格构梁与锚杆、预应力锚索联合支护在边坡治理中的应用

联合支护在边坡治理中的应用

强珂

（中国有色金属工业西安勘察设计研究院，西安，710054）

摘要：本文结合东北某工业项目边坡支护工程实例，介绍了格构梁与锚杆、预应力锚索联合支护在边坡治理中的应用。

关键词：边坡支护锚杆预应力锚索格构梁

我国近年来基础建设高速发展，不少大型工业项目、公路、铁路等工程建设工程中经常需要大量的挖方、填方，必然形成大量的裸露边坡。裸露边坡会带来一系列如水土流失、泥石流、滑坡等地质环境问题，因此边坡支护就现的尤为重要。本文结合东北某工业项目边坡支护工程实例，详细介绍了格构梁与锚杆、预应力锚索联合支护结构在挖方区高陡边坡中的应用。

格构梁与锚杆、预应力锚索联合支护结构是对边坡进行加固的一种支护技术, 该加固技术具有布置灵活、结构形式多样、截面调整方便、与坡面密贴、可随坡就势等显著优点,格构内可进行挂网喷砼、植草绿化和防护,同时该方法造价较低、施工工期短、边坡变形小,安全可靠,使其在高边坡加固处理中得到广泛应用。

1.场地概况、气候土壤条件及边坡（挖方区）支护方法选择

东北某工业项目边坡绿化工程位于辽东丘陵地带的浑河河谷冲击平原，坐落在东洲河下游河谷的东部丘陵地区。处于中温带，属性季风气候，四季分明，夏季温暖多雨，冬季寒冷，春秋两季较短、多风。年平均气温为摄氏13.9度，年平均降水量为826.8mm，降雨日数理念平均24天，地面冻结深度1.2—1.4m。

本工程根据场地平整标高，厂区分

137.5m标高、121m标高、149.5m三个

平台。既存在挖方区边坡，又存在填方

区边坡。边坡依据结构类型分为三种类

型：挖方区边坡、填方区坡度≥45°边坡、

填方区坡度≤45°边坡。

挖方边坡最高约为30m，边坡高程

图1 锚杆、锚索、格构梁布置立

按10m 一级平台设计，平台宽2m ，坡度最陡处达68.2度。边

坡加固采用锚杆（索）与格构梁联合结构方式进行支护,坡面

框格内采用植生袋植草绿化护面。其中锚索仅布置于高陡边坡段（≥500），锚索与锚杆间隔布置，锚杆与锚索纵横间距为3m ，而锚索与锚索纵横间距为6m ，其他缓坡段按锚杆布置，相邻锚杆与锚杆纵横间距为3m ，施工时按高程布置。

2格构梁与锚杆、预应力锚索联合支护加固机理及型式 2.1作用机理

格构加固技术是利用浆砌块石、现浇钢筋混凝土或预制预应力混凝土进行边坡坡面防护，并利用锚杆或锚索加以固定的一种边坡加固技术。格构技术一般与公路环境美化相结合，利用框格护坡，同时在框格之内种植花草可以达到极其美观的效果。这种技术山区高速公路中高陡边坡加固中被广泛采用，其护坡达到既美观又安全的良好效果。

格构的主要作用是将边坡坡体的剩余下滑力或土压力、岩石压力分配给格构结点处的锚杆或锚索，然后通过锚索传递给稳定地层，从而使边坡坡体在由锚杆或锚索提供的锚固力的作用下处于稳定状态。因此就格构本身来讲仅仅是一种传力结构，而加固的抗滑力主要由格构结点处的锚杆或锚索提供。一般提及到的格构加固技术是一种广义的术语，它包含了格构本身和锚杆(索)两部分。

