李乐超，彭 钊，李士青

（1.湖南省地质科学研究院，湖南长沙410000；2.长沙学院，湖南长沙410000）

滑坡治理中格构式锚杆框架结构设计

李乐超1，彭 钊1，李士青2

（1.湖南省地质科学研究院，湖南长沙410000；2.长沙学院，湖南长沙410000）

近年来，我国水工环工程中的松散堆积滑坡治理问题日益突出，探讨滑坡的治理方法具有重大现实意义。本文主要结合某地区滑坡的治理，对锚固结构设计治理松散堆积体滑坡的合理形式进行分析，并取得较好的治理效果，从而将滑坡体的潜能充分发挥出来，仅供参考。

滑坡治理；格构锚杆；松散堆积体

1 引言

松散堆积层滑坡的坡面承载力较低，采用锚杆结构进行加固，极易由于锚杆的张拉力较大，破坏坡面，而格构式锚杆框架结构是锚杆和钢筋混凝土梁柱的复合结构，在不进行大规模开挖的前提下，就能有效治理滑坡。格构式锚杆框架结构的工作原理是通过锚杆将坡体滑推力传到山体内部的基岩中，由于格构梁柱和坡面的接触面积较大，有利于降低坡面反力，同时，由于格构梁柱的刚度较大，使得坡面的受力和变形较为均匀。因此，格构式锚杆框架结构对于坡面为松散堆积层的滑坡治理是极为有效的。

2 工程概况

下文仅以某滑坡区治理中格构式锚杆框架结构进行分析：

2.1 工程地质特征

该滑坡区的山顶高程为763m，地形陡峭，中上部的坡度约40～50°，山坡上多呈台阶状环形陡坎，且坎的平均高度为1～3m，最高高度为8m，山坡上的乔灌木从发育较为良好，山下即为商业街、政府机关、居民小区，根据滑坡的范围和规模，可将滑坡分为滑坡子区和高陡斜坡子区。

（1）滑坡子区：该子区位于山脚下某旅馆的东面，总长度为125m，平均宽度为35m，滑坡斜坡地形呈现上部分陡峭、下部分较缓的特点，平均坡度为35～40°，在子区内，多件不连续陡坎，主要是山体局部滑落导致的。滑坡的后缘高程为740m、剪出口高程为646m。滑坡子区主要由碎石土及强风化千枚岩组成的，呈现蠕滑的状态。滑体厚度呈现中间薄，两边厚的特点，平均厚度为15m，滑体的总方量为65600m3。

（2）高陡斜坡子区：该子区位于山东面某超市的后部，长度、宽度分别为150m、60m，后缘是一些不连续陡坎，这些陡坎的高度为1～3m，前缘高程为657～660m，斜坡的坡度为40～50°，斜坡上大多是不连续陡坎，坎高约1～2m，植被发育良好。该子区具有较厚的残坡积碎石土层集中在前缘，规模小，基本是稳定的。在中上部陡坡，松散碎石土及破碎千枚岩层较薄，总厚度约为1～3m，再加上地层倾向和坡向是相反的，坡体整体上较为稳定的状态。

该地区地质灾害的主要问题表现在：无法保障表层松散堆积物在强降水的条件下形成坡面泥石流及高陡斜坡松散堆积层的稳定性。

2.2 防治工程的安全等级

虽然滑坡治理工程区的斜坡高度＜15m，但山下是商业街、居民小区等人为活动较集中的地带，若失事，将会造成严重后果，对以上因素进行综合考虑后，决定将本防治工程的安全等级确定为二级。

3 滑坡治理方案选择

根据该滑坡区开挖的现场来看，滑坡的滑动面特征不是很明显，下伏基岩面外倾，上覆碎石土，处于高陡斜破，很难保持长期的稳定性，因此，在该地不适合削坡，只能采取支挡措施。另外，该处边坡的地形陡峭、场地狭窄，坡高8～9m，因此，可选用格构式锚杆框架结构进行支挡。

4 滑坡治理中格构式锚杆框架结构设计

4.1 确定设计荷载

4.1.1 计算参数的取值

根据实验的相关资料，并参考相关经验进行分析，再根据现场的实际情况，决定将滑坡体计算强度指标选取为：容重γ=19.5kN/m3，内摩擦角采用似摩擦角φ=35°，粘聚力c=0。

4.1.2 计算方法的选取

只有在强降水条件下，该滑坡体才能形成破面泥流及存在高陡斜破的稳定性问题，对滑坡推力的计算成果和该滑坡区内一些不详地质的特征，决定选用静止土压力和主动土压力之和的一半作为设计计算所使用的荷载，并满足在强降水条件下滑坡体稳定性的相关要求。

4.1.3 计算公式及荷载大小

静止土压力：E0=0.5γH2K0+q1HK0

主动土压力：Ea=0.5γH2Ka

设计荷载：E=0.5（E0+Ea）

梁柱上荷载的分布：q=1.15Eb/0.875H

式中：H为计算高度；b为格构梁柱的间距；K0为静止土压力系数；Ka是主动土压力系数，根据相关资料，选取K0=0.5，Ka=0.518，将H和b的值代入后，可计算得出E=961kN/m；q= 318kN/m。

