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格構預應力錨索在高陡多層滑坡防治工程中的應用

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第53卷第7期甘肅水利水電技術V01．53，No．7
2017年7月GANSU WATER RESOURCES ANDHYDROPOWER TECHNOLOGY Jul．，2017
·設計與研究·
格構預應力錨索在高陡多層滑坡防治工程中的應用
郭強
(湖南省核工業地質局三。一大隊，湖南長沙410007)
摘要：基于中方縣鐵坡鎮鐵坡中學高陡多層滑坡的成因、穩定性分析及剩余推力的計算，對抗滑擋土墻、抗滑樁、預應
力錨索及錨墩組合、格構預應力錨索4個滑坡防治方案進行了比選。格構預應力錨索防治方案實施后，滑坡體各項監
測數據均在設計范圍內，防治效果良好，確保了滑坡體的穩定、安全。
關鍵詞：滑坡防治；多層滑坡；格構預應力錨索；位移監測
中圖分類號：P642．22 文獻標志碼：B 文章編號：2095—0144(2017)07—0018—04
湖南省中方縣位于雪峰山復式背斜西北側，斷高程522．3～524．2 m，相對高差65．8～70．3 m?；?
裂發育，地貌類型屬剝蝕構造山地、丘陵區。中方縣平面形態呈圈椅狀，縱向形態為前緣陡、中部稍緩、
鐵坡中學高陡多層滑坡處于一大型斷裂構造帶南后緣較陡，坡體整體呈上陡下緩。整體地形坡度較
側，因山坡陡峭，巖體破碎，滑坡有多級滑動面，單純陡，呈20?！?0。，局部達65。?；潞缶壔鶐r出露，且
的前緣支擋很難解決越頂問題；滑坡下滑段坡面較有拉張裂縫與陡坎，前緣剪出口以前緣陡坎為邊界，
陡，坡體表層土體結構較松散，穩定性差，存在多級滑兩側邊界以錯臺、沖溝微地貌為界?；虑熬壖舫隹?
動可能，且施工空間有限，設計采用格構錨索作為主至后緣水平長度為109 m，斜坡斜長120—128 m，滑
要防治方案，有效解決了滑坡多級滑動及失穩隱患。坡體最大寬約115 m；滑體厚5～15 m，平均厚9．5 In，
1工程概況體積約9．12萬m3，規模為小型；主滑方向NW3020，
鐵坡中學滑坡后緣高程590．0～592．6 m，前緣為淺層推移式土質滑坡?；驴v剖面如圖1所示。
面—1r1礦—面——獷—百—面—1r—麗—1面—而一面r廣j麗—■r—贏廣
早臥
圖1工程地質縱剖面
收稿日期：2017-07-17
作者簡介：郭強(1984一)，男，湖南長沙人，工程師，學士，主要從事地質災害評估、防治及巖土工程勘察設計，E—mail：
365363053@qq．corn。
·18·
萬方數據
第7期郭強：格構預應力錨索在高陡多層滑坡防治工程中的應用第53卷
2滑坡結構特征及穩定性分析
2．1滑坡結構特征
經詳細勘察，滑體主要由殘坡積粉質黏土(Q，，
組成，其特征主要表現為：滑坡土體呈黃褐色、灰褐
色，可塑一硬塑，土體中不均勻地混雜質量分數為
5％～15％的角礫、碎石，粒徑多為5—20 mm，最大為
32 mm，呈棱角狀，成分為炭質板巖，無搖震反應，稍
有光澤，韌性及干強度中等。
滑坡滑帶主要為粉質黏土與下伏炭質板巖接觸
帶，滑帶厚度0．20—0．50 rn，滑帶土的物質成份主要
為粉質黏土。
滑床為下伏基巖炭質板巖，埋深一般5．60—
15．00 In，總的趨勢是，中后緣較淺，向前緣逐漸變
深，滑床出露標高總的趨勢自東南而西北呈逐漸降
低的趨勢。
因滑坡位于較陡坡體上，坡面滑體穩定性較差，
極易發生崩滑現象。在滑坡剪出口上部有多級人為
切坡開挖形成的臺地，切坡高5—6 m，坡面均見局
部崩滑現象，因此判斷滑坡除沿滑動面下滑可能外，
有從上部切坡平臺坡角沿潛在滑動面剪出的可能。
B15
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575
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5輻
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515
根據滑坡土體室內試驗結果、經驗數據及反演
