边坡(滑坡)的防护措施

岩土论坛 -> 我的岩土生涯 -> 边坡（滑坡）的防护措施 边坡（滑坡）的防护措施 在我国铁路、公路、矿山、水电和基础设施的建设中，遇到了大量的地质工程问题，尤其是工程建设中形成的边坡，往往会引起滑坡、崩塌、剥落等地质灾害的发生，如遇到雨天，滑坡、崩塌则频频发生，危及建设工程与人民生命财产安全。因此，边坡的防护是工程建设中不可逾越的一项重要任务，而制定出合乎实际的防护措施又是工程建设者面临的重要课题。一份比较好的边坡防护设计文件，应该是安全可靠、经济实用和便于施工的。下面结合本人在边坡防护方面的经验，就边坡防护措施的适用条件谈几点认识，供同行参考。1 充分认识滑坡形态特征及引起变形的因素在制定防治措施前，要认真阅读滑坡勘查报告，搞清楚滑坡体的几何形状，体积大小；滑裂面的埋深；滑坡的滑移形式；滑坡的物质组成；滑带土的强度值等。然后分析引起边坡变形的地质环境条件。根据滑坡自身条件和周边地质环境条件反复论证过的防治措施应该安全可靠、经济合理，美观大方的方案。2 滑坡防治的基本方法滑坡防治是一项综合性治理工程，在一个滑坡的防治措施中，就含有多个治理措施。一般来讲，滑坡的防治措施有截（排）水、削坡减载及对坡体的稳固，而对坡体的稳固措施主要有下档、中固、上护的基本方法，下挡措施有重力式挡土墙、抗滑桩挡墙及新型支挡结构；中固措施主要有锚杆（锚索）锚固、喷锚支护锚固、土钉墙锚固等；上护主要有格构护坡、柔性网护坡及生物护坡等。3 边坡防治措施的适用条件3.1 排水所谓排水就是将影响坡体滑动的坡面水、坡体深部水和坡面外的客水通过一定的方法排走。水是边坡不稳定的主要因素，什么样的边坡防治，排水都是第一位的。当坡体内存在水时，排水应作为首选和必选措施。边坡排水措施包括坡面以外的截水措施、坡面排水措施和坡内深部排水（含钻孔排水，平洞排水）措施。3.1.1 地表截水渠所谓截水是截坡面以外的客水。在滑坡后缘及 左右两侧以外设置地表截水渠（俗称天沟和吊沟），拦截滑坡体以外的客水，不使其汇入滑坡体内。3.1.2 坡面防水坡面防水既重要又简单，主要是封闭坡面存在的裂隙、裂缝和落水洞等。为避免滞留在坡顶或坡面的雨水经坡面裂缝、裂隙和落水洞等渗入到坡体内，必须采取有效措施封闭裂缝、裂隙和落水洞等，并平整坡面，以利地表集水的快速流散。常用的方法是沿裂隙、裂缝向下挑沟，然后进行夯填、整平。3.1.3 坡面和坡脚集（排）水渠为了将坡面水排走，必须在坡面、坡脚及卸荷平台设置集（排）水渠，将坡面水收集后及时排走。3.1.4 坡内排水孔对于坡体内存在的潜水，要用钻孔排水，对于软岩和土质边坡，排水孔可在坡面上按照一定的规则间距布置；对于岩质滑坡，其排水孔优先选在裂隙发育，渗水严重的部位。3.1.5 坡内排水平洞当地下水难以通过坡面钻孔排出时，可在坡体内开挖平洞，洞顶辅以扇形排水孔幕，以便有效排走地下水。坡面排水孔和平洞排水孔应结合岩性特点，采取适当保护措施，确保其长效性。3.2 坡率法（削坡减栽）坡率法——通过控制滑坡高度和坡度，或将部分滑坡体移走，减少滑坡体积，从而无需对边坡进行整体加固就能使坡体达到自身稳定的方法就叫坡率法。坡率法也称削坡减载，是一种经济合理，施工简便，且一劳永逸的有效措施，对于土质边坡和强风化碎岩，宜优先采用。