高邊坡設(shè)計(jì)與加固問題的討論
2015-07-06
首先，我們應(yīng)該知道并了解什么是高邊坡。我們通常把巖質(zhì)邊坡的高度超過30m定性為高邊坡,還有一種情況就是土質(zhì)邊坡大于20m也可以看做高邊坡。在高邊坡設(shè)計(jì)施工中必須遵循一套合適的的設(shè)計(jì)思想和方法，高邊坡的加固工程，也需要合理利用現(xiàn)場條件實(shí)際，進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和加固。這樣不僅可以為工程設(shè)計(jì)提供依據(jù),也可以為以后的實(shí)際工程設(shè)計(jì)提供參考價(jià)值。
一．高邊坡設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和穩(wěn)定性評價(jià)
（一）高邊坡設(shè)計(jì)的復(fù)雜性分析
高邊坡設(shè)計(jì)貫穿于調(diào)查、勘探、設(shè)計(jì)到最后施工的整個(gè)過程，各個(gè)環(huán)節(jié)都是緊密聯(lián)系的。這其中的復(fù)雜性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
首先，全面的地質(zhì)資料是設(shè)計(jì)能否成功的前提條件。例如邊坡穩(wěn)定性受地質(zhì)條件影響的程度，人為的因素影響，邊坡的設(shè)計(jì)必須符合邊坡土體的地層巖性和一系列的強(qiáng)度特征，這樣才可以避免發(fā)生整體或局部的變形。
其次，高邊坡設(shè)計(jì)是預(yù)測性設(shè)計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)性設(shè)計(jì)的有機(jī)結(jié)合。由于線長和點(diǎn)多的現(xiàn)實(shí)因素，前期的地質(zhì)調(diào)查和勘探就會(huì)或多或少的對高邊坡不夠看重，主要是因?yàn)檫@時(shí)候變形還沒有或者不會(huì)發(fā)生。所以高邊坡設(shè)計(jì)就需要根據(jù)有關(guān)資料和經(jīng)驗(yàn)對開挖后可能產(chǎn)生的變形類型和部位進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測。但是由于地質(zhì)資料的短缺就會(huì)讓設(shè)計(jì)依據(jù)不夠全面，不可避免的存在盲目性，加上地質(zhì)條件的復(fù)雜性也使設(shè)計(jì)具有風(fēng)險(xiǎn)性，所以造成高邊坡設(shè)計(jì)是預(yù)測性設(shè)計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)性設(shè)計(jì)的有機(jī)結(jié)合。
最后，高邊坡設(shè)計(jì)是動(dòng)態(tài)的設(shè)計(jì)。由于現(xiàn)實(shí)條件的限制，我們無法清楚開挖前的邊坡地質(zhì)情況，也就造成設(shè)計(jì)的整個(gè)過程沒有固定的模式。因此需要根據(jù)工期的深入，根據(jù)地質(zhì)條件的變化，對設(shè)計(jì)進(jìn)行變更或者調(diào)整，做到真正意義上的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。
（二）高邊坡的穩(wěn)定性評價(jià)
大多數(shù)人都是通過力學(xué)平衡計(jì)算法來評價(jià)邊坡的穩(wěn)定性,當(dāng)然它能夠方便獲得穩(wěn)定系數(shù)的數(shù)據(jù)值,而且也能確定最終加固工程的承受力值。但是如果面對復(fù)雜的高邊坡穩(wěn)定性計(jì)算可能就束手無策了,這是因?yàn)檫吔鐥l件以及破壞面巖土參數(shù)無法準(zhǔn)確判別和選擇,這就讓計(jì)算的結(jié)果說服力下降。本文認(rèn)為可以結(jié)合工程地質(zhì)分析對比法來確定,工程地質(zhì)分析法不僅可以為力學(xué)平衡計(jì)算法提供變形的類型邊界條件,而且可以確定變形的范圍；而力學(xué)平衡計(jì)算法可以準(zhǔn)確算出穩(wěn)定系數(shù)和作用力的數(shù)據(jù),為最終的高邊坡設(shè)計(jì)提供正確的依據(jù)。
?。?）工程地質(zhì)分析對比法重點(diǎn)講到了以下方面的分析和對比:
1.根據(jù)自然極限條件下穩(wěn)定坡的坡形坡率坡高來進(jìn)行參考，當(dāng)然也包括人工邊坡的坡高，利用二者的對比來進(jìn)行穩(wěn)定性的分析。
2.利用自然山坡已經(jīng)存在變形的種類和大小判定人工邊坡有機(jī)會(huì)發(fā)生變形的種類和大小。
3.依據(jù)坡體結(jié)構(gòu)對人工邊坡可能變形的種類和位置進(jìn)行合理分析。
4.利用變化的頻率和大小來進(jìn)行對比判斷,這里主要是開挖有可能造成的坡體松動(dòng)和滲透的下表水，軟弱夾層帶處的巖土強(qiáng)度降低分析也許會(huì)變形的種類和大小。
?。?）另一種方法也就是力學(xué)計(jì)算法。力學(xué)計(jì)算法有著許多不同的方式,選取和勘察確定的破壞種類和模式必須同時(shí)相一致，這樣的計(jì)算方法才有可能得出正確的結(jié)果。它的破壞范圍重點(diǎn)是松動(dòng)的區(qū)域大小,一般都可以采取有限元算出高邊坡的開挖后位移場位置和大小。
