年增加了１２家。今年有１３家中国公司新上榜，中央企业有５家，中国电建以２０１１年营业收入２８２．８９亿美元的良　好业绩，首次入围《财富》世界５００强。２０１１年９月，经国务院批准，中国电建在中国水利水电建设集团公司和中国水电　工程顾问集团公司以及国家电网公司、南方电网有限公司所属１４个省（自治区、直辖市）电力设计、施工、修造企业基础　上组建成立，具有在电力能源和基础设施等领域提供规划、设计、施工制造、运营集成式、全产业链、一体化服务的多功能　特大型企业集团。截至２０１１年年末，全公司共在６１个国家拥有１１０个办事处、代表处、公司等驻外机构，共有境外在建　项目４９４个，资产２　４３４．１１亿元，年营业收入１　８２８．８亿元。