治理什么样的边坡，都有整治坡面的要求，而整治坡面也有削坡减载的成份，因此，坡面整治也是一种削坡减载。3.3 重力式挡土墙重力式挡土墙——重力式挡土墙是依靠墙身自重来抵挡边坡下滑的构筑物。重力式挡土墙由于形式简单、取材容易、施工简便而广泛采用，重力式挡土墙主要用在坡高较小的中小型土质边坡、强风化破碎岩质边坡，而且变形时剪出口较浅。根据墙背的倾斜情况，重力式挡土墙可分为仰斜式、直立式、俯斜式和衡重式等。3.3.1 仰斜式挡土墙如果没有特殊要求，仰斜式挡土墙是首选形式，一是仰斜式挡土墙所承受的主动土压力较小，二是仰斜式挡土墙可以依坡体坡度顺势而为，三是墙身结构较小。与直立式挡土墙相比，施工有一定的难度。3.3.2 直立式挡土墙当原始坡面比较陡，墙体后面的坡体又不容许开挖时，宜选择直立式挡土墙进行支挡，直立式挡土墙与仰斜式挡土墙相比，墙后的主动土压力大，因此要求墙身结构大，所用材料多，应尽量少用，以降低成本。但是由于施工方便而被广泛采用。3.3.3 俯斜式挡土墙俯斜式挡土墙的背坡比要大于胸坡比，其使用条件是由于空间位置的需要，墙后需要填方，有填方就要夯实填土，这时只有俯斜式比较合理，俯斜式墙的主动土压力比较大，因此其墙形结构大，使用材料多，应尽量少使用。在计算稳定性时要考虑填土部分。3.3.4 衡重式挡土墙衡重式挡土墙用在地面横坡较陡峻，或地形狭窄的地方采用，衡重式挡土墙墙背上下间设有衡重台，利用衡重台上的填土重力，使全墙重心后移，增加墙身稳定，其墙身结构小，基础开挖量小，比较经济，是主要的挡土墙形式，其缺点是结构复杂，施工麻烦。重力式挡土墙材料多为块石、个别地方用混凝土。当下滑力较大时，挡墙可与锚杆支护联合使用。3.4 抗滑桩支挡结构3.4.1抗滑桩抗滑桩——抗滑桩是一种置身于岩土体中的大型钢筋混凝土构筑物，它是通过桩身将上部承受的滑坡推力传递给桩下部的侧向岩土体，依靠桩下部的侧向阻力来承担滑坡的下滑力，从而使滑坡保持平衡或稳定。抗滑桩的使用条件是：一是滑坡体下滑力较大；二是滑坡剪出口深不宜设置工程措施；三是具有可靠的持力层。抗滑桩是埋入岩土体中的大型钢筋混凝土构筑物，其施工难度较大，材料应用较多，成本高，一般不宜采用，如果通过方案对比确实需要，且符合以上三个条件时，可谨慎选择使用。为了降低成本，减小桩身结构，抗滑桩往往与预应力锚索（锚杆）联合使用。形成桩锚复合支挡结构。在不符合上述条件土层地区、强风化地区，经过论证确需抗滑桩时，滑面以下桩长应该是桩长的一半，桩截面要相对小一些，桩心距要小一些。这时抗滑桩的截面可以是方桩，有时候将矩形的长边对山体，与常规的刚好相反。3.4.2 锚索抗滑桩锚索抗滑桩是对抗滑桩的一种补充，为了缩小抗滑桩的见面结构，或抗滑桩的长度，可在抗滑桩的顶部加锚索结构，加了锚索结构后钢筋的布置要有变化，在原受压面部分由于锚索的作用，产生受拉区，受拉拉力主要有钢筋来承担，所以要加部分受拉钢筋，钢筋量要根据拉力而定。此时，锚索的锁定拉力要比常规的小15%左右，这主要是要配合抗滑桩的受力状况。如果锚索是满负荷时，滑体下滑时，在抗滑桩还没有受力时，锚索先受力而遭到破坏。3.4.3锚筋桩锚筋桩的使用条件，一般情况下，不提倡、不赞成使用锚筋桩，只有在锚固段地层确实很坚硬，人工挖孔及其困难， 而且地层抗压强度高于混凝土强度时，可以使用锚筋桩。