高边坡设计与加固问题的讨论
2015-07-06
首先，我们应该知道并了解什么是高边坡。我们通常把岩质边坡的高度超过30m定性为高边坡,还有一种情况就是土质边坡大于20m也可以看做高边坡。在高边坡设计施工中必须遵循一套合适的的设计思想和方法，高边坡的加固工程，也需要合理利用现场条件实际，进行合理的设计和加固。这样不仅可以为工程设计提供依据,也可以为以后的实际工程设计提供参考价值。
一．高边坡设计的复杂性和稳定性评价
（一）高边坡设计的复杂性分析
高边坡设计贯穿于调查、勘探、设计到最后施工的整个过程，各个环节都是紧密联系的。这其中的复杂性主要体现在以下几个方面：
首先，全面的地质资料是设计能否成功的前提条件。例如边坡稳定性受地质条件影响的程度，人为的因素影响，边坡的设计必须符合边坡土体的地层岩性和一系列的强度特征，这样才可以避免发生整体或局部的变形。
其次，高边坡设计是预测性设计和风险性设计的有机结合。由于线长和点多的现实因素，前期的地质调查和勘探就会或多或少的对高边坡不够看重，主要是因为这时候变形还没有或者不会发生。所以高边坡设计就需要根据有关资料和经验对开挖后可能产生的变形类型和部位进行准确预测。但是由于地质资料的短缺就会让设计依据不够全面，不可避免的存在盲目性，加上地质条件的复杂性也使设计具有风险性，所以造成高边坡设计是预测性设计和风险性设计的有机结合。
最后，高边坡设计是动态的设计。由于现实条件的限制，我们无法清楚开挖前的边坡地质情况，也就造成设计的整个过程没有固定的模式。因此需要根据工期的深入，根据地质条件的变化，对设计进行变更或者调整，做到真正意义上的动态设计。
（二）高边坡的稳定性评价
大多数人都是通过力学平衡计算法来评价边坡的稳定性,当然它能够方便获得稳定系数的数据值,而且也能确定最终加固工程的承受力值。但是如果面对复杂的高边坡稳定性计算可能就束手无策了,这是因为边界条件以及破坏面岩土参数无法准确判别和选择,这就让计算的结果说服力下降。本文认为可以结合工程地质分析对比法来确定,工程地质分析法不仅可以为力学平衡计算法提供变形的类型边界条件,而且可以确定变形的范围；而力学平衡计算法可以准确算出稳定系数和作用力的数据,为最终的高边坡设计提供正确的依据。
（1）工程地质分析对比法重点讲到了以下方面的分析和对比:
1.根据自然极限条件下稳定坡的坡形坡率坡高来进行参考，当然也包括人工边坡的坡高，利用二者的对比来进行稳定性的分析。
2.利用自然山坡已经存在变形的种类和大小判定人工边坡有机会发生变形的种类和大小。
3.依据坡体结构对人工边坡可能变形的种类和位置进行合理分析。
4.利用变化的频率和大小来进行对比判断,这里主要是开挖有可能造成的坡体松动和渗透的下表水，软弱夹层带处的岩土强度降低分析也许会变形的种类和大小。
（2）另一种方法也就是力学计算法。力学计算法有着许多不同的方式,选取和勘察确定的破坏种类和模式必须同时相一致，这样的计算方法才有可能得出正确的结果。它的破坏范围重点是松动的区域大小,一般都可以采取有限元算出高边坡的开挖后位移场位置和大小。
二．高边坡设计的整体理念和技术手段，以及基本原则和方法
（一）设计理念和技术手段
高边坡设计必须严格按照调查、勘探、设计和施工密切相连的准则，施工中的新参数和新特征要迅速告知设计部门，然后用新设计指引整个施工全过程，同时不断和相似的工程进行合理的比较，把别处的成功设计理念带到本设计中。
高边坡设计的技术手段主要参照主体工程的施工工段进行勘探和有效调查，靠近高边坡工程处进行合理的比较，高边坡设计必须重视高边坡开挖施工，上报的信息主要包含现场岩层和风化强度以及爆破效果，确定高边坡设计施工的最终方案。
（二）设计的基本原则
首先，高边坡设计中使用年限和保护对象的重要性不言而喻，必须确保十分安全。
其次，高度40m以下的边坡主要采取放稳定坡率的设计原则；高度在40m以上的边坡，如果也放缓边坡极有可能增加大量放弃的方量，不仅大量的植被被无情破坏，而且造成征地量的加大和浪费。不利于环境保护，所以我们应该采取适当增大坡率的方式，对支挡加固工程进行有能力的加强。
最后，根据坡脚应力和地下水集中的有关特性，加固工程应全程使用“固脚和强腰”的方法进行，这里的“固脚”就是巩固坡脚或者级边坡的支撑力，“强腰”则是确保高边坡的局部稳定。也就是确保整体稳定和局部稳定。
（三）高边坡的设计方法
高边坡设计目前国内还没有达成统一的共识，本文主要探讨采用几种方法相结合的方法。
第一种也就是工程地质比拟法。主要依据自然稳定坡的调查数据和分析结果找到可以类比的坡形、坡率和坡高。
第二种也就是力学的计算法：选择满足坡体的结构和破坏模式的计算模式算出设计的坡形稳定性，同时合理调整坡形参数来达到设计的合理性。
最后一种就是所谓的经验对比法。参考地质条件下稳定的人工边坡有关的设计方法和理念对新的边坡来进行类比设计。
三．讨论高边坡工程的加固方案
加固工程目前广泛采用的方式主要包括修建拦挡的建筑物和挡土墙等，应根据实际条件选用适合的方式。
（一）修筑拦挡建筑物和锚固
拦挡建筑物主要包括落石平台和拦截石块墙体等，遮挡的建筑物形式主要有明洞和棚洞。
锚固就是利用预应力锚对其进行合理加固的处理手段，避免发生崩塌。采取锚固额方法可以让临空面周围的岩体裂缝宽度逐渐变小，从而增强岩体的整体性。
（二）支撑保护
支撑主要是对悬挂在上方的危岩采用墩和柱等形式进行局部的支撑和加固，用这种方法实现治理的目标。这里需要特别注意的是，对于危险岩块体存在于软弱夹层的危岩区的处理方法，首先对松弛的块体进行消灭处理，最后用条石护壁进行支撑和保护。
（三）灌浆加固
灌浆加固能够增加岩石的完整性。资料表明，水泥灌浆加固能够显著提高岩体抗拉的强度。在施工工序上我们采用的方法一般先锚固后一段一段的进行灌浆加固。
（四）抗滑桩
抗滑桩就是用桩作为抵抗坡体滑动的材料。通常在滑体和滑床间打入少许大尺寸的锚固桩，同时使二者有机的联合在一起，进而达到抗滑的效果，这种桩一般包括木桩和钢筋混凝土桩等。
四.小结
根据全文的分析和实际的实践经验，我们应该清楚的知道，高边坡把地质体的一部分变为人为工程,由于地质体的复杂性和多变性,使得高边坡设计变得十分复杂,至今设计而依然没有在工程界达成共识。高边坡设计和加固工程有着重要的研究意义，我们可以通过其提高结构使用的整体性能。随着我国经济的发展和基础建设的大规模开展，在国内工程中，高边坡设计的意义重大，在今后有关的设计和施工中，积我们应继续完善该项技术的分析方法和步骤，总结经验，以大力推广此项新方法，希望可以为我国的建筑事业添砖加瓦。
