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边坡工程SlopeEngineering第九章边坡防护与加固吴顺川北京科技大学2017.10特别感谢本教材及PPT中引用文献及图片的作者！本章主要介绍边坡工程防护与加固措施，详细介绍防治原则、坡面防护、边坡支挡、边坡锚固、抗滑桩及边坡疏排水等内容。了解边坡防治原则及防治措施，重点掌握主被动网、挡土墙、边坡锚固等措施的结造类型及作用机理，并熟练掌握挡土墙及边坡锚固的设计计算。本章主要内容学习要点9.19.29.3边坡灾害防治原则及措施防治原则目录CONTENTS防治措施边坡坡面防护坡面防护原则坡面防护类型落石防护——主被动网柔性防护系统基本概念主动防护系统被动防护系统坡面防护设计9.4边坡支挡岩土压力挡土墙类型及构造挡土墙设计计算9.59.7边坡锚固锚杆类型目录CONTENTS锚杆结构边坡疏排水地表排水地下排水边坡疏排水实例锚杆作用机理锚杆要素分析锚固设计计算9.6抗滑桩抗滑桩类型抗滑桩破坏形式抗滑桩设计抗滑桩内力计算锚拉桩9.1边坡灾害防治原则及措施9.1.1防治原则9.1.2防治措施9.1.1防治原则1防治方案确定原则边坡防治的实质是边坡变形破坏的防治，防治原则应以防为主、及时治理，并应根据工程措施的技术可行性和必要性、经济合理性、工程重要性及社会效应等诸多方面制定具体的处治方案。以防为主及时治理工程重要性9.1.1防治原则2处治措施确定原则1)处治措施的选择必须建立在工程地质勘察和边坡破坏机制分析的基础之上。2)处治措施应针对引起滑坡的主导因素进行制定，原则上应一次根治，不留后患。3)对工程建设中随时可能产生危害的边坡，应先采用立即生效的工程措施，然后再实施其它工程。4)对性质复杂、规模巨大、短期内不易查清或工程建设进度不允许完全查清后再处治的滑坡或变形体，应在保证工程建设安全的前提下，作出全面的处治规划，采用分期治理的方法，使后期工程既可获得必须的资料，又能争取到一定的建设时间，保证整个工程的安全和效益。5)一般情况下，对边坡处治(特别是滑坡和变形体的处治)的时间应以旱季为宜，施工方法和程序应以避免造成坡体产生新的变形破坏为原则。9.1.2防治措施深入调查研究降低下滑力提高抗滑力详细勘察现场，收集整理和分析历史资料；访问有关人员，研究现场的监测结果，以圈定变形区的范围及分析变形的发展进程，识别潜在滑体的破坏模式；进行补充勘察。保证边坡不受地表水的冲刷或海、湖、水库等波浪产生的冲蚀，如修筑导流堤(顺坝或丁坝)、水下防波堤(破浪堤)等；保证边坡有较高的安全系数，如锚固、抗滑桩等工程。边坡防治的技术措施主要是从提高抗滑力和降低下滑力从而提高安全系数入手的。消除不利因素costansinfcL+WFFW（）9.1.2防治措施提供锚固力提高c、φ防排水措施总结佣金收取加固坡趾降低下滑力提高抗滑力向潜在滑体提供锚固力，提高抗滑力、降低下滑力。减小对岩土体的损伤以免、值降低，例如制定合理的爆破方案等，也可设法提高岩土体c、φ值，例如采用注浆法加固岩土体等。采取防排水措施使边坡岩土体中的潜水位尽可能降低，既提高坡体的抗滑力又降低下滑力，是稳定边坡最为有效和经济的方法。坡趾是边坡的重点薄弱环节之一，必要时可用“压脚法”加固，此法适用于小规模的土质边坡。边坡处治措施的选择不仅要遵循防治原则还要结合变形破坏的方式、类型等工程实际条件。在坡顶进行挖方以降低坡高称为减载，挖缓坡面减小坡角称为削坡。9.1.2防治措施风化剥蚀坡面防护：砌石、喷射混凝土、植被防护等边坡处治措施的选择不仅要遵循防治原则还要结合变形破坏的方式、类型等工程实际条件。