二．高邊坡設(shè)計(jì)的整體理念和技術(shù)手段，以及基本原則和方法
?。ㄒ唬┰O(shè)計(jì)理念和技術(shù)手段
高邊坡設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格按照調(diào)查、勘探、設(shè)計(jì)和施工密切相連的準(zhǔn)則，施工中的新參數(shù)和新特征要迅速告知設(shè)計(jì)部門，然后用新設(shè)計(jì)指引整個(gè)施工全過程，同時(shí)不斷和相似的工程進(jìn)行合理的比較，把別處的成功設(shè)計(jì)理念帶到本設(shè)計(jì)中。
高邊坡設(shè)計(jì)的技術(shù)手段主要參照主體工程的施工工段進(jìn)行勘探和有效調(diào)查，靠近高邊坡工程處進(jìn)行合理的比較，高邊坡設(shè)計(jì)必須重視高邊坡開挖施工，上報(bào)的信息主要包含現(xiàn)場巖層和風(fēng)化強(qiáng)度以及爆破效果，確定高邊坡設(shè)計(jì)施工的最終方案。
?。ǘ┰O(shè)計(jì)的基本原則
首先，高邊坡設(shè)計(jì)中使用年限和保護(hù)對象的重要性不言而喻，必須確保十分安全。
其次，高度40m以下的邊坡主要采取放穩(wěn)定坡率的設(shè)計(jì)原則；高度在40m以上的邊坡，如果也放緩邊坡極有可能增加大量放棄的方量，不僅大量的植被被無情破壞，而且造成征地量的加大和浪費(fèi)。不利于環(huán)境保護(hù)，所以我們應(yīng)該采取適當(dāng)增大坡率的方式，對支擋加固工程進(jìn)行有能力的加強(qiáng)。
最后，根據(jù)坡腳應(yīng)力和地下水集中的有關(guān)特性，加固工程應(yīng)全程使用“固腳和強(qiáng)腰”的方法進(jìn)行，這里的“固腳”就是鞏固坡腳或者級邊坡的支撐力，“強(qiáng)腰”則是確保高邊坡的局部穩(wěn)定。也就是確保整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定。
?。ㄈ└哌吰碌脑O(shè)計(jì)方法
高邊坡設(shè)計(jì)目前國內(nèi)還沒有達(dá)成統(tǒng)一的共識，本文主要探討采用幾種方法相結(jié)合的方法。
第一種也就是工程地質(zhì)比擬法。主要依據(jù)自然穩(wěn)定坡的調(diào)查數(shù)據(jù)和分析結(jié)果找到可以類比的坡形、坡率和坡高。
第二種也就是力學(xué)的計(jì)算法：選擇滿足坡體的結(jié)構(gòu)和破壞模式的計(jì)算模式算出設(shè)計(jì)的坡形穩(wěn)定性，同時(shí)合理調(diào)整坡形參數(shù)來達(dá)到設(shè)計(jì)的合理性。
最后一種就是所謂的經(jīng)驗(yàn)對比法。參考地質(zhì)條件下穩(wěn)定的人工邊坡有關(guān)的設(shè)計(jì)方法和理念對新的邊坡來進(jìn)行類比設(shè)計(jì)。
三．討論高邊坡工程的加固方案
加固工程目前廣泛采用的方式主要包括修建攔擋的建筑物和擋土墻等，應(yīng)根據(jù)實(shí)際條件選用適合的方式。
?。ㄒ唬┬拗r擋建筑物和錨固
攔擋建筑物主要包括落石平臺和攔截石塊墻體等，遮擋的建筑物形式主要有明洞和棚洞。
錨固就是利用預(yù)應(yīng)力錨對其進(jìn)行合理加固的處理手段，避免發(fā)生崩塌。采取錨固額方法可以讓臨空面周圍的巖體裂縫寬度逐漸變小，從而增強(qiáng)巖體的整體性。
（二）支撐保護(hù)
支撐主要是對懸掛在上方的危巖采用墩和柱等形式進(jìn)行局部的支撐和加固，用這種方法實(shí)現(xiàn)治理的目標(biāo)。這里需要特別注意的是，對于危險(xiǎn)巖塊體存在于軟弱夾層的危巖區(qū)的處理方法，首先對松弛的塊體進(jìn)行消滅處理，最后用條石護(hù)壁進(jìn)行支撐和保護(hù)。
?。ㄈ┕酀{加固
灌漿加固能夠增加巖石的完整性。資料表明，水泥灌漿加固能夠顯著提高巖體抗拉的強(qiáng)度。在施工工序上我們采用的方法一般先錨固后一段一段的進(jìn)行灌漿加固。
（四）抗滑樁
抗滑樁就是用樁作為抵抗坡體滑動(dòng)的材料。通常在滑體和滑床間打入少許大尺寸的錨固樁，同時(shí)使二者有機(jī)的聯(lián)合在一起，進(jìn)而達(dá)到抗滑的效果，這種樁一般包括木樁和鋼筋混凝土樁等。
四.小結(jié)
根據(jù)全文的分析和實(shí)際的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我們應(yīng)該清楚的知道，高邊坡把地質(zhì)體的一部分變?yōu)槿藶楣こ?由于地質(zhì)體的復(fù)雜性和多變性,使得高邊坡設(shè)計(jì)變得十分復(fù)雜,至今設(shè)計(jì)而依然沒有在工程界達(dá)成共識。高邊坡設(shè)計(jì)和加固工程有著重要的研究意義，我們可以通過其提高結(jié)構(gòu)使用的整體性能。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和基礎(chǔ)建設(shè)的大規(guī)模開展，在國內(nèi)工程中，高邊坡設(shè)計(jì)的意義重大，在今后有關(guān)的設(shè)計(jì)和施工中，積我們應(yīng)繼續(xù)完善該項(xiàng)技術(shù)的分析方法和步驟，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以大力推廣此項(xiàng)新方法，希望可以為我國的建筑事業(yè)添磚加瓦。
