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摘要：由于高边坡病害的复杂性、多样性, 使得高边坡加固防护设计在工程实践中占有极其重要的地位。本文就高速公路高边坡加固防护设计的常用方法做一探讨。
关键词：高速公路高边坡防护施工
Abstract: due to the high slope of the complexity of the disease, diversity, makes the high slope reinforcement design in the engineering practice protection of the utmost importance. This paper highway high slope reinforcement protection design commonly used method is explored in this paper.
Keywords: highway construction of high slope protection
中图分类号： U412.36+6 文献标识码：A文章编号：
随着经济的增长, 我国的高速公路发展迅速且不断向山区延伸, 越来越多的高边坡问题引起了人们的注意。高边坡病害按病害体形成的时间以及与边坡工程的关系分有两种情况：一是在边坡工程开工之前就已存在的老的斜坡病害，因边坡工程活动而复活，如老滑坡的复活等；二是在边坡工程活动中，由于边坡工程的开挖等原因引发的新的边坡病害问题，即新生的边坡病害问题，包括开挖边坡引起的坍塌、崩塌、滑坡等；按变形性质和机制分有：坍塌、滑坡、崩塌、错落、倾倒；按变形范围和规模分有：坡面变形、边坡变形和坡体变形。由于高边坡病害的复杂性、多样性,使得高边坡加固防护设计在工程实践中占有极其重要的地位。
一、概述
在我国公路行业，对于高边坡的规范尚无定论。一般认为高度大于30m的岩质边坡为高边坡，土质边坡大于20m即为高边坡。高边坡的稳定性问题在铁路、公路、矿山和水利建设中早已存在，近年来在高速公路建设中尤其突出，由于高边坡是将地质体的一部分改造成人为工程，因此它的稳定性受控于边坡所在岩土体的基本特性——地层岩性、地质构造、岩体结构、坡体结构及水文地质条件等，以及人为改造的程度——开挖高度、坡形和坡率。由于地质体的复杂性、多变性和不均质性，使得高边坡设计也十分复杂，至今在公路行业中还作为一种特殊设计无规范可循。
低等级公路由于标准低，路基窄，开挖量少，高边坡数量不多。但随着山区高速公路的发展，路线等级高，路基宽，开挖量大，出现了大量高边坡，从而也发生了众多高边坡的变形和破坏问题，既增加了投资，又延误了工期，甚至造成已有工程的破坏。如山西大同-运城高速公路雁门山隧道至恒山段5.6km出现滑坡4处，不稳定高边坡16处；云南省元江至磨黑高速公路长147km，大于30m的边坡近300处，治理滑坡和边坡加固花费5亿多元；重庆市万州至梁平高速公路有20余km设在砂泥岩顺层地段，几乎所有的高边坡开挖后都发生了变形，加固边坡花费近2亿元；安徽省黄山至杭州高速公路和铜陵至黄山高速公路在开挖过程中产生大量高边坡变形问题，成为制约投资及工期的最主要控制因素之一。因此，如何合理设计使高边坡稳定，如何正确认识影响高边坡稳定性的因素已引起众多技术人员的重视。
二、 高边坡的加固防护方法
边坡稳定性分析及加固理论技术研究由来已久。国内外学者曾从静力学观点和理论出发, 对边坡失稳滑动形成的条件、作用力因素、滑体结构、滑体尺寸方面进行考虑, 对边坡进行勘测, 运用极限平衡法分析计算来评价边坡的稳定性, 并采用适当的加固技术防护边坡, 实践证明是成功的。目前, 边坡稳定性分析无论从理论上还是方法上都日趋成熟, 提出了多种评价边坡稳定性的方法, 这些理论技术均不同程度地推进了对边坡稳定性的研究。
1、 预应力锚索加固法
预应力锚索加固是通过锚固在坡体深部稳定岩体上的锚索将力传给混凝土框架, 由框架对不稳定坡体施加一个预应力, 将不稳定松散岩体挤压, 使岩体间的正压力和摩阻力大大提高, 增大抗滑力,限制不稳定坡体的发育, 从而起到加固边坡、稳定坡体的作用。在锚索孔内进行高压注浆, 使浆液填充锚孔周围坡体内的裂隙, 提高坡体的整体稳定性。
预应力锚索加固高边坡的本质是充分利用具有较大刚度和强度材料的力学特性来加强、加固软弱破碎的岩体和土体, 充分发挥岩土体的自稳能力,达到稳定边坡的目的。该技术与传统的抗滑桩、挡土墙等支挡结构相比, 是通过加固岩土体自身, 改善岩土体的力学性能, 变被动支挡为主动加固, 且具有施工速度快、防护效果好等优点。
2、预应力锚索框架加固法