防治措施水流侵蚀冲刷防护：植物、抛石、浆砌片石、石笼等落石崩塌支撑、防护网、锚固等坡体变形锚固、抗滑桩、排水等滑坡锚固、挡墙、抗滑桩、排水、减载压重等9.2边坡坡面防护9.2.1坡面防护原则9.2.2坡面防护类型9.2.3坡面防护设计9.2.1坡面防护原则因地制宜就地取材经济适用兼顾景观边坡坡面防护的种类和方法多种多样，但不论采用哪种方法，防护工程都应遵循以下原则：因地制宜，结合边坡的地形地貌、水文地质条件，根据实际情况确定适宜的防护措施；就地取材，在选用防护材料时，尽量利用当地材料，就地采集；经济适用，在力求节省工程费用和其它开支的同时要达到经济耐久以及养护工作量最小的要求；兼顾景观，坡面防护的意义不仅局限于保护边坡，还应当与环境相衬，合理美观。9.2.2坡面防护类型1植被防护植被防护的手段通常为植树、种草或二者结合。在边坡上种植植被能有效地减缓边坡上的水流速度，避免日晒。植物的根系可固着边坡表层土壤以减轻冲刷，从而达到保护边坡坡面的目的。2工程防护对不适宜植物生长的边坡采用工程防护，包括灌浆及勾缝、抹面、喷浆及喷射混凝土、喷锚网、干砌片石、浆砌片石、挡土墙以及土工合成材料防护等。9.2.3坡面防护设计-种草防护1适用条件用于适宜草类生长的土质路堑和路堤的边坡，且边坡的高度不高，坡度不大(坡度不宜陡于1:1)。当边坡土层不宜种草时，可在坡面上先铺一层厚为5~10cm的种植土，使其与坡面结合牢固。若边坡坡度陡于1:2，在铺种植土前将边坡挖成台阶形。9.2.3坡面防护设计-种草防护2草种选择草种的选用要结合边坡的土壤环境和当地的气候条件，选择容易生长、根部发达、茎干低矮、枝叶茂盛、生长能力强的多年生草种，常采用的草种包括：白茅草，根深而粗壮；毛鸭嘴及鱼肩草，根深，固结边坡能力强；两耳草、果园草及雀稗，茎叶茂密，富于覆盖；鼠尾草，繁殖快；无芒雀麦，根系固土范围直径可达半米，-30°C下能安全越冬。多年生草种容易生长根部发达茎干低矮枝叶茂盛9.2.3坡面防护设计-种草防护3施工工艺草籽播种可根据情况进行撒播或沟(行)播。撒播是最简单易行的方法，此法常用于比较松软的土质边坡；沟(行)播一般在比较坚硬的土质边坡上采用。播种时间的选择很重要，南方温暖潮湿地区常年适于草籽的发芽、生长，播种时期选择范围较大；北方寒冷干燥地区，播种时间应选择在春、秋两季，避开低温和高温的不利季节，不可在干燥的风季和暴雨季节播种。加强管理，经常检查成活率，必要时应进行补充播种。9.2.3坡面防护设计-植树防护1适用条件植树适宜于各种土质边坡和风化极严重的岩质边坡，坡度一般应缓于1:1.5。2树种选择树种应选择根系发达，枝叶茂盛，能迅速生长、分蘖的低矮树种，如紫穗、怪柳、枸杞、沙棘等。冲刷防护宜用杨柳或不怕水淹的灌木类，高速公路的土质边坡和路肩不得种植乔木。3施工工艺植树时树坑深一般为25cm，直径20cm，株距30~60cm，行距80~150cm，应视树种不同而定。9.2.3坡面防护设计-喷浆及喷射混凝土1适用条件主要适用于易风化的软岩及裂隙和节理发育、坡面不平整、破碎较严重的岩质挖方边坡，既可防止坡面进一步风化，又可促使裂隙间破碎岩石得到砂浆充填而加固。对于坚硬易风化但风化不严重的边坡，喷浆防护可在坡面形成保护层以防止进一步风化。但此法不宜用于成岩作用差的黏土岩边坡，也不可直接用于涌水地段，在泄水后保证坡面无水回流方可使用。9.2.3坡面防护设计-喷浆及喷射混凝土2材料及配比水泥：采用不低于32.5级的普通硅酸盐水泥。石灰：采用新出窑烧透的块灰，欠火或过火者不宜采用，其质量指标应符合有关规范的规定。砂子：重力喷浆应使用纯净的细砂，粒径为0.1~0.25mm。机械喷浆或喷混凝土应使用纯净的中粗砂，粒径为0.25~0.5mm，含水率以4％~6％为宜。混凝土粗骨料：应使用纯净的卵石或碎石，最大粒径不大于25mm。大于15mm的颗粒控制在20％以下，针、片状颗粒不超过15％。速凝剂：可直接掺入水泥砂浆和混凝土中，配制成聚合物砂浆和聚合物混凝土，能极大地增加接触面的黏聚力和抗拉、抗折强度，提高抗渗性，并兼有界面处理和促凝等作用。9.2.3坡面防护设计-喷浆及喷射混凝土3施工工艺施工前对坡面的裂缝、凹坑应先勾缝、填补，以使坡面平顺整齐，岩体坡面浮土杂质、碎块等要用水冲洗干净，并保持湿润。