金文婷

(福建省华力勘测设计有限公司 福建福州 350001)

0 引言

预应力锚杆框架结构，是通过框架梁，将锚杆的锚固力传递给稳定坡体，以改变边坡应力状态、调用边坡土体自稳能力的一种主动加固方法。这种加固方法安全可靠、轻巧美观，社会、经济效益明显优于传统的重型支挡结构，在我国山区公路、铁路和房屋建筑等工程中已被广泛应用[1-3]。

本文结合福州市某道路工程中路堑边坡工程，探讨“预应力锚杆框架+生态土袋护坡”在复杂周边环境下市政边坡加固处理中的运用，探讨总结复杂周边环境条件下边坡设计的经验，并对现阶段问题进行探讨。

1 工程概况

边坡位于福州市某道路K0+058-K0+110段右侧，坡脚为拟建道路北路，坡顶为已建某小区7#、8#楼(挖孔桩基础+浅基础)。边坡前期已形成，边坡高度8.00 m～10.00 m，长度约52.00 m，边坡采用浆砌或干砌挡墙支护。由于拟建道路北路建设需要，该段边坡需要进一步开挖，开挖后处于不稳定状态，且坡顶的某小区桩基础埋深较浅。为确保该小区及道路北路的安全及使用，必须对该边坡进行治理。

根据地质勘探资料，场地地貌单元为丘陵边缘地貌，工程地质分区属坡、残积区。该边坡岩土层主要为杂填土、强风化花岗岩、中风化花岗岩。

场地赋水性差，地下水类型主要为浅部填土中上层滞水，基底不同风化程度岩层中的孔隙-裂隙承压水。勘察期间测得场地地下水水位埋深约在1.90 m～3.60 m之间，主要为场地上部土层中的上层滞水水位，受大气降水及生活用水的影响较大。其排泄方式主要为天然蒸发和向下入渗，年水位变化幅度在2.00 m左右。赋存于强风化花岗岩及以下的中风化花岗岩构造裂隙中的岩层孔隙-裂隙承压水，由于风化程度不同，风化孔隙裂隙率和连通性差异较大。其透水性具不均匀性，总体透水性较弱，富水性也较弱。

2 边坡加固措施方案及效果评价

2.1 边坡加固分析

根据该段路堑边坡地质情况，一般可选用重力式挡土墙、预应力锚杆框架、抗滑桩等多种支护结构。由于重力式挡土墙基底较宽，且基底开挖需临时放坡，而本工程坡顶存在已建建筑且场地空间受限，故仅能采用预应力锚杆框架与抗滑桩支护。而两种支护形式中，预应力锚杆框架较抗滑桩更加经济和美观，故本工程采用预应力锚杆框架的支护结构。框架内设置生态袋护坡，可达到很好的景观效果。

2.2 边坡加固方案

该工程从地质、场地条件、经济分析及景观效果等方面综合考虑，采用预应力锚杆框架的支护结构。边坡坡率1∶0.3～1∶0.5，布设两排预应力锚杆，锚杆钻孔直径130 mm，单孔设计拉力350～450 kN，锚杆水平间距3.00 m，竖向间距3.00 m，最下一道锚杆距离坡脚2.00 m。锚杆框架内设置生态袋护坡，可达到很好的景观效果。具体加固方案如图1～图2所示。

图1 边坡加固平面图

图2 边坡加固断面图

2.3 稳定性验算

该工程处于抗震设防烈度7度区，依据《城市道路路基设计规范》(CJJ194-2013)进行边坡稳定性计算。①正常工况：边坡处于天然状态下(要求Fs≥1.20)；②非正常工况Ⅰ：边坡处于暴雨或连续降雨状态下(要求Fs≥1.10)；③非正常工况Ⅱ：边坡处于地震状态下(要求Fs≥1.05)[4]。土层具体参数如表1所示。

表1 计算参数

利用简化毕肖普法公式，采用复杂土层计算模块，计算步长为1.00 m，采用理正岩土计算软件6.5 PB2版验算，该边坡采用预应力锚杆框架加固处理后，稳定安全系数Fs=1.201～1.651，可以到达规范要求的安全范围。边坡稳定性验算计算结果简图如图3所示。