所谓预应力锚索框架加固法, 是在现浇钢筋混凝土锚固护坡的基础上, 预先制作好预应力混凝土框架或组装好钢筋笼, 然后在现场喷射混凝土, 达到加固边坡的目的。
预应力锚索框架是随着锚固技术发展起来的。20世纪90年代, 日本在现浇钢筋混凝土锚固护坡的基础上, 应用了PC( Pretressing Concrete) 格构锚固工法和Q&S(Qvick&Strong)框架工法。前者由预制预应力混凝土框架和灌浆锚索组成, 它将传统的现浇四菱锥台式锚墩结构改为预制应力混凝土构件;后者是把预先在工厂加工组装好的矩形钢筋笼, 按矩形或菱形布置于边坡上, 然后在钢筋笼上喷射混凝土。受PC格构锚固工法和Q&S框架锚固工法的启发, 结合我国工程技术发展水平和条件, 自上世纪90年代开始, 我国大量应用现浇式预应力锚索框架结构。随着我国交通事业的发展, 高等级公路边坡病害问题渐显突出, 预应力锚索框架在公路高边坡的治理中发挥了越来越重要的作用。
3、 压力分散型锚加固法
压力分散型锚是近年来发展起来的一项新技术, 其克服了拉力型预应力锚索承载力与锚固段长度非线性增长、粘结应力峰值突出、防腐性能较差等性能缺陷, 形成了具有独特传力机制和良好工作性能的单孔复合锚固体系, 采用独特的结构构造和施工工艺, 将锚索锚固段受到的集中拉力分散为几个较小的压力区, 分部段作用于较短的锚固体上,使锚固体与周围岩土的粘结应力峰值大幅降低并较均匀地分散到整个锚固段长度上, 从根本上充分发挥了岩土的抗剪强度, 显著地提高了锚索的承载能力, 因为压力分散型预应力锚索的灌浆体由受拉改为受压状态, 灌浆体不易开裂, 有利于锚索体的防水、防腐。
4、预应力锚索抗滑桩加固法
抗滑桩一般结合排水工程使用, 主要有钻孔钢筋混凝土灌注桩和钻孔钢管桩, 而目前主要使用排架桩、钢架桩、椅式桩墙, 改变了抗滑桩的受力状态, 节省了材料。
锚索抗滑桩比普通抗滑桩有明显的优势, 锚索抗滑桩是在单桩顶部加锚索锚固于滑面以下稳定地层, 在桩的顶部或上部施以横向拉力, 这样桩的弯矩大大减少, 因而截面尺寸和埋深也大大减小,从而改善抗滑桩的受力状况。一些研究表明, 锚索抗滑樁较普通抗滑桩受力可减小30%～ 50%, 具有明显的经济优势。
预应力锚索抗滑桩板墙在高边坡治理中, 与其他支挡结构相比具有许多优点, 设计理论和工程实践日趋成熟, 具有广泛的用途, 特别适用于工程环境要求较高的高速公路。
5、SNS柔性防护技术
SNS是一种采用柔性拦石网防护技术, 利用钢绳网作为主要构成部分来防护高边坡危岩危害的柔性安全网防护系统, 其柔性和高强度更能适应于抗击集中荷载和高冲击荷载。对于坡度较陡的高能量崩塌落石, SNS钢绳网系统是一种理想的防护方法。
高边坡工程易发生失稳灾害, 在进行加固方法的选择时, 需要正确分析边坡失稳机理, 准确评价其稳定性, 合理地进行下滑力的计算, 这是选择加固设计方法的关键。因此, 在进行加固设计时, 首先要结合工程所处的地质环境, 分析高边坡可能出现的破坏情况, 然后结合工程特点, 提出相应的加固方案, 最后综合考虑施工方法和经济条件选择便于实施的加固方案。
高边坡加固设计是高边坡病害防治设计的主要形式, 由于高边坡病害治理工程的实践超前于理论研究, 因此有关高边坡病害预加固设计的方法、类型、使用范围以及预加固设计对高边坡病害破坏模式的影响、设计中主要参数的选择等问题还有待于进一步的研究。
参考文献：
[1] 刘卫东. 浅析高速公路高边坡加固方法[J]. 交通标准化, 2008,(01)
[2] 郑国辉. 京珠南高速公路板桥的病害与加固处治[J]. 公路交通技术, 2010,(03)
[3] 郝风朝. 高速公路旧桥的检查与检测[J]. 交通世界(建养.机械), 2008,(08)
[4] 朱长胜. 高速公路拓宽工程中的软基加固设计探讨[J]. 山西建筑, 2005,(20)
[5] 陈增新. 高速公路高边坡加固的设计方法[J]. 中国科技信息, 2008,(13)
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：高速公路高边坡防护施工
Abstract: due to the high slope of the complexity of the disease, diversity, makes the high slope reinforcement design in the engineering practice protection of the utmost importance. This paper highway high slope reinforcement protection design commonly used method is explored in this paper.
