王子彪

（大唐环境产业集团股份有限公司 北京市 100097）

边坡稳定性问题自古以来就广泛存在人们的生产生活中，边坡工程涉及多个学科，已经研究了近百年[1-3]。而对于边坡加固，预应力锚索在边坡加固工程中越来越发挥出十分重要的作用[4-6]。本文以贵州绥正高速公路边坡为工程背景，以YK13-841 边坡剖面为研究对象，对其进行了边坡稳定性分析，并进行了锚索加固设计。

1 工程概况

贵州绥正高速公路场区位于贵州中北部黔北山地高原地带，地貌类型属溶蚀-侵蚀型低山地貌，基岩部分出露。覆盖层：残坡积层粉质粘土，质地较软，含少量基岩风化碎石角砾钻探揭露厚0～3m；基岩：风化灰岩，分为强、中风化两层。强风化灰岩：薄至中厚层状，节理裂隙发育，岩体破碎，厚6.8～8.0m；中风化灰岩：薄至中层状，节理发育，岩体较破碎。

选取YK13-841 剖面为研究对象，边坡区上覆土层粉质土，下伏基岩为中风化灰岩。节理裂隙发育岩体破碎，结构面结合差，岩体类型为Ⅳ类；中风化较破碎，结构面结合一般，岩体类型为Ⅲ类。边坡开挖后，坡体由基岩组成，少部分为覆盖层，为岩质边坡。

2 边坡稳定性分析

应用临界滑移场方法搜寻最危险滑面，然后经过slope 软件计算，得到Oridinary、Bishop、Janbu 和Morgenstern-Price 四种方法下的边坡稳定系数。

边坡临界滑移场技术直接从整体出发，搜索出一组任意形状的危险滑动面，对边坡的整体稳定性与局部破坏进行全面评价[7-9]。它将边坡体分成了众多条块，通过给定的安全系数，边坡体的强度按同一比例发挥，过条块线上的任一点都存在有危险滑动方向和最不利推力P，它们使最终出口处剩余推力最大，图1 为应用临界滑移场方法搜索出的边坡最危险滑面。

图1 临界滑移场搜索最危险滑面

多种计算方法计算结果表明边坡稳定系数最大为1.06、最小值为0.95，基本没有安全储备系数，边坡处于极限状态，需要进行加固，以确保其安全。

3 锚固方案设计

依据《建筑边坡设计规范》（GB 50330—2013），边坡稳定状态时其安全系数取1.35，边坡共划分为28 个条块，依据式（1）计算每个滑块的剩余推力，然后进行累计叠加，最终边坡剩余推力计算结果为862.545kN，说明该边坡处于不稳定状态，需要进行加固。

3.1 锚索轴向拉力计算

锚索所受的水平拉力标准值Htk通过计算可得，Htk=pi×cosαi=862.545kN×cos21.9°=800kN。锚固角度定为25°，所以经过计算，可以得出单位宽度下，边坡滑面锚索轴向拉力标准值Nak=800kN/cos25°=883kN；设计值Na=1.3×883kN=1148kN。

3.2 锚索钢绞线最小截面面积确定

普通锚索采用的钢绞线为1×7、直径15.2mm、公称抗拉强度fptk 为1860MPa，抗拉强度设计值fy 为1260MPa，每根钢绞线极限张拉荷载为260kN，屈服张拉荷载为229kN，钻孔直径为160mm。计算钢绞线最小截面面积：As=1.0×1148/（0.69×1260×103）=1320mm2。

3.3 锚索钢绞线数量计算

n=1320×10-6/（π×0.01522/4）=7.3

此钢绞线数量为单位宽度边坡所需的钢绞线根数，设计单位宽度布置8 根钢绞线。

3.4 锚索布置

计算可得，单位宽度需布置8 根钢绞线，根据现场边坡实际工况，布置4 排锚索，每根锚索设计2 根钢绞线，锚索竖向均匀分布。

3.5 锚固长度确定

锚杆钢筋与锚固沙浆间的锚固长度la：

la=2.2×1148/（0.6×2×3.14×0.0152×3400）=13m

由《公路路基设计规范》规定，锚固长度不应大于10m，因此，该处取锚固段长度10m，锚索布置各项参数如表1 所示，加固示意图如图2 所示。

表1 锚索布置参数

根据加固方案的锚索特性，在Slope 软件中运用锚索单元进行模拟经过计算，锚索加固之后边坡安全系数达到1.36，相比加固之前的0.95有了很大提升，满足了规范要求。

4 结论

图2 普通锚索加固后危险滑面条块

本文以贵州绥正高速公路边坡为工程背景，以YK13-841 边坡剖面为研究对象，运用临界滑移场方法搜索最危险滑面，通过多种极限平衡方法进行了边坡稳定性分析，并运用锚索对其进行了加固设计，使得边坡稳定性大大提高，证明了临界滑移场搜索危险滑面的可靠性，为实际工程提供了指导。