锚杆（索）在加固高边坡中的应用

■孙星

（陕西省交通规划设计研究院 陕西 西安710065）

锚杆（索）在加固高边坡中的应用

■孙星

（陕西省交通规划设计研究院 陕西 西安710065）

在我国的高速公路及国道主干线改造工程中，锚杆（索）已成为高边坡加固的最常用手段。锚杆（索）的使用，可以增强地层的强度，改善地层的力学性能；可以使结构与地层连锁在一起，形成一种共同工作的复合体，提高潜在滑移面上的抗剪强度，有效地阻止坡体位移。

锚杆（索）高边坡滑塌稳定性分析

1 前言

目前，在我国的高速公路及国道主干线改造工程中，锚杆（索）已成为高边坡加固的最常用手段。它是利用锚杆（索）周围地层岩土的抗剪强度来传递结构的拉力或保持地层开挖面的自身稳定，由于锚杆（索）的使用，使锚固地层产生压应力区，并对加固地层起到加筋作用：可以增强地层的强度，改善地层的力学性能；可以使结构与地层连锁在一起，形成一种共同工作的复合体，使其能够有效地承受拉力和剪力，并能提高潜在滑移面上的抗剪强度，有效地阻止坡体位移。这是一般支挡结构所不具备的力学作用。在岩土锚固中通常将锚杆和锚索统称为锚杆。

2 锚杆（索）的组成

锚杆一般由锚头、自由段和锚固段三部分组成，其中锚固段用水泥浆或水泥砂浆注浆将杆体与土体或岩体粘结在一起，性成锚杆的锚固段。锚固段是锚杆的最重要组成部分，根据设置锚固段的岩土体的性质和工程特性与使用要求等，锚固段可以有多种形式，常用的有圆柱形(a)、端部扩大形（b）和分段扩大形（c）三种类型。

图1 锚杆（索）结构简图

3 工程实例

3.1 工程概况

G210镇巴县杨家河山体发生大面积滑塌，滑塌体长约140米，宽约100米，滑塌后缘距路面高差最大达82.5米，厚度约15～20米，总方量约12.5万方。滑塌堆积物大量堆积于坡体中下部，堵塞G210路基及部分河道，在路基处堆积高度十余米，导致镇巴与汉中的交通中断。

图2 滑体全貌图

3.2 工程地质特征

该滑塌体位于一山梁处，属低山区地貌。坡体整体地形高陡，自然坡度50°左右，地表植被较发育，前缘为杨家河河道，河道常年流水。坡体地层主要为上覆坡残积碎石土，中下部为震旦系陡山沱组强～中风化含砾石凝灰质砂岩，岩层产状为90°∠73°，与边坡坡向呈小角度斜交，岩层主要发育190°∠76°、355°∠50°两组节理，将岩石切割成块状。

3.3 稳定性分析

该段边坡地形高陡，上覆坡残积碎石土，松散，中下部为震旦系陡山沱组全～强风化含砾石凝灰质砂岩，节理裂隙发育，将岩石切割成块状，大部分岩层已倾倒折断，形成岩石倾倒破碎带，为滑塌体的主要物质来源。受连续降雨影响，坡体上部碎石土及岩层全强风化破碎带饱和，降低结构面剪切强度，形成大面积滑塌。

3.3.1 参数选取

根据现场容重试验结果，剔除异常参数，再对各参数进行分析统计，得出岩土体天然容重及饱和容重γ=22.5kN/m3。依据地区经验值给定c值，再结合定性分析结果（滑塌体目前处于极限稳定状态）对滑塌体稳定性进行反算，求出内摩察角（Φ）值。

滑塌体稳定性计算参数最终取值：天然容重γ=21.5kN/m3，饱和容重γ=22.5kN/m3，聚力C=14.0～15.0kPa，摩擦角Φ=27.0～27.5°。

3.3.2 稳定性计算

选取典型地质断面，选取1.20的安全系数，对该滑塌体沿推测滑动面产生滑动进行了稳定性计算。

根据计算结果，该滑塌体在天然状态下，稳定系数为1.027，剩余下滑力为1238 KN/m；饱水状态下，稳定系数为0.99，剩余下滑力为1604 KN/m。

图3 典型工程地质断面计算简图

3.4 治理设计

对滑塌体采用清方卸载及坡面锚固的治理方案，清方卸载采用1:1.12的综合坡率（单级坡率1:0.75～1：1）对滑塌体的大部分物质进行清方，卸载后滑塌体稳定系数为0.794～0.830，剩余下滑力为1603～1852 KN/m，边坡中部采用锚索、锚杆框架梁对这个坡体进行加固，坡体设置锚索、锚杆框架梁锚固后，滑塌体稳定系数提高至1.22，保证坡体整体稳定。其具体设计内容如下：

（1）对滑塌体进行清方卸载，采用单级坡率1:0.75～1:1，坡高8～10米，平台宽度3米，在坡体中部设置2道5～6米的宽平台。刷方边坡最大十级边坡，坡高99米。

图4 工程布置立面图

图5 工程布置断面图

（2）在边坡中部的三级、五级、六级及八级边坡坡面设置锚索框架梁对边坡整体进行锚固，框架梁内采用植生袋绿化。锚索采用8束Φ15.24mm钢绞线编束，锚索长度根据地层情况确定为28～35米，锚索内锚固段为12米，设计角度25°，设计张拉力为1000KN。

（3）在边坡的一级、二级、四级、七级、九级及十级边坡坡面设置锚杆框架梁，锚杆长度12～15米，框架梁内采用植生袋绿化。

（4）在刷方边坡的各级平台布设C20混凝土矩形截水沟，各级边坡坡面布设急流槽。

4 结语

（1）G210镇巴县杨家河山体滑塌治理中大量使用锚杆（索），较好的防止了山体不稳定岩层的滑移，对边坡的长期稳定提供了很好的保证。

（2）建立在破碎风化的软岩、粗粒土以及黏性土中的锚杆（索），由于介质条件变化，常会出现各种复杂性的问题。而且在钻锚杆孔时，会引起土的应力释放及机械的扰动；像锚

杆孔注浆，用增压装置、扩孔等都会出现不同的应力变化。这些复杂的影响因素都需结合具体的工程进行研究，而远非用标准的设计可解决。因此，各项锚杆工程在施工前必须进行现场抗拔试验，目的是为了判明施工的锚杆目的是为了判明施工的锚杆能否满足设计的要求性能，若不能满足时应及时设计或采取补救措施，以保证锚杆工程的安全。

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TU[文献码]B

1000-405X（2016）-12-461-2