选择适宜的喷射机械和相应的配套设备，作业前应进行试喷，以确定合适的水灰比。喷射作业应自下而上进行，喷嘴应垂直于坡面，并与坡面保持1.0m左右的距离。当喷射混凝土厚度大于6cm时，应分两次喷射，保证厚度均匀，并按有关规定预留试件。喷层周边与未防护坡面的衔接处做好封闭处理，防止雨水侵入。输料管长以20~30m为宜，喷射工作压力一般为150~170kPa。喷嘴供水压力要比工作压力大50~100kPa，保持水与干拌和料均匀混合。喷射体初凝后，应立即洒水养护，并持续7~10d。可在喷射层中加设1层钢筋网或高强聚合物土工格栅，以减小干缩裂缝对强度的影响，使坡面防护强度高于单纯喷浆或混凝土。9.2.3坡面防护设计-浆砌片石1适用条件适用于坡度缓于1：1的各种岩质和土质边坡，坡面因风化剥落、地表水冲刷、易发生流泥冲沟及表层溜坍等灾害时可采用浆砌片石护坡，石材丰富地区最为合适。2材料选择浆砌片石护坡所用的水泥砂浆强度一般为M5，受流水冲刷或位于寒冷地区应提高为M7.5或M10。石料应采用不易风化的坚硬岩石或大块卵石，厚为0.25~0.5m。护坡地面设0.1~0.15m的碎石或砂砾组成的垫层，在一定条件下，也可采用与垫层等效的土工织物代替。3施工工艺浆砌片石护坡视岩土情况设置砌石基础，其埋深至少为护坡厚度的1.5倍，在冰冻地区应设置在冰冻线以下，砌石护坡应每隔10~15m设置宽2cm的伸缩缝(或沉降缝)，用沥青麻筋或竹筋填塞。9.2.3坡面防护设计-喷锚网联合防护1适用条件当坡面岩体已严重风化或岩体受切割破碎严重，喷浆或喷射混凝土防护强度不足时，为加强防护效果，应采用喷锚网联合防护。喷射混凝土与钢筋网封闭坡面，锚杆既可加固坡面一定深度内岩体，也可承受少量松散体产生的侧压力。2材料选择可用1:3水泥砂浆固定锚杆，当要求锚杆立即起防护作用时，可采用早强锚固卷，施工简单，快速可靠。预制铁丝网直径一般采用2mm，绑扎铁丝直径0.5mm，铁丝网框条一般采用直径6.5mm的圆筋，锚杆可用16~20mm的螺纹钢筋。3施工工艺铁丝网框条采用直径6.5mm的钢筋时，应先拉直再加工焊接成框。喷浆及喷射混凝土厚度要均匀，勿使锚网外露。9.3落石防护-主被动网9.3.1柔性防护系统基本概念9.3.2主动防护系统9.3.3被动防护系统9.3.1柔性防护系统基本概念地质灾害柔性防护系统是以阻止或延缓灾害性地质作用的发生，或者避免或减轻其带来的危害为根本防护理念的防护系统。该系统以柔性网为主要特征承力构件，通过加固(如主动系统)、拦挡(如被动系统)和引导(如维护系统)等基本形式来防治落石、浅表层滑动或泥石流等坡面地质灾害。9.3.1柔性防护系统基本概念柔性防护系统的主要术语主动防护系统采用系统化排列布置的锚杆或其与支撑绳相配合的固定方式，将柔性网覆盖在具有潜在地质灾害的边坡上，从而实现边坡上潜在不稳定体加固的一种柔性防护系统。简称主动系统，亦称主动加固系统。被动防护系统由柔性网、钢柱、连接构件构成的用于拦挡落石的栅栏式承载结构。简称被动系统，亦称拦石网。维护系统采用上沿或边沿锚杆和支撑绳固定方式，将柔性网悬挂在具有潜在落石的边坡上，从而实现限制落石运动范围的一种柔性防护系统。落石防护系统以改变落石运动路径和速度，或在落石运动路径上的特定位置对落石进行拦截为目的的各类柔性防护系统的统称。柔性网柔性防护系统的面状承力构件和主要特征构件，通常首先承受来自岩土体等防护对象的荷载。一般用钢丝、钢绞线或钢丝绳编织而成，按其承载能力和使用方式，分为承载柔性网和非承载柔性网两类。9.3.1柔性防护系统基本概念柔性防护系统的主要术语柔性锚杆包括钢丝绳锚杆和复合柔性锚杆，其外露段均由钢丝绳弯折而成，弯折环套内通常嵌有衬套结构(比如索具套环)。在拦挡系统中与拉锚绳、支撑绳等相连时，也称为拉锚锚杆。消能件拦挡系统中与钢丝绳类连接构件相连，用以在特定荷载条件下通过变形吸能主体的位移释放和能量的吸收与消散来控制荷载的变化。减压环变形吸能主体为环形钢管的一类消能件。环管两端叠置区由