CN201908313U

CN201908313U - 边坡加固结构

Info

Publication number: CN201908313U
Application number: CN2010206303560U
Authority: CN
Inventors: 宋胜武; 周钟; 巩满福; 黄彦昆; 李文纲; 饶宏玲; 邵敬东; 周创兵; 向柏宇; 卫蔚; 陈岗; 陈秋华; 张荣贵; 姜清辉
Original assignee: Chengdu Hydroelectric Investigation and Design Institute of China Hydropower Engineering Consulting Group
Current assignee: PowerChina Chengdu Engineering Co Ltd
Priority date: 2010-11-26
Filing date: 2010-11-26
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2020-11-26

Abstract

本实用新型公开了一种边坡加固结构，包括建造在坡体内的混凝土抗剪结构，所述混凝土抗剪结构是由浇注而成的抗剪洞、锚固洞以及置换斜井所构成的一体结构；从该混凝土抗剪结构的侧面上看，在滑裂面的压剪区内沿该滑裂面的走向间隔布置有多层抗剪洞，并且每层抗剪洞均在滑裂面上水平延伸；从该混凝土抗剪结构的正面上看，在所选择出的抗剪洞上沿该抗剪洞的走向间隔布置有多个锚固洞，并且这些锚固洞均以面向滑裂面的方向穿过抗剪洞；此外，通过在所选择出的上下两层抗剪洞之间沿滑裂面延伸的若干个置换斜井将这两层抗剪洞连成一体。将抗剪洞、锚固洞和置换斜井浇注成的整体适用于治理滑裂面埋深较大的大型岩质高陡边坡。

Description

边坡加固结构

技术领域

本实用新型涉及岩石边坡加固工程技术领域，具体涉及一种边坡加固结构。

背景技术

在复杂岩质边坡工程中，深部断层、裂隙和软弱岩脉等不良地质体是影响边坡稳定性的主要因素，其治理技术是岩质边坡工程的重点和难点。目前，在大型岩质高陡边坡治理工程中成功应用的加固结构主要有以下几种：

随着锚索技术的发展，在滑坡防治中已大量采用锚索加固。该技术是通过在滑坡体上设置若干排锚索，给滑体施加一预应力来稳定滑坡。此外，该技术还会将预应力锚索单独加固与锚索抗滑桩(或普通抗滑桩)联合使用，用于不同的治理部位从而达至整体加固的目的。

近年来，抗剪洞也开始应用于岩质边坡的治理工程。其主要作用是提高滑裂面的抗剪能力，如拉西瓦等大型水电工程中都采用利用抗剪洞对边坡变形体进行了稳定治理。抗剪洞实际上是一种新型的混凝土置换洞。混凝土置换洞作为一种传力结构主要应用于大型结构的基础处理中，可进行特定结构面的置换并提高其传力效果，如小湾等水电工程中采用了这种结构来进行基础处理。

此外，锚固洞也是一种岩质边坡滑体的加固结构。锚固洞可作为一个悬臂支撑结构提供滑体的抗滑力，从而达到加固边坡的工程目的。锚固洞在岩石边坡，特别是软弱结构面控制的水电工程滑坡治理中应用较为广泛。

然而，当边坡内部发育多组节理裂隙以及各种类型的断层、岩脉时，可能形成极其复杂的坡体结构，受人类工程活动及降雨、地震等自然营力作用，可能造成边坡失稳。若滑裂面宽度大、强度低，滑体规模大时，传统的抗滑桩、锚索、抗剪洞或锚固洞等加固措施均难以适应此类大型滑坡的治理。

实用新型内容

本实用新型所要解决的第一个技术问题是提供一种边坡加固方法，该方法可适用于治理滑裂面埋深较大的大型岩质高陡边坡。解决该技术问题的技术方案如下：

边坡加固方法，包括在坡体内建造混凝土抗剪结构的步骤，其中，所述混凝土抗剪结构是由浇注而成的抗剪洞、锚固洞以及置换斜井所构成的一体结构；从该混凝土抗剪结构的侧面上看，在滑裂面的压剪区内沿该滑裂面的走向间隔布置有多层抗剪洞，并且每层抗剪洞均在滑裂面上水平延伸；从该混凝土抗剪结构的正面上看，在所选择出的抗剪洞上沿该抗剪洞的走向间隔布置有多个锚固洞，并且这些锚固洞均以面向滑裂面的方向穿过抗剪洞；此外，通过在所选择出的上下两层抗剪洞之间沿滑裂面延伸的若干个置换斜井将这两层抗剪洞连成一体。

