CN103410160A - 一种顺层特高岩质边坡组合支护方法 - Google Patents
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Abstract
一种顺层特高边坡“锁口+束腰+固脚+喷锚+框格梁”组合支护方法，是通过调整锚索的布置，使边坡形成索口带、束腰带和固脚带，并通过采用锚索+钢筋混凝土框格梁组合支护结构形成群锚体系对软弱岩层出露区边坡进行加固，使软硬相间顺层特高陡边坡形成“锁口+束腰+固脚+喷锚+框格梁”组合支护方法。是一种可防止软硬相间顺层特高陡边坡溃屈或倾倒破坏的组合支护方法，并减少软硬相间顺层特高陡边坡支护工程量，同时保证边坡安全，减少边坡治理费用。
Description
技术领域
本发明涉及水电水利工程高边坡治理施工领域，特别是对软硬相间顺层特高陡边坡的组合支护方法。
背景技术
在大型工程建设中，岩石高边坡，一方面作为工程建(构)筑物的基本环境，工程建设会在很大程度上打破原有自然边坡的平衡状态，使边坡偏离甚至远离平衡状态，控制与管理不当会带来边坡变形与失稳，形成边坡地质灾害；另一方面，它又构成工程设施的承载体，工程的荷载效应可能会影响和改变它的承载条件和承载环境，从而反过来影响岩石边坡的稳定性。因此，岩石高边坡的稳定问题不仅涉及到工程本身的安全，同时也涉及到整体环境的安全；岩石高边坡的失稳破坏不仅会直接摧毁工程建设本身，而且也会通过环境灾难对工程和人居环境带来间接的影响和灾害。因此，对岩石高边坡稳定性的研究一直是我国工程技术领域的热点和难点。
根据《水电水利工程边坡设计规范》（DL/T5353—2006）中将水利水电工程坡高大于300m的边坡定为特高边坡。目前对岩质高边坡预应力锚索的设计总锚固力是根据边坡抗滑稳定分析和应力变形分析确定。设计总锚固力分解出的沿滑面抗滑力和与滑面法向力产生的抗滑力之和计算总抗滑力。锚索的布置及其设计参数是根据边坡岩土体性状较均匀地布置在坡面上。但是对于软硬相间的顺层特高陡边坡易发生溃屈和倾倒破坏，现行《水电水利工程边坡设计规范》没有提出针对性的治理措施。
发明内容
本发明的目的是提供一种可防止软硬相间顺层特高陡边坡溃屈或倾倒破坏的组合支护方法，并减少软硬相间顺层特高陡边坡支护工程量，以达到保证边坡安全，减少边坡治理费用的目的。
为解决上述技术问题，本发明所采用 “锁口+束腰+固脚+喷锚+框格梁”组合支护方法，包括以下操作步骤：
1）边坡分区：将岩质特高边坡按高程分为顶部、中部、底部；按软硬岩石在边坡出露分软弱岩层出露区和硬岩出露区；
2）计算锚固力：根据边坡抗滑稳定分析和应力变形分析确定岩质特高边坡预应力锚索的设计总锚固力，设计总锚固力分解出沿滑面抗滑力和与滑面法向力产生的抗滑力之和计算总抗滑力；
3）布置锚索：根据坡面出露的岩石性状如岩层厚度、岩石强度、断层带及裂隙分布等，将不同锚固力、不同长度和不同间距的预应力锚索较均匀地布置在坡面上；
4）调整锚索：按2）计算所需的锚固力在不同的1）边坡分区内，在设计总锚固力不就的条件下通过调整锚索的间距和布置位置，使边坡顶部和底部约1~2级马道边坡形成一条由多排锚索组成锁口带和固脚带，使边坡中部约每100米高度范围形成一条由多排锚索组成束腰带；
5）软弱岩层出露区加固：对按原设计出露的软弱岩层出露区，通过调整开挖坡比和马道宽度，减少软弱岩层在坡面出露的范围和高度，并采用“锚索+钢筋混凝土框格梁”组合支护结构形成群锚体系对软弱岩层出露区边坡进行加固；
通过调整锚索的布置，使边坡形成锁口带、束腰带和固脚带，并通过采用锚索+钢筋混凝土框格梁组合支护结构形成群锚体系对软弱岩层出露区边坡进行加固，使软硬相间顺层特高陡边坡形成“锁口+束腰+固脚+喷锚+框格梁”组合支护。
边坡顶部为边坡上部50~100米高度的范围，边坡底部为边坡下部50~100米高度的范围，中部为介于边坡顶部和底部之间的区域为边坡中部。
本发明提供的顺层特高陡边坡的组合支护方法，是通过调整锚索的布置，使边坡形成锁口带、束腰带和固脚带，并通过采用锚索+钢筋混凝土框格梁组合支护结构形成群锚体系对软弱岩层出露区边坡进行加固，使软硬相间顺层特高陡边坡形成“锁口+束腰+固脚+喷锚+框格梁”组合支护，可防止软硬相间顺层特高陡边坡溃屈或倾倒破坏，开挖后的边坡总体变形较小，组合支护方法可靠、有效。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明一实施方案的平面布置示意图。
图2是本发明一实施方案的剖面布置示意图。