結果，結合工程區其他滑坡的實際情況綜合分析確
定的滑體、滑帶土物理力學參數見表1所列。
表1滑坡穩定性計算物理力學參數
2．2滑坡穩定性分析
根據滑坡結構特征，滑坡可能的破壞模式以及
已經出現的變形破壞跡象，選取滑坡主剖面2—2’
為計算剖面(圖2)，并考慮局部滑動的情況：剖面滑
坡中部的兩級陡坎(較高的第一級為A段剪出口，
較低的第二級為B段剪出口)潛在滑動面(采取理
正巖土軟件自動搜索最不利滑面確定)剪出，計算穩
定性參照DZ／T 0218—2006《滑坡防治工程勘查規
范》及DZ／T 0219—2006(滑坡防治工程設計與施工
技術規范》，分自重、自重+暴雨兩種工況進行計
算，設計安全系數分別取1．25、1．05。
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170
圖2滑坡計算剖面及防治設計剖面(主剖面2—2’)
·19·
萬方數據
2017年第7期甘肅水利水電技術第53卷
滑坡穩定性計算結果見表2所列。
表2滑坡穩定性計算結果
根據結算結果，對該滑坡變形特征、穩定性影響
因素及破壞模式分析，自然條件下滑坡整體處于基
本穩定狀態，在暴雨等外力作用下，處于欠穩定一
不穩定狀態。上部次級潛在滑動面穩定性最差，剩
余下滑力最大。
3滑坡治理方案研究
3．1 滑坡推力計算
通過對滑坡各級滑坡推力計算(表3)發現，滑
坡工況二整體滑動時滑坡推力最大，上部次級潛在
滑動面推力次之，滑坡2—2’8號條塊及條塊上部
滑體為下滑段，下部為阻滑段。
表3 2—2’整體剖面工況二滑坡推力計算結果
滑塊號滑坡推力E／ON，m) 滑塊號滑坡推力EI俅N／m)
l 0．O 7 2 389．3
2 503．8 8 2 889．0
3 816．8 9 2 234．8
4 l 398．9 10 866．1
5 l 718．4 11 459．0
6 2 199．8
3．2防治方案選擇
(1)抗滑擋土墻方案一般布設在滑面埋深較
淺、前緣較平緩、滑坡推力在300 kN以內的滑坡。鐵
坡中學地處山地地貌，滑坡坡面高差較大，前緣剪出
口邊坡高8。10 m，施工空間有限，滑坡推力大于
300 kN，因而不宜采用。
·20-
(2)抗滑樁一般布置在阻滑段下滑力較小地
段，樁端要嵌入強度較高的地層內，并且要保證足夠
寬度的巖土體，以確保樁端的嵌固能力。鐵坡中學滑
坡下滑段較長，坡面坡度350～400，局部達65。，
滑體為殘坡積含礫粉質黏土，結構較松散，滑坡存在
多級潛在滑動面，且穩定性較差，如需保證多級滑坡
的穩定，抗滑樁只能布置在8號滑塊處，該處下滑力
最大，樁身最長，最不經濟，且不能保證樁頂上部坡
體穩定，因而在高陡滑坡中不宜采用。
(3)預應力錨索及錨墩組合可以為該滑坡提供
足夠的抗滑力，要求滑坡體結構完整性較好，為錨墩
提供可靠的受力面。鐵坡中學滑坡滑體為第四系殘
坡積層，結構較松散，且受雨水沖刷嚴重，無法為錨
墩提供穩定持力層，而且也無法對坡面進行大面積
的防護，也不宜采用。
(4)格構預應力錨索剛柔相濟，治理位置設置
靈活，適應能力強。錨索屬于柔性受力桿件，只能受
拉，而鋼筋混凝土框架具有一定的剛度，這兩者共同
作用于坡體巖土體形成整體受力結構，能更好的提
供抗滑力，受地形和變形部位的影響很小，可以根據
坡面形狀、坡度、坡面破碎情況等選擇合理的框架布
局，因而能夠完全適用于高陡山區滑坡坡面較陡、滑
體結構式松散、多級滑坡的治理。
3．3格構預應力錨索作用機理及對高陡滑坡的適
應性
格構預應力錨索充分利用了邊坡巖土體自身的
強度，該結構是由框架、預應力錨索、坡體內部穩定
的巖土體三者之間相互作用而形成的抗滑支擋結
構?；w及滑帶在結構體系中為加固對象，滑床為框
架上外力的來源，為錨索預應力的施加提供支點。由
于山地丘陵地帶高陡滑坡體主要由坡殘積含礫粉質
黏土及結構松散的強風化巖體構成，滑體相對較薄，
下伏基巖相對穩定，錨索錨固段能有效達到穩定的
巖體中，錨索將錨固段與巖體的黏結強度作為抗滑
力，通過自由段的傳遞將抗滑力作用于框架上，框架
再將其作用于滑體上。這種結構充分利用了滑坡中
滑床的穩固特性，將滑體及滑帶緊密地聯接在一起，
通過相互作用達到抗滑目的。由于框架與坡面接觸