除在坡体内建造混凝土抗剪结构的步骤以外，该方法还包括在坡体浅表进行坡体预灌浆的步骤，该步骤具体为：首先，由自然坡面向破碎松散岩体钻设预固结灌浆孔，使其孔底深入设计轮廓面以内；然后，通过预固结灌浆孔向设计轮廓面的周边岩体进行固结灌浆处理，形成固结灌浆体；最后爆破开挖至设计轮廓面。

通过对坡体浅表进行坡体预灌浆处理后，能够实现对设计轮廓面内的软弱岩体进行固结的效果，从而与坡体内建造的混凝土抗剪结构共同形成坡体加固体系。其中，最好采用低压浓浆进行固结灌浆处理，以提高破碎松散岩体的完整性和设计轮廓面的爆破开挖成形质量。

本实用新型所要解决的第二个技术问题是提供一种边坡加固结构，该结构可适用于治理滑裂面埋深较大的大型岩质高陡边坡。解决该技术问题的技术方案如下：

边坡加固结构，包括建造在坡体内的混凝土抗剪结构，所述混凝土抗剪结构是由浇注而成的抗剪洞、锚固洞以及置换斜井所构成的一体结构；从该混凝土抗剪结构的侧面上看，在滑裂面的压剪区内沿该滑裂面的走向间隔布置有多层抗剪洞，并且每层抗剪洞均在滑裂面上水平延伸；从该混凝土抗剪结构的正面上看，在所选择出的抗剪洞上沿该抗剪洞的走向间隔布置有多个锚固洞，并且这些锚固洞均以面向滑裂面的方向穿过抗剪洞；此外，通过在所选择出的上下两层抗剪洞之间沿滑裂面延伸的若干个置换斜井将这两层抗剪洞连成一体。

抗剪洞布置在滑裂面的压剪区，其长度由潜在滑体的边界控制，采用城门洞形或马蹄形等断面形式。考虑洞室施工期稳定性，其断面宽度和高度不宜大于10m×12m。抗剪洞由初期支护(钢筋网、喷混凝土、锚杆、工字钢或格栅拱架等)、一次或分期回填混凝土、顶拱回填灌浆、洞周固结灌浆、分期回填混凝土结合面的接缝灌浆等构成，回填混凝土宜采用低热(微膨胀)混凝土或中热混凝土。应特别注意的是，建造抗剪洞时最好使所述各抗剪洞的横截面的对角线与所述滑裂面重合，以较好的保证洞室施工期的受力稳定性。

多个锚固洞沿抗剪洞走向间隔布置，并根据抗剪洞的布置情况在分布不同高程的抗剪洞上，且穿过滑裂面上下盘的次级滑裂面。其中，最好使各锚固洞的轴线垂直于滑裂面，从而更好的与抗剪洞共同发挥抗滑作用。锚固洞同样采用城门洞形或马蹄形等断面形式，其宽度和高度最好小于抗剪洞相应尺寸。滑裂面上、下盘内的锚固洞长度不宜小于2倍洞径。锚固洞由初期支护(钢筋网、喷混凝土、锚杆、工字钢或格栅拱架等)、一次或分期回填混凝土、顶拱回填灌浆、洞周固结灌浆、分期回填混凝土结合面的接缝灌浆等构成，回填混凝土宜采用低热(微膨胀)混凝土或中热混凝土。

置换斜井采用混凝土或钢筋混凝土对滑裂面上的软弱岩体进行置换。置换斜井跟踪上、下层抗剪洞间的滑裂面进行布置，与上、下层抗剪洞交会，并通过交会处的回填混凝土连接形成一体结构。置换斜井宜采用矩形断面，置换厚度超过滑裂面及影响带的厚度0.5m。置换斜井内部由喷锚支护和一次或分期回填的混凝土构成，回填混凝土宜采用低热(微膨胀)混凝土或中热混凝土。

上述技术方案的实质性特点在于将抗剪洞、锚固洞以及置换斜井有机结合形成了一种新型混凝土抗剪结构。虽然本说明书背景技术部分已经提到抗剪洞、锚固洞以及置换斜井(相当于混凝土置换洞)为现有技术，但是，本申请却首次提出了将这三种结构通过特殊的连接形式有机结合形成一种新型的混凝土抗剪结构，显然，这对于本领域技术人员来讲是需要通过创造性劳动才能做到。