锚筋桩的锚筋的分布尽量与原设计的钢筋分布一致，即锚筋结构分布在受拉区，钢筋要长短相间，避免放在一个坡面上。在抗滑桩孔中钻孔要特变注意安全。3.4.4 锚杆挡土墙锚杆挡土墙是重力式挡土墙的补强，当下滑力较大，重力式挡土墙难以支挡土的下滑力时，要采用锚杆式挡土墙，实践证明，一根φ22的螺纹钢，可提高6m3浆砌块石的力，潜力巨大。有条件的地方可以使用锚索挡土墙。有2个条件：一是要求基础的承载力要高。二是重力式挡土墙最好是直立式的。3.4.5 锚索地梁（锚墩）挡土墙对于基础承载力差，重力式挡土墙是仰斜式结构的墙来讲，可以使用锚索地梁挡土墙。锚索地梁挡土墙是重力式挡土墙的补强，当下滑力较大，重力式挡土墙难以支挡土的下滑力时，要采用锚索地梁（锚墩）挡土墙。一根钢绞线可以加固15吨左右的力，如果是10根钢绞线可达150吨，潜力巨大。有条件的地方可以使用锚索挡土墙。这里要求基础的承载力要高。使用锚索挡土墙的要求：一是滑力较大，二是墙体要高，三是锚索与水平夹角要小一些。3.5 新型支挡结构新型支挡结构是近20年发展起来的支挡结构体，主要有悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙、加筋式挡土墙和锚杆式挡土墙等。3.5.1 悬臂式挡土墙悬臂式挡土墙主要使用于缺乏石料的地区、地基承载力较低的地段和墙高不超过6m的边坡。它是钢筋混凝土结构体，由立壁、墙趾板和墙踵板组成。在实际中，由于悬臂式挡土墙的立壁单薄，抗击坡体下滑力有限，往往被扶壁式挡土墙代替。3.5.2 扶壁式挡土墙扶壁式挡土墙适宜条件也是缺乏石料的地区和地基承载力较低的地段。扶壁式挡土墙是悬臂式挡土墙基础上发展来的，它是在悬臂式挡土墙的墙踵板与立壁之间加上若干道扶肋，增加了结构的强度。其结构由立壁、墙趾板、墙踵板和扶肋四部分组成，由于加了扶肋，墙高可增加到6m以上。3.5.3 加筋土式挡土墙加筋土式挡土墙主要适宜于大型填方，且填方的一边需要直立的工程。加筋土式挡土墙的挡土原理是土的侧压力传给墙面板，墙面板再传递给拉筋，拉筋再借助于与稳定土间的摩擦作用，使其侧压力传递给稳定土，从而达到稳定坡体的作用。它是由钢筋混凝土墙面板、填土和拉筋组成。这种结构体可承受地基较大的变形、还可以承受较大的荷载冲击、振动，施工不用机械，外形美观、占地少，是填方工程首选的治理措施。拉筋可以是条带状的，也可以是土工格网。3.5.4锚定板式挡土墙锚定板式挡土墙主要适宜于大型填方，且填方的一边需要直立的工程。它是由肋柱、锚定板、拉杆、挡土板和填土组成，其挡土原理是土的侧压力传给挡土板，挡土板再传递给肋柱，肋柱通过拉筋转递给稳定土中的锚定板，利用锚定板的抗拔力达到稳定填方土的作用。这种结构体可承受地基较大的变形、还可以承受较大的荷载冲击、振动，施工不用机械，外形美观、占地少，是填方工程主要的治理措施。3.5.5 锚杆式挡土墙锚杆式挡土墙主要使用在山坡前需要填方，且填方部分需要直立的工程。锚杆式挡土墙的挡土原理是填土将侧压力转给挡土板，挡土板传递给锚杆，锚杆再传递给稳定的山体中，从而达到稳定坡体的作用，锚杆式挡土墙其结构是由锚杆、钢筋混凝土面板和锚杆反力支撑柱组成。其优点是对地基的要求不高，使用坡高不限，且经济实用。