2.2格构梁型式选择

根据格构梁采用的材料不同，格构可分为浆砌块石格构、现浇钢筋混凝土格构和预制预应力混凝土格构(又称PC 格构)。格构梁的常用型式有4种：

1)井字型：指顺边坡倾向和沿边坡走向设置方格状格构；

2)菱型：沿平整边坡坡面斜向设置格

图3 井字型格构梁

图4 菱形格构梁

构；

3)人字型：按顺边坡倾向设置浆砌块石条带，沿条带之间向上设置人字型浆砌块石拱或钢筋混凝土；

4)弧型：按顺边坡倾向设置浆砌块石或钢筋混凝土条带，沿条带之间向上设置弧型浆砌块石拱或钢筋混凝土。

本工程采用方型、菱型现浇钢筋混凝土格构梁，其中方型格构的断面采用矩形，纵梁为400×600mm ，横梁为300×400mm ，菱型格构的

断面采用L 形350×450mm ，浇筑C30混凝土，混凝土保护层厚度为40mm 。

3 格构梁与锚杆、预应力锚索联合支护加固边坡 3.1工艺流程

边坡放样及土方开挖——修坡——定锚杆（索）孔位——锚杆（索）施工——格构梁施工——预应力锚索张拉锁定及锚头防腐——封锚——格构框内植生袋植草——养护。

3.2边坡放样及土方开挖、修坡

严格按设计坡率、坡高测量放线，按线开挖，不得超、欠挖；为了减少对边坡的扰动应采取减小边坡开挖高度的办法，将设计的每级边坡分层、分段开挖。

边坡按照设计要求开挖完毕,并进行坡面修整后方可进行下一步放样施工。 3.3锚杆及预应力锚索施工流程

边坡采用锚拉格构梁的支护型式。格构梁节点处设置预应力锚索或非预应力锚杆。先施工锚杆、锚索, 再进行格构梁施工,最后再进行锚索张拉锁定与封锚施工。

图8 锚杆、锚索施工现场

锚杆及预应力锚索施工流程如下：

3.4孔位放样、成孔

（1）依据施工设计图，根据场区已建立的测量控制点，用全站仪进行测量放样确定空位以及锚孔方位角。（2）由于孔位距离地面较高，而钻机必须放置在施工平台上才能进行工作，因此，搭设排距1.5m ，柱距1.5m 的两排架型式的脚手架；脚手板采用厚度50mm 木架板，同时为避免脚手架外倾，设立了撑杆并搭架防护栏。（3）锚杆钻机吊装于作业

平台后，将钻机底座平台调整为开孔倾角15°，再对点调试、固定。 （4）钻进前再次检查钻机倾角和方位角是否符合设计要求．再次紧固钻机；当钻进孔深到设计孔深(超过设计孔深0．5m)后，退出钻机钻杆并用高压气流进行清孔，从而形成孔直径Φ110mm 和Φ150mm 锚杆、锚索孔。本次工程施工采用KQD-100型电动潜孔钻机进行锚杆（索）的成孔施工，钻机配以VFV-12/7型空压机风动冲击回转钻进成孔。（5）造孔完成后，孔口要用填塞物封好，使孔壁无污染物以便锚杆、锚索入孔顺利。（6）锚孔开孔角度误差不超过±2°，孔斜不超过1%，钻孔位置误差不超过100mm 。

3.5锚杆、锚索制作

本次工程预应力锚索选用ΦS15.2钢绞线，锚杆采用HRB335Ф28mm Ⅱ级钢筋。 3.5.1锚杆制作

按设计要求制作锚杆，为使锚杆处于钻孔中心，应在锚杆杆件上安设定中架或隔离架。锚杆

图7 锚杆及预应力锚索施工流程图

3.5.2锚索制作

编索在有遮盖的棚内进行．锚索下料后．对钢绞线进行逐根检查，对有损伤的钢绞线禁止使用。下料用砂轮切割机切割．其下料长度为锚索的设计长度、锚头高度、千斤顶长度以及张拉操作余量的总和。编索时严格按照图纸设计安装对中支架、固线塞、限浆环等，保证锚索的“平、直、顺”组装，将导向帽与锚索紧密联结,根据锚索设计根数选用合适的架线环将锚索分开, 架线环安装间距1.5m一个,在每个架线环中间部位安装一个钢筋箍。张拉段钢绞线表面涂钙质润滑脂，做永久性防腐，外套17mmPVC套管，注浆管从对中支架中心孔插入，制作完毕后按孔号编号挂标签存放。

3.6锚杆、锚索安装

安放锚杆杆体时，应防止杆体扭曲、压弯，注浆管宜随锚杆一同放入孔内，管端距孔底为50-100mm，杆体放入角度与钻孔倾角保持一致，安好后使杆体始终处于钻孔中心。

安装锚索前应认真清除锚索表面的油污和铁锈。锚索外套上定位片使锚索居中，应防止锚索扭压、弯曲、注浆管应随锚索一同入孔，注浆管头部距孔底5～10厘米，锚索定位止浆环到达孔口时，停止推送，再检查一遍，排气管是否畅通。预应力锚索进入孔内的深度不应小于锚索长度的98％。