此外，该加固结构还包括用于对浅表岩体进行加固的喷锚支护结构以及用于对浅表岩体内的关键块体进行加固的预应力锚梁结构。喷锚支护结构和预应力锚梁结构在本领域均有确切定义，其在本实用新型中的具体结构如下。

所述喷锚支护结构布置在边坡表面，由钢筋网、喷射混凝土或钢纤维混凝土、预应力锚杆(束)或非预应力锚杆(束)组成，可提高边坡表层岩体的整体性、抗渗性和稳定性，提高坡体表面抵抗开挖卸荷变形的能力。

所述预应力锚梁结构由预应力锚索与边坡表面格构梁共同组成，锚索尽量穿过边坡浅层的裂隙带、岩脉及断层等软弱结构面，最大锚固深度宜在80m以内，对关键块体进行锚固。

该加固结构还包括排水系统，该排水系统具有由不同高程的纵、横向排水洞所组成的坡体内立体排水网格；其中，所述各纵向排水洞沿滑裂面的走向间隔布置于该滑裂面的下盘，并且从各纵向排水洞向滑裂面方向呈仰角钻设排水孔并贯穿过滑裂面。

通过对本实用新型的边坡加固结构的一系列改进，最终形成包括喷锚支护结构、预应力锚梁结构、混凝土抗剪结构以及排水系统在内的多层次立体加固体系，该体系以地下加固和深层加固为主，地下地面相结合，深层浅层相结合，排水和加固相结合，为坡体结构复杂、滑裂面埋深大、滑体方量巨大的大型岩质边坡提供了一种有效的综合治理加固技术。

本实用新型的有益效果是：本实用新型中所涉及到的混凝土抗剪结构是一个将抗剪洞、锚固洞和置换斜井浇注成的整体，提高了加固范围，避免边坡塑性破坏区边界绕过控制性结构面而沿次级结构面产生滑动；该混凝土抗剪结构通过对滑裂面进行大面积的岩体置换，可最大限度的发挥加固材料的性能，治理效果好。因此，本实用新型的边坡加固方法及结构适于治理滑裂面埋深较大的大型岩质高陡边坡。

附图说明

附图1为本实用新型实施示例的剖面侧面图。

附图2为本实用新型实施示例的立面图。

附图3为本实用新型实施示例的坡体灌浆结构图。

附图4为本实用新型实施示例的抗剪洞典型断面图。

附图5为本实用新型实施示例的抗剪洞灌浆结构图。

附图6为本实用新型实施示例的锚固洞典型断面图。

附图7为本实用新型实施示例的锚固洞灌浆结构图。

附图8为本实用新型实施示例的置换斜井典型断面图。

附图9为本实用新型实施示例的坡面排水孔布置图。

图中标记为：1-设计轮廓面；2-预应力锚索；3-抗剪洞；4-锚固洞；5-置换斜井；6-纵向排水洞；7-排水孔；8-滑裂面；9-岩脉；10-卸荷裂隙；11-自然坡面；12-预固结灌浆孔；13-坡表松散岩体；14-固结灌浆体；15-喷射混凝土；16-锚杆；17-二期回填混凝土；18-一期回填混凝土；19-排水孔；20-纵向受力主筋；21-环向箍筋；22-灌浆廊道；23-预埋灌浆管；24-固结灌浆孔；25-坡面浅层排水孔；26-坡面深层排水孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，某一边坡高程为970.00m～1290.00m，开挖坡比1∶0.3～1∶0.5；该边坡中发育的顺坡、中倾坡外的卸荷裂隙10、岩脉9相互组合切割，形成一系列的不利块体，控制边坡的局部稳定性；该坡体内部发育平行边坡走向、最大埋深达100m以上的顺坡向深层滑裂面8，形成的潜在不稳定块体达500万m³，控制边坡的整体稳定性。下面针对该边坡具体情况对本实用新型的加固方法及加固结构进行说明。