以上主要是边下部的支挡方法，对于中小型边坡采取其中的一项就可以了。然而在实际中，一个较大型滑坡只用下部支挡措施是难以奏效的，在其上部需要采取进一步的措施才能稳固滑坡体，这就提到了中部的支挡方法，根据实际工作经验，中部的支挡方法最主要的是锚固方法，即锚杆（锚索）锚固、喷锚支护锚固等。 3.6 锚固措施3.6.1 预应力锚杆（锚索）锚固当土质（岩质）滑坡高陡，滑裂面埋深较大，下部的支挡措施难以使坡体稳固时，需要在坡体的中部采用锚固措施，对于坡体变形明显的边坡，要采用预应力锚杆（锚索）加以锚固，当潜在的下滑力较大时，须采用预应力锚索锚固；当下滑力较小时，采用预应力锚杆锚固。3.6.2 支撑反力结构使用预应力锚固措施，就要有锚固力的反力支撑结构，常用的支撑结构是格构梁。而对坡面高低变化大，且整平困难的岩质边坡，建议采用正方形反力支撑板，其效果与格构梁是一样的，但施工方便，成本较低，是值得考虑的一种反力支撑结构。3.6.3 土钉墙锚固 土钉墙是砂浆锚杆与喷射混凝土墙体的结合体，是常用的锚固结构体。土钉墙锚固工程主要是对新开挖的边坡进行加固，如建筑基坑开挖的边坡等。土钉墙要求边坡具有一定的天然凝聚力，且坡面无水或者水比较少，因此，在地下水较发育或者边坡土质松散时，一般不采用土钉墙。 土钉墙施工有其特殊的要求，这就是自上而下、边开挖边进行土钉墙施工，而且对每次开挖深度有一定的要求。3.6.4 喷锚支护加固与土钉墙相比，喷锚支护是在已有的不稳定边坡上所进行的锚固工程，它也是砂浆锚杆与喷射混凝土锚固结构。喷锚支护的使用有其特定的条件。首先是变形不明显的岩质边坡；其次是岩质边坡无顺坡向滑移结构；再次是岩体为弱风化或中风化的完整性较差的岩质边坡。为防止边坡浅表层岩块崩落，减缓风化作用，可采用喷锚支护。近年来随着生态环境的需要，喷锚支护中的喷射混凝土部分已经有格构梁代替了，其格构梁比预应力锚固所需要的梁要小。格构内部进行培土植草。对于表面植物较多，又符合以上条件的岩质边坡可用柔性支护，既俗话讲的钢丝网防护措施。 3.7 坡面防护 坡面防护就是采用一定的工程措施使松散的，不规则的坡面得到稳固，美化。在边坡的上部，坡体相对平缓，在经过下部支挡，中部锚固以后，滑坡体得到了有效控制，坡顶部分只要将坡面加以防护就可以了。常用的方法有格构防护、生物防护和柔性网防护等措施。 3.7.1 格构防护 格构防护是最常见的方法，就是在整理过的坡面上使用菱形格构、正方形格构、拱形格构等将坡面加以固定，适宜植物生长的地方可在格构内培土植草。格构材料有钢筋混凝土结构，有块石结构，也有混凝土预制件。 3.7.2 柔性网防护 对于坡体上部较松散的坡面，其本身就有植物，这时采用柔性网防护比较合适，柔性网是一种新型的支护方法，目前已得到大力的推广使用。 3.7.3 生物防护 生物防护大多数是配合格构支护使用的，就是在锚固框架内，在格构防护内种植适合于生长的草木，达到稳固坡面，美化环境的作用。对边坡实施防护工程，安全有效是第一位的，考虑与周边环境相协调是第二位的，因此不宜奢求环境美化。 3.8 改造岩土体对于滑体、滑带土较松软，岩土体的强度值较小的滑坡，可以通过工程来改造岩土体，以便提高岩土体的强度值（C、φ），如利用压密注浆和高压旋喷桩改造土体。高压旋喷桩所使用的地层是水马力能够切割搅拌的地层。