若发现孔壁坍塌，应重新透孔、清孔，直至能顺利送入锚杆、锚索为止。

3.7注浆

注浆前进行了清孔，水泥砂浆强度为M30，锚固段注浆采用二次注浆工艺。

水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，加三乙醇胺早强剂。细骨料选用粒径小于2mm的中

细砂，采用PH值不小于4的水质。灰浆搅拌必须使用机械进行强制拌合，搅拌时间最低不

应少于2min；浆液要随拌随用，超过初凝时间的浆液要废弃。

3.8钢筋混凝土格构梁施工

锚杆、锚索注浆结束后就可进行钢筋混凝土格构梁施工。在施工前必须对格构梁进行放

样定位，然后先清理坡面，再开始刻槽、做混凝土垫层，垫层施工结束后再制作安装钢筋，

安装锚索定位管及固定锚垫板（400mm*400mm*20mm），锚杆头与钢筋焊接，支架模板及浇

捣混凝土，在混凝土强度达到要求后（混凝土浇筑完后24小时后）方可开始拆模并及时养护。

其施工顺序: 测线定位→梁槽开挖→钢筋制安→锚杆头焊接、安装定位管及固定锚垫板→支

模→梁槽内现浇混凝土→拆模→养护。

为了保证格构梁的美观和嵌岩深度，本次施工投入大量的设备和人力，对凸出岩面使用

风、风镐洗平，对低凹的岩面使用片石座浆填砌，最后再用水泥沙浆找平。

本次工程钢筋混凝土格构梁每15.9m 设置一支护单元，每单元之间设置施工缝，中间用沥青填充，钢筋混凝土格构梁采用C30混凝土浇筑，混凝土保护层厚度为40mm 。纵向钢筋等级为Ⅱ，连接均采用焊接，焊接接头应相互错开。格构梁混凝土全部采用现场搅拌。

格构梁施工完毕后，应对格构梁框格内进行清除，以便下一步采用植生袋绿化埴草。

3.9锚索张拉与锁定

（1）本次张拉设备采用YCw 一

100型千斤顶和Yc —l8型千斤顶同ZB2×2--500

型油泵配套使用。

（2）格构梁混凝土及内锚段混凝土强度均大于20Mpa 时后，依次安装锚具、夹片、千斤顶、工作锚等，接通，接通电源，进行张拉。

（3）锚索张拉按一定程序、次序张拉。

图9 格构梁钢筋绑扎

图11 格构梁混凝土浇筑

图12 格构梁模板拆除

图10 格构梁模板安装

图 13 锚具安装

张拉分预张拉、张拉、补偿张拉。预张拉力为设

计张拉力的10% ，使锚索中每根钢绞线拉直。

张拉采用分级加载，五个级别为设计张拉力的

25%、50%、75%、100%、120%，锚索张拉过

程中千斤顶加荷载时应平稳、均匀、徐缓；卸荷

载降压时，应缓慢打开回油阀门，使压力表指针

平稳下降，否则易引起变形、达不到张拉效果或

应力损失过快过大。每级加载时间的稳压时间为

5 min ，并且量测钢绞线的伸长值，实测伸长值与理论伸长值相差不超过±10％；张拉至设计轴向张拉力的 120%时，持荷15min.然后卸荷至锁定荷载进行锁定作业，每一步都做好记录。锁定后，若发现有明显预应力损失时，应进行补偿张拉