面積大，坡體受力面積更大，在一定程度上有效防止
了坡體表面的失穩破壞。
萬方數據
第7期郭強：格構預應力錨索在高陡多層滑坡防治工程中的應用第53卷
格構預應力錨索易于和其他支護結構組合使
用，滑體所在的坡面較破碎時，框架中間的部份采用
生物綠化及外圍截排水措施，格構完全可以與此很
好地融合，使該山區滑坡的治理更加合理，最大程度
的防止和減緩各種外來應力對坡面巖土體的沖刷，
阻止坡面水土流失以及大氣降水的滲入，保證治理
范圍內部巖土體的穩定。
4格構錨索設計與計算
根據地形地質和潛在滑面的埋藏情況，在保證
提供等效總錨固力的前提下，盡量將錨索均勻布置
在滑面埋藏較淺或下盤巖體完整的地段。由于坡體
為松散結構，錨索噸位不宜過大，根據當地治理工程
經驗，鐵坡中學滑坡錨索采用500 kN級，俯傾角
120，在545 Ill標高及以上坡面布置錨索8排預應力錨
索，排距5 in，錨索間距5 in，錨索長度20～23 113，內錨
段長9 113，個別滑體可根據厚度調整自由段長度，但應
不小于5m且穿過滑帶不小于1．5m，外錨段1 nl。錨
索鉆孑L直徑0．2 In，采用直徑15．2 mm的1 860 MPa級
7股鋼絞線6根做為索體材料，內灌抗壓強度不小于
M30的水泥砂漿錨固，錨墩混凝土采用C30。
預應力錨索所提供的抗滑力可分為兩部分，平
行滑面分量，直接提供抗滑力；垂直滑面法向分力，
增加滑面的正應力，增大摩擦力來提供抗滑力(設計
考慮50％垂直滑面產生的法向阻滑力)。經計算，單
索單寬設計錨固力100 kN，可以達到防治滑坡整體
及次級剪出防治效果，錨索間距5 In，則單根錨索設
計錨囤力500 kN，鎖定錨固力取75％設計錨固力
375 kN。
根據上述參數和DZ／T 0219—2006((滑坡防治工
程設計與施工技術規范》第8．2．5條推薦的公式，安
全系數取3，砂漿與鋼絞線允許黏結強度c1取2．95
MPa，砂漿與巖石的膠結系數C2按勘察提供取O．27
MPa(施工前應進行錨索拉拔試驗，以校核該參數及
錨固段長度)，計算得k=1．78 m，L砬=8．85 in，設計
的內錨段長度9 m滿足要求。
在布置預應力錨索部分坡面還布置間距2．5 m×
2．5 m的矩形C30鋼筋混凝土格構，應使預應力錨
索位于格構橫縱梁交點處。橫梁和縱梁均為400
mm×500 lnm，鋼筋采用HRB400，雙筋截面下部縱
向鋼筋采用5d20，上部縱向鋼筋采用6d20，箍筋采
用四肢箍d8@200，還配置2d14的構造腰筋，縱向鋼
筋混凝土保護層厚度不小于40 mlTl。
5結語
格構預應力錨索是一種綜合治理措施，它將整
個剮性護坡與柔性支撐有機結合，施工過程中對邊
坡坡體擾動較小，施工安全陜捷，鋼筋混凝土格構與
預應力錨索聯合應用，變被動抗滑為主動抗滑，充分
發揮滑體自身承載能力，是一種非常經濟、有效、實用
的防治措施。特別是在相對高差較大的高陡滑坡及邊
坡應用中，能夠有效解決滑坡從坡體多級剪出可能；
對滑體為松散堆積體，削坡卸載條件有限、施工空間
狹小地段，預應力格構錨索技術具備較強的適應性。
通過對鐵坡中學滑坡勘查設計期、施工期及施
工完成后期的監測，滑坡體位移監測，各項監測數據
均在設計范圍內。格構預應力錨索防治方案的實施，
確保了滑坡體的穩定、安全。同時也證明格構預應力
錨索對高陡多層滑坡具備良好的治理效果。
參考文獻：
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(上接第10頁)長期水力沖刷及人類活動的影響，
擾動了河床的穩定性，也會對堤防工程產生沖刷、掏
空、崩塌等安全隱患，嚴重的影響了防洪安全，需要
引起重視。
西江下游河床下切嚴重，尤其是2014年上半
年高要水文站水文基本監測斷面的河段區域，致
使水文特性發生顯著變化。長此以往，將對水文測
驗及預報的精度和質量提出嚴峻挑戰，也直接影響到
各級政府領導關于西江水資源等方面的決策。
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·21·

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