Keywords: highway construction of high slope protection
中图分类号： U412.36+6 文献标识码：A文章编号：
随着经济的增长, 我国的高速公路发展迅速且不断向山区延伸, 越来越多的高边坡问题引起了人们的注意。高边坡病害按病害体形成的时间以及与边坡工程的关系分有两种情况：一是在边坡工程开工之前就已存在的老的斜坡病害，因边坡工程活动而复活，如老滑坡的复活等；二是在边坡工程活动中，由于边坡工程的开挖等原因引发的新的边坡病害问题，即新生的边坡病害问题，包括开挖边坡引起的坍塌、崩塌、滑坡等；按变形性质和机制分有：坍塌、滑坡、崩塌、错落、倾倒；按变形范围和规模分有：坡面变形、边坡变形和坡体变形。由于高边坡病害的复杂性、多样性,使得高边坡加固防护设计在工程实践中占有极其重要的地位。
一、概述
在我国公路行业，对于高边坡的规范尚无定论。一般认为高度大于30m的岩质边坡为高边坡，土质边坡大于20m即为高边坡。高边坡的稳定性问题在铁路、公路、矿山和水利建设中早已存在，近年来在高速公路建设中尤其突出，由于高边坡是将地质体的一部分改造成人为工程，因此它的稳定性受控于边坡所在岩土体的基本特性——地层岩性、地质构造、岩体结构、坡体结构及水文地质条件等，以及人为改造的程度——开挖高度、坡形和坡率。由于地质体的复杂性、多变性和不均质性，使得高边坡设计也十分复杂，至今在公路行业中还作为一种特殊设计无规范可循。
低等级公路由于标准低，路基窄，开挖量少，高边坡数量不多。但随着山区高速公路的发展，路线等级高，路基宽，开挖量大，出现了大量高边坡，从而也发生了众多高边坡的变形和破坏问题，既增加了投资，又延误了工期，甚至造成已有工程的破坏。如山西大同-运城高速公路雁门山隧道至恒山段5.6km出现滑坡4处，不稳定高边坡16处；云南省元江至磨黑高速公路长147km，大于30m的边坡近300处，治理滑坡和边坡加固花费5亿多元；重庆市万州至梁平高速公路有20余km设在砂泥岩顺层地段，几乎所有的高边坡开挖后都发生了变形，加固边坡花费近2亿元；安徽省黄山至杭州高速公路和铜陵至黄山高速公路在开挖过程中产生大量高边坡变形问题，成为制约投资及工期的最主要控制因素之一。因此，如何合理设计使高边坡稳定，如何正确认识影响高边坡稳定性的因素已引起众多技术人员的重视。
二、 高边坡的加固防护方法
边坡稳定性分析及加固理论技术研究由来已久。国内外学者曾从静力学观点和理论出发, 对边坡失稳滑动形成的条件、作用力因素、滑体结构、滑体尺寸方面进行考虑, 对边坡进行勘测, 运用极限平衡法分析计算来评价边坡的稳定性, 并采用适当的加固技术防护边坡, 实践证明是成功的。目前, 边坡稳定性分析无论从理论上还是方法上都日趋成熟, 提出了多种评价边坡稳定性的方法, 这些理论技术均不同程度地推进了对边坡稳定性的研究。
1、 预应力锚索加固法
预应力锚索加固是通过锚固在坡体深部稳定岩体上的锚索将力传给混凝土框架, 由框架对不稳定坡体施加一个预应力, 将不稳定松散岩体挤压, 使岩体间的正压力和摩阻力大大提高, 增大抗滑力,限制不稳定坡体的发育, 从而起到加固边坡、稳定坡体的作用。在锚索孔内进行高压注浆, 使浆液填充锚孔周围坡体内的裂隙, 提高坡体的整体稳定性。
预应力锚索加固高边坡的本质是充分利用具有较大刚度和强度材料的力学特性来加强、加固软弱破碎的岩体和土体, 充分发挥岩土体的自稳能力,达到稳定边坡的目的。该技术与传统的抗滑桩、挡土墙等支挡结构相比, 是通过加固岩土体自身, 改善岩土体的力学性能, 变被动支挡为主动加固, 且具有施工速度快、防护效果好等优点。
2、预应力锚索框架加固法
所谓预应力锚索框架加固法, 是在现浇钢筋混凝土锚固护坡的基础上, 预先制作好预应力混凝土框架或组装好钢筋笼, 然后在现场喷射混凝土, 达到加固边坡的目的。