图中：1、硬岩岩层，2、软岩岩层，3、岩层界线，4、软弱岩层出露坡面调整区，5、顶部锁口带，6、中部束腰带，7、底部固脚带，8、锚索+钢筋混凝土框格梁组合支护结构，9、设计开挖坡面线，10、原始地面线，11、钢筋混凝土框格梁，12、锚索锚墩。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明所采用 “锁口+束腰+固脚+喷锚+框格梁”组合支护方法，包括以下操作步骤：
1、将边坡按高程分为顶部、中部、底部和按软硬岩石在边坡出露分软弱岩层出露区和硬岩出露区。其中，边坡顶部为边坡上部50~100米高度的范围，边坡底部为边坡下部50~100米高度的范围，中部为介于边坡顶部和底部之间的区域为边坡中部。
2、根据边坡抗滑稳定分析和应力变形分析确定岩质高边坡预应力锚索的设计总锚固力，设计总锚固力分解出沿滑面抗滑力和与滑面法向力产生的抗滑力之和计算总抗滑力。
3、根据坡面出露的岩石性状如岩层厚度、岩石强度、断层带及裂隙分布等，将不同锚固力、不同长度和不同间距的预应力锚索较均匀地布置在坡面上。
4、按2）计算所需的锚固力在不同的1）边坡分区内，在设计总锚固力不就的条件下通过调整锚索的间距和布置位置，使边坡顶部和底部约1~2级马道边坡形成一条由多排锚索组成锁口带和固脚带，使边坡中部约每100米高度范围形成一条由多排锚索组成束腰带；使边坡顶部和底部约1~2级马道边坡形成一条由多排锚索组成顶部锁口带5和底部固脚带7，使边坡中部约每100米高度范围形成一条由多排锚索组成中部束腰带6。
5、对按原设计出露的软弱岩层出露区4，通过调整开挖坡比和马道宽度，减少软弱岩层在坡面出露的范围和高度，并采用锚索+钢筋混凝土框格梁组合支护结构11形成群锚体系对软弱岩层出露区边坡进行加固。
6、进一步调整或优化锚索的布置间距、吨位、长度和布置方向。
通过调整锚索的布置，使边坡形成索口带、束腰带和固脚带，并通过采用锚索+钢筋混凝土框格梁组合支护结构形成群锚体系对软弱岩层出露区边坡进行加固，使软硬相间顺层特高陡边坡形成“锁口+束腰+固脚+喷锚+框格梁”组合支护。
本发明在一水电站沟料场特高边坡支护中进行了试验，试验料场设计开挖最大高度为518米，因开挖取料已形成428米特高顺层边坡，岩层倾角64°~72°，边坡出露基岩岩层为软硬相间的中厚至厚层状变质石英砂岩（硬岩）和薄至极薄层状变质石英细砂岩与板岩互层（软岩）组成。根据大奔流沟料场开挖边坡近50个月的连续监测成果，多点位移计基本处于受拉状态，变化量很小，累计位移量在-1.59～3.62mm之间,月位移量变化在-0.02~0.02mm之间；监测锚杆基本处于受拉状态，锚杆应力在-6.52~64.17MPa之间,月变化在-0.13~0.29MPa之间，应力变化较小；料场共安装锚索永久测力计117束，从监测锚固力来分析，边坡锚索测力计锚固力变化较小，未出现突变现象,锚固力损失率一般在10.77％以内。外部变形观测累计位移值小于15mm。实践证明，料场顺层特高边坡采用“锁口+束腰+固脚+喷锚+框格梁”组合支护方法，开挖后的边坡总体变形较小，组合支护方法可靠、有效。
Claims (2)
1.一种顺层特高岩质边坡组合支护方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）边坡分区：将岩质特高边坡按高程分为顶部、中部、底部；按软硬岩石在边坡出露分软弱岩层出露区和硬岩出露区；
2）计算锚固力：根据边坡抗滑稳定分析和应力变形分析确定岩质特高边坡预应力锚索的设计总锚固力，设计总锚固力分解出沿滑面抗滑力和与滑面法向力产生的抗滑力之和计算总抗滑力；
3）布置锚索：根据坡面出露的岩石性状如岩层厚度、岩石强度、断层带及裂隙分布等，将不同锚固力、不同长度和不同间距的预应力锚索较均匀地布置在坡面上；
4）调整锚索：按2）计算所需的锚固力在不同的1）边坡分区内，在设计总锚固力不就的条件下通过调整锚索的间距和布置位置，使边坡顶部和底部约1~2级马道边坡形成一条由多排锚索组成锁口带和固脚带，使边坡中部约每100米高度范围形成一条由多排锚索组成束腰带；
5）软弱岩层出露区加固：对按原设计出露的软弱岩层出露区，通过调整开挖坡比和马道宽度，减少软弱岩层在坡面出露的范围和高度，并采用“锚索+钢筋混凝土框格梁”组合支护结构形成群锚体系对软弱岩层出露区边坡进行加固；
通过调整锚索的布置，使边坡形成锁口带、束腰带和固脚带，并通过采用锚索+钢筋混凝土框格梁组合支护结构形成群锚体系对软弱岩层出露区边坡进行加固，使软硬相间顺层特高陡边坡形成“锁口+束腰+固脚+喷锚+框格梁”组合支护。
2.根据权利要求1所述的顺层特高岩质边坡组合支护方法，其特征在于：边坡顶部为边坡上部50~100米高度的范围，边坡底部为边坡下部50~100米高度的范围，中部为介于边坡顶部和底部之间的区域为边坡中部。
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