图3 边坡稳定性验算计算结果简图

2.4 周边环境分析及注意事项

该工程坡顶存在已建建筑物，边坡内部存在防空洞掩体，均会对本工程设计和施工产生一定影响。设计前期收集了建筑物基础竣工图资料，并对防空洞走向、埋深进行测量工作，将上述成果整理附至本工程平面图上。在设计过程中，通过调整锚杆的长度、水平角度和竖向倾斜角度等措施，避开了现有结构。如本工程中东侧第三排和第四排锚杆如果水平向正常打设，会触碰到现有人工挖孔桩基础；通过向两侧调整两根锚杆的角度，避开了人工挖孔桩基础。而东侧第二根锚杆由于第三根锚杆调整后距离较近，故也向外侧调整一定角度，避免锚杆距离过近产生群锚效应。施工严格按照设计图纸施工，并做好测量放样工作，避免对已有建构筑物产生影响。

2.5 处理效果评价

目前，该边坡已经竣工多年，从开始施工至今，经历了多场台风和暴雨，预应力锚杆框架均未发生结构变形，边坡监测各项指标均满足规范要求，生态土袋长满植被，无冲刷的现象，坡面绿化效果较好。通过传感器采集边坡坡顶沉降量、坡顶水平位移与边坡深层位移，其变化曲线如图4所示，坡顶沉降量在竣工初期沉降速率较大，随后趋于稳定，累计值基本保持在2.5 mm左右；坡顶水平位移随着时间推移逐渐增大，并最终保持在4.5 mm左右，其余各项位移监测结果也均满足规范要求，说明该加固方案效果较为理想。

(a)坡顶沉降量累计值 (b)坡顶水平位移累计值

(c)深层位移曲线图

3 问题探讨

3.1 极限粘结强度标准值和基本试验

土层与锚杆锚固体极限粘结强度标准值[5-6]，在福建地区一般根据经验取值。该值一般会小于规范值，特别是风化岩和基岩远低于规范值。究其原因，是综合考虑了本地区的特殊地质条件及施工工艺水平，而对规范值进行了折减。因为土层与锚杆锚固体极限粘结强度标准值偏低，经计算得到的锚固段长度一般较长，经常会超过规范规定的锚固长度。为了减少锚固段长度并节约造价，锚杆的基本试验变得尤为重要。

锚杆基本试验[7]是在锚杆大规模施工前需打设几根试验锚杆，针对不同土质每种锚杆一般不少于3组试验，通过拉拔试验测得锚杆破坏所需要的锚固力，从而得出每层土与锚杆锚固体的极限粘结强度标准值。

设计施工中应重视锚杆的基本试验，从试验中得出土层与锚杆锚固体极限粘结强度标准值，再重新复核计算锚杆锚固段长度，而不仅仅是机械的完成规范规定的试验内容。

3.2 框架梁伸缩缝

根据《混凝土结构设计规范》[8]规定，混凝土结

构的伸缩缝间距一般不大于20 m，房建及市政项目中，多按照此标准设置伸缩缝。此做法的好处是整个锚杆框架梁可以形成一个整体，整体受力，框架梁有一定的约束效果，单根锚杆损坏不会导致整体失稳。而公路工程中多按照6 m或4 m一个锚杆框架单元设置伸缩缝，该方法的优点是每个单元独立成为一个整体，若损坏可只更换本单元锚杆及框架梁，便于后期检修。设计施工应根据实际情况进行调整。

4 结语

本文结合福州市某道路工程路堑边坡工程实例，探讨了预应力“锚杆框架+生态袋护坡”在复杂周边环境下市政边坡加固处理中的运用，总结复杂周边环境条件下边坡设计的经验，并对现阶段存在的一些问题进行了探讨，得出以下结论：

(1)综合考虑周边环境情况进行预应力锚杆框架结构设计，该结构的支护效果良好。

(2)土体与锚固体极限粘结强度标准值应结合地区经验取值，不可照抄规范。

(3)应重视锚杆的基本试验，并根据试验结果重新复核锚杆锚固长度。

(4)锚杆框架梁伸缩缝的设置有两种方式，设计施工应根据实际情况进行调整。