4.2 格构式锚杆框架的设计计算

4.2.1 建立计算模型

在格构梁柱的作用下，破面的受力及变形较为均匀，因此，可根据井字梁体系对结构内力进行考虑，计算过程中，将锚杆和格构连接处按刚性支点进行考虑。传给支承梁柱的荷载可用以下方法予以确定：将每一方格的四角作对角线，将方格分为4个板块，每个板块的荷载传至相邻的支承梁柱，因此，作用在支承梁柱荷载的分布不是很均匀，而是呈三角形分布，如图1所示。

图1 格构式支承梁柱荷载分配图

4.2.2 格构式锚杆框架梁柱的内力计算

格构式锚杆框架梁柱的弯矩和支座反力所采用的三弯矩方、方程进行计算如下：

式中：bn表示第n跨格构梁柱的间距；Mn表示第n跨格构梁柱的弯矩；和则和支承情况、荷载的分布情况相关，将相应数值代入可得出：

支座处的最大弯矩为：Mmax=81kN/m

跨中最大弯矩：Mmax=56.3kN/m

最大支座反力：Rmax=258kN

4.2.3 框架梁柱设计

根据相关经验，选取梁柱的截面为35cm×40cm，混凝土的保护层厚度为6cm，并根据相关要求，可根据以下公式对梁柱配筋进行计算。

受拉力纵向钢筋的截面积为：

斜截面的受剪承载力计算公式为：

纵向受拉钢筋的配筋率计算公式为：ρ=As/bh0，将入弯矩和支座反力代入计算后，得出纵向钢筋为4φ18和4φ14，箍筋为φ8＠200，在经过校核后，可有效满足配筋率的相关要求，见图2。

图2 梁柱的截面配筋

4.2.4 锚杆设计

根据相关规定，通过Rmax=258kN，在根据公式进行锚杆设计。锚杆轴向拉力标准值：Nak=Rmax/cosα；锚杆的轴向拉力设计值为：Na=γQNak；锚杆钢筋的截面面积：As≥γ0Na/ξ2fy；锚杆锚固体的锚固长度：La≥Nak/ξ1πDfrb；其中：锚杆的倾角α=15°，锚固体的直径D=14cm；γQ、γ0是重要性系数；ξ1、ξ2为工作条件的系数；fy、frb为相应的强度值，以上这些都可以根据相关的规范规定进行选值。经过计算，锚杆的锚固长度最小为5m，锚杆拉筋为3φ28，砂井保护层的厚度为2.5cm。

4.2.5 框架间板的设计根据间板依据构造的相关原则进行设计，具体施工工序为首先喷射5cm后的细石混凝土，并铺设φ8＠200的钢筋网，最后再铺设5cm厚的细石混凝土；用长4m、直径为φ20的短锚杆固定在钢筋网中间。

4.2.6 格构式锚杆框架的布设及相应工程量

格构式锚杆框架的横间距和竖间距为3m，整个滑坡区总共布设了长、短锚杆分别为123根锚杆，共39t的钢筋总量，C30混凝土为73.4m3、C20混凝土47m3，整个滑坡质量工程的预算约130万，为超过工程预算。

4.2.7 施工要求

①锚杆在施工过程中，其自由段长度可根据基岩出露情况作出相应的调整，但应保证锚固段大于等于5m；②做好锚杆的除锈防锈工作，可将定位器安置在锚杆上，间距约为1.5m，锚头螺帽应用100N·m的扭矩进行拧紧；③在锚杆工程开始施工前，应根据相关规定进行锚杆的基本试验，试验的基本内容为将锚固体和岩土层见的粘结强度特征值有效确定下来，若试验得出的特征值和设计过程中所采用的参数具有较大差异时，可根据试验所取得的特征值对锚杆的锚固长度进行修改。在施工结束后，应按照相关规定对锚杆的验收进行试验。

5 实施效果

该工程施工已经通过专家组验收，由此可得出结论为格构式锚杆框架结构对于松散堆积层滑坡的治理是极为有效的。在治理松散堆积滑坡时，格构锚杆结构比较适合采用间距小、吨位小的锚索和连续格构梁，与此同时，还应保证梁端悬臂具有一定的长度，以此来确保格构梁受力的均匀性，从而提高基土的承载能力，有利于保证深层的抗滑性。

6 结束语

依靠土体自身的承载能力，将格构锚杆作为支挡措施广泛应用于滑坡防治工程中，是一种性价比较高的支挡加固措施，将格构锚杆应用到覆盖层构成的滑坡或者不稳定的边坡治理加固中，具有良好的适应性和支撑性。针对滑坡治理加固工程的实际情况，需对其产生的具体原因进行分析，并对其稳定性进行计算，做好格构锚杆框架结构设计，保证滑坡治理效果。

[1]刘妮娜，刘 聪，李寻昌，等.滑坡治理中格构式锚杆框架结构设计[J].地球科学与环境学报，2004，26（04）：46～48.

[2]李 鹏，李 波，黄 霞.格构锚固技术在滑坡治理中的应用初探[J].地球，2014（7）：59.

[3]鲍亮亮.锚杆格构技术在陕北滑坡防治工程中的应用[J].价值工程，2015（26）：142～143.

TU476

A

2095-2066（2016）24-0041-02

2016-8-15

李乐超（1981-），男，工程师，本科，主要从事水工环地质工程工作。