本实用新型的主要实用新型点在于采用一混凝土抗剪结构对所述埋深较大的滑裂面8进行加固。该混凝土抗剪结构具体是由浇注而成的抗剪洞3、锚固洞4以及置换斜井5所构成的一体结构；从该混凝土抗剪结构的侧面上看(如图1)，在滑裂面8的压剪区内沿该滑裂面8的走向间隔布置有多层抗剪洞3，并且每层抗剪洞3均在滑裂面8上水平延伸；从该混凝土抗剪结构的正面上看(如图2)，在所选择出的抗剪洞3上沿该抗剪洞3的走向间隔布置有多个锚固洞4，并且这些锚固洞4均以面向滑裂面8的方向穿过抗剪洞3；此外，通过在所选择出的上下两层抗剪洞3之间沿滑裂面8延伸的若干个置换斜井5将这两层抗剪洞3连成一体。下面将对抗剪洞3、锚固洞4以及置换斜井5的具体浇注结构进行说明。

如图1、2、4和图5所示，抗剪洞3自上而下布置5层，布置高程从上到下分别为1240.00m、1210.00m、1180.00m、1150.00m、1120.00m。抗剪洞3的横断面采用城门洞形，尺寸为8.00m(宽)×9.00m(高)。抗剪洞3可采用挂网、喷射混凝土15、锚杆16、工字钢或格栅拱架等方式分层开挖支护。在开挖支护完成后，先进行一期混凝土18回填，在一期混凝土18中设置灌浆廊道，灌浆廊道尺寸为3.00m(宽)×3.50m(高)。在一期混凝土18内预埋Φ76mm的灌浆管23，进行回填灌浆。回填灌浆完成后，对混凝土内预埋Φ76mm灌浆管23重新扫孔，钻设固结灌浆孔24，对洞周约10.00m～15.00m范围内岩体进行固结灌浆。在抗剪洞3的一期混凝土18回填灌浆及固结灌浆完成后，对灌浆廊道回填二期混凝土17，并在顶拱范围预埋Φ32mm灌浆管，对一期混凝土18和二期混凝土17的结合面进行接缝灌浆。一期混凝土18和二期混凝土17采用低热微膨胀C25混凝土。一期回填混凝土采用纵向受力主筋20和环向箍筋21。

如图1、2、6和图7所示，锚固洞4穿过滑裂面8布置，轴线与滑裂面8走向垂直。锚固洞4与抗剪洞3相连接，形成整体支护结构，共同发挥加固作用。锚固洞4长度范围20.00m～40.00m，同排锚固洞4之间的间距约32.00m。锚固洞4断面采用城门洞形，尺寸为6.00m(宽)×7.50m(高)。结合实际地质条件，锚固洞4采用挂网、喷射混凝土15、锚杆16、工字钢或格栅拱架等方式分层开挖支护。顶拱范围内钻设排水孔19，孔深4.00m。锚固洞4在开挖支护完成后，先进行一期混凝土18回填，在一期混凝土18中设置灌浆廊道，廊道尺寸为3.00m(宽)×3.50m(高)，在一期混凝土18内预埋Φ76mm灌浆管23，对锚固洞4顶拱120°范围进行回填灌浆。回填灌浆完成后，对混凝土内预埋Φ76mm灌浆管23重新扫孔，钻设固结灌浆孔24，对洞周约10.00m～15.00m范围内岩体进行固结灌浆。在锚固洞的一期混凝土18回填、回填灌浆及固结灌浆完成后，对灌浆廊道进行二期混凝土17回填，并在顶拱范围预埋Φ32mm灌浆管，对一期混凝土18和二期混凝土17的结合面进行接缝灌浆。一期混凝土18和二期混凝土17均采用低热微膨胀C25混凝土。一期回填混凝土18采用纵向受力主筋20和环向箍筋21。

如图1、2和8所示，在1210.00m、1180.00m高程两层抗剪洞3之间设置两条置换斜井5；在1180.00m、1150.00m高程两层抗剪洞3之间设置三条置换斜井5；在1150.00m、1120.00m高程两层抗剪洞3之间设置一条置换斜井5。置换斜井5开挖采用矩形断面，尺寸为5.00m(宽)×3.00m(高)。结合实际地质条件，置换斜井采用挂网、喷射混凝土15、锚杆16等方式边挖边支护。置换斜井5采用一次回填，一期回填混凝土18采用低热微膨胀C25混凝土，四周采用纵向受力主筋20和环向箍筋21的双层配筋。