预应力锚索框架是随着锚固技术发展起来的。20世纪90年代, 日本在现浇钢筋混凝土锚固护坡的基础上, 应用了PC( Pretressing Concrete) 格构锚固工法和Q&S(Qvick&Strong)框架工法。前者由预制预应力混凝土框架和灌浆锚索组成, 它将传统的现浇四菱锥台式锚墩结构改为预制应力混凝土构件;后者是把预先在工厂加工组装好的矩形钢筋笼, 按矩形或菱形布置于边坡上, 然后在钢筋笼上喷射混凝土。受PC格构锚固工法和Q&S框架锚固工法的启发, 结合我国工程技术发展水平和条件, 自上世纪90年代开始, 我国大量应用现浇式预应力锚索框架结构。随着我国交通事业的发展, 高等级公路边坡病害问题渐显突出, 预应力锚索框架在公路高边坡的治理中发挥了越来越重要的作用。
3、 压力分散型锚加固法
压力分散型锚是近年来发展起来的一项新技术, 其克服了拉力型预应力锚索承载力与锚固段长度非线性增长、粘结应力峰值突出、防腐性能较差等性能缺陷, 形成了具有独特传力机制和良好工作性能的单孔复合锚固体系, 采用独特的结构构造和施工工艺, 将锚索锚固段受到的集中拉力分散为几个较小的压力区, 分部段作用于较短的锚固体上,使锚固体与周围岩土的粘结应力峰值大幅降低并较均匀地分散到整个锚固段长度上, 从根本上充分发挥了岩土的抗剪强度, 显著地提高了锚索的承载能力, 因为压力分散型预应力锚索的灌浆体由受拉改为受压状态, 灌浆体不易开裂, 有利于锚索体的防水、防腐。
4、预应力锚索抗滑桩加固法
抗滑桩一般结合排水工程使用, 主要有钻孔钢筋混凝土灌注桩和钻孔钢管桩, 而目前主要使用排架桩、钢架桩、椅式桩墙, 改变了抗滑桩的受力状态, 节省了材料。
锚索抗滑桩比普通抗滑桩有明显的优势, 锚索抗滑桩是在单桩顶部加锚索锚固于滑面以下稳定地层, 在桩的顶部或上部施以横向拉力, 这样桩的弯矩大大减少, 因而截面尺寸和埋深也大大减小,从而改善抗滑桩的受力状况。一些研究表明, 锚索抗滑樁较普通抗滑桩受力可减小30%～ 50%, 具有明显的经济优势。
预应力锚索抗滑桩板墙在高边坡治理中, 与其他支挡结构相比具有许多优点, 设计理论和工程实践日趋成熟, 具有广泛的用途, 特别适用于工程环境要求较高的高速公路。
5、SNS柔性防护技术
SNS是一种采用柔性拦石网防护技术, 利用钢绳网作为主要构成部分来防护高边坡危岩危害的柔性安全网防护系统, 其柔性和高强度更能适应于抗击集中荷载和高冲击荷载。对于坡度较陡的高能量崩塌落石, SNS钢绳网系统是一种理想的防护方法。
高边坡工程易发生失稳灾害, 在进行加固方法的选择时, 需要正确分析边坡失稳机理, 准确评价其稳定性, 合理地进行下滑力的计算, 这是选择加固设计方法的关键。因此, 在进行加固设计时, 首先要结合工程所处的地质环境, 分析高边坡可能出现的破坏情况, 然后结合工程特点, 提出相应的加固方案, 最后综合考虑施工方法和经济条件选择便于实施的加固方案。
高边坡加固设计是高边坡病害防治设计的主要形式, 由于高边坡病害治理工程的实践超前于理论研究, 因此有关高边坡病害预加固设计的方法、类型、使用范围以及预加固设计对高边坡病害破坏模式的影响、设计中主要参数的选择等问题还有待于进一步的研究。
参考文献：
[1] 刘卫东. 浅析高速公路高边坡加固方法[J]. 交通标准化, 2008,(01)
[2] 郑国辉. 京珠南高速公路板桥的病害与加固处治[J]. 公路交通技术, 2010,(03)
[3] 郝风朝. 高速公路旧桥的检查与检测[J]. 交通世界(建养.机械), 2008,(08)
[4] 朱长胜. 高速公路拓宽工程中的软基加固设计探讨[J]. 山西建筑, 2005,(20)
[5] 陈增新. 高速公路高边坡加固的设计方法[J]. 中国科技信息, 2008,(13)
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。