（4）补偿张拉结束后进行自由段回填注浆，

浆液同锚固段，自由段注浆时采用孔底返浆施

工，压力一般为0.2 ～0.4Mpa ，最大压力不超过

1Mpa ，直至孔口返浆，且返浆浓度与进浆浓度

相同为止，然后拔出进浆管。

（5）自由段注浆时，进浆管插入锚固段与

张拉段接触处，要求以浆排水，不扰动浆液。自

由段注浆结束，可将外面的钢绞线切除，切除时

用电动手砂轮，剩余长度不宜小于10cm 。

3.10 锚头防腐

（1）锚索张拉锚定后，应对孔口部位的锚索及外锚头进行保护。

（2）裸露的垫板、外锚具及锚索，涂刷

沥青防腐材料。

（3）采用C30混凝土密封，外露钢板和

锚具的保护层厚度不得小于25mm 。

3.11封锚

在锁定后焖48h 内没有出现明显的应力松

驰现象，即可进行封锚，锚头外应留置不小于

10cm

的防滑端，其余钢绞线用切割机切除，

图15 锚索张拉与锁定（2）

图16 封锚

图 14 锚索张拉与锁定（1）

3.12格构梁框格内绿化

格构梁框格内绿化采用植生袋绿化法。

采用植生袋梯形叠起形成一层植生袋面，并用U型

钢筋锚固定。植生袋内装入按一定比例配制的营养

性客土，通过植生袋内生长出的植物来绿化边坡。

该方法的施工工序为：边坡场地处理→植生袋

灌注→植生袋堆砌→植生袋加固→覆盖无纺布→

图17 格构梁框格内植生袋绿化

养护管理。

4.变形监测

本项目的边坡安全等级为Ⅰ级，施工期间对已完成的边坡进行了安全稳定性监测；监测内容包括地表裂缝监测、坡体水平位移和垂直位移监测，变形测量监测精度为Ⅱ等，监测点主要布置于填方区的高陡边坡。通过近三年监测，边坡及支护结构没有发生明显的变形，边坡变形满足规范要求，边坡处于安全稳定状态。

5施工控制要点

5.1锚杆、锚索施工控制要点

（1）施工前应收集类似工程成功经验，编制施工组织设计，对锚杆、锚索类型进行分区、编号，合理选择施工设备、施工工艺。

（2）成孔过程中应严格控制各个参数，合理掌握成孔速度，出现塌孔、卡钻等事故及时

处理，并做好记录，影响锚杆、锚索质量的应采取措施进行补救。

（3）锚杆、锚索的制安应按规范和设计要求进行，正确组装，确保安装质量。

（4）浆液制作应严格按照设计要求，做好配合比及添加剂的计量，并对使用量做好原始

记录，浆液随用随拌。

（5）锚索的张拉锁定应选择合适的锚具、锚垫板、支座等，并正确张拉，确保数据准确。

5.2钢筋混凝土格构梁施工控制要点

（1）钢筋混凝土格构护坡坡面应平整、夯实。设立专用的钢筋加工场地，硬化地面，钢

筋必须先除锈、调直，竖梁按设计梁长下料，横梁要根据设计要求留置伸缩缝位置进行下料，

下料时均要预留足够的搭接长度。

（2）在安装格构梁钢筋之前，要按设计坐标进行放样、挂线，准确测定横、竖梁位置和

坡度，对超挖或塌方处用浆砌片石回填至设计坡面后再安装钢筋，按设计要求留设横梁伸缩缝位置经复核无误后方可进行钢筋绑扎。

(3)模板制安必须尺寸标准、牢固，以保证混凝土振捣质量和脱模后梁的美观。

(4)控制混凝土搅拌及浇注质量(浇注前必须检查锚杆与格构梁钢筋连接)：①根据施工规

范要求，混凝土自由坠落高度不应超过2．0 m，因此在施工中，需用套简传送混凝土，如坡

度较陡，套筒内应设部分挡板控制混凝土下落速度，保证其和易性；②混凝土捣固：应由有

丰富施工经验的人员把关，保证捣固质量。混凝土浇筑完后，覆盖洒水养生不少于7 d。

6结语

本次边坡支护采用格构梁与锚杆、预应力锚索联合支护方案取得了很好的加固效果，该结构占用空间小,便于后期坡面绿化美化，并且安全可靠，节约成本，符合技术经济要求。在施工过程中，必须对各个关键工序加以监控，诸如锚杆锚索长度、注浆压力、注浆量、锚索张拉、锁定及防腐等方面；必须对各个工序严格把关，对施工质量进行自检及配合监理单位抽检，各个工序均要符合设计及规范要求，锚索张拉力验收合格，格构梁施工质量好，外型美观，同时由于格构梁与锚杆、预应力锚索联合支护施工进度快，对确保工期十分有利。

边坡支护工程在我国具备广阔的发展空间，在施工过程中，要因地制宜，不断应用新工艺、新方法，用发展的眼光对待事物，只有这样才能满足现代化建设的要求，同时为公司和

社会创造了良好的经济效益和社会效益。

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作者简介：

强珂（1986-），男（汉族），陕西淳化人，助理工程师。