在建造上述混凝土抗剪结构的同时，本实用新型还可以同时在坡体浅表进行坡体预灌浆的步骤。如图1、3所示，该步骤具体为：首先，由自然坡面11向破碎松散岩体13钻设预固结灌浆孔12，使其孔底深入设计轮廓面1以内；然后，通过预固结灌浆孔12向设计轮廓面1的周边岩体13进行固结灌浆处理，形成固结灌浆体14；最后爆破开挖至设计轮廓面1。通过对坡体浅表进行坡体预灌浆处理后，能够实现对设计轮廓面1内的软弱岩体进行固结的效果，从而与坡体内建造的混凝土抗剪结构共同形成坡体加固体系。其中，最好采用低压浓浆进行固结灌浆处理，以提高破碎松散岩体的完整性和设计轮廓面1的爆破开挖成形质量。

每次爆破开挖施工完成后，再建造用于对浅表岩体进行加固的喷锚支护结构以及用于对浅表岩体内的关键块体进行加固的预应力锚梁结构。其中，如图9所示，喷锚支护结构包括挂钢筋网、喷射混凝土、锚杆、等措施，并在坡表设置排水孔25。所述预应力锚梁结构则由预应力锚索2与边坡表面格构梁共同组成。如图1、2所示，预应力锚索2穿过浅层卸荷裂隙10，对前沿关键块体进行锚固；预应力锚索2锚固力为1000kN～2000kN。预应力锚索2的间、排距为6.00m×5.00m，长度控制在30m～80m。预应力锚索2之间用混凝土格构梁连接。

如图1、9所示，边坡治理时利用深层纵、横向排水洞、坡面浅层排水孔25、深层排水孔26、截排水系统及坡面的防渗喷混凝土等措施形成系统的综合排水网络，最大限度的降低地下水及地表渗水对边坡稳定的影响。该排水网络主要包括：1)边坡浅层排水：采用Φ50mm的坡面浅层排水孔25，深度4.00m，上仰5°～10°，间、排距4.00m×4.00m。2)边坡深层排水：1165.00m高程以下工程边坡，对坡面渗水及钻孔出水严重部位设置坡面深层排水孔26，孔径Φ76mm，长度35.00m、65.00m。水下边坡部位的坡面排水孔受动水波动及脉冲的影响，采用PVC花管及排水盲管等构件进行孔壁保护。3)纵向排水洞6：对地勘洞进行清理，底板铺设10cm厚混凝土，坡度向外1％，作为施工期排水洞6。4)抗剪锚固洞排水：1240.00m、1210.00m、1180.00m、1150.00m高程，分别自纵向排水洞6呈仰角向主控滑动面8方向钻设排水孔7，孔径Φ76mm，长度40.00m～50.00m，并穿过滑裂面8，使滑裂面8渗水排至排水洞底板的排水沟内，将山体内部渗水排出山外。

Claims

1.边坡加固结构，包括建造在坡体内的混凝土抗剪结构，其特征在于：所述混凝土抗剪结构是由浇注而成的抗剪洞(3)、锚固洞(4)以及置换斜井(5)所构成的一体结构；从该混凝土抗剪结构的侧面上看，在滑裂面(8)的压剪区内沿该滑裂面(8)的走向间隔布置有多层抗剪洞(3)，并且每层抗剪洞(3)均在滑裂面(8)上水平延伸；从该混凝土抗剪结构的正面上看，在所选择出的抗剪洞(3)上沿该抗剪洞(3)的走向间隔布置有多个锚固洞(4)，并且这些锚固洞(4)均以面向滑裂面(8)的方向穿过抗剪洞(3)；此外，通过在所选择出的上下两层抗剪洞(3)之间沿滑裂面(8)延伸的若干个置换斜井(5)将这两层抗剪洞(3)连成一体。

2.如权利要求1所述的边坡加固结构，其特征在于：所述各抗剪洞(3)的横截面的对角线与所述滑裂面(8)重合。

3.如权利要求1所述的边坡加固结构，其特征在于：所述各锚固洞(4)的轴线垂直于滑裂面(8)。

4.如权利要求1、2或3所述的边坡加固结构，其特征在于：该加固结构还包括用于对浅表岩体进行加固的喷锚支护结构以及用于对浅表岩体内的关键块体进行加固的预应力锚梁结构。

5.如权利要求1、2或3所述的边坡加固结构，其特征在于：该加固结构还包括排水系统，该排水系统具有由不同高程的纵、横向排水洞所组成的坡体内立体排水网格；其中，所述各纵向排水洞(6)沿滑裂面(8)的走向间隔布置于该滑裂面(8)的下盘，并且从各纵向排水洞(6)向滑裂面(8)方向呈仰角钻设排水孔(7)并贯穿过滑裂面(8)。