在昨天推送的《调查报告来了|坍塌致4死！挂证项目经理等5人被追刑责！》一文中，我们见识到了边坡坍塌引起的惨烈教训，今天，我们就来聊一聊边坡防护加固设计该怎么做。
由于复杂的地形地质条件，边坡始终是工程建设中一个重大工程地质问题，因此加强边坡病害的防治设计，将对工程基础设施建设与生态环境保护协调发展有重要意义。作为设计师，边坡防护加固设计是工作中的重要组成部分。逃避不了？那就深入的学习下……
边坡防治的实质是边坡变形破坏的防治，防治原则应以防为主、及时治理，并应根据工程措施的技术可行性和必要性、经济合理性、工程重要性及社会效应等诸多方面制定具体的处治方案。1、处治措施的选择必须建立在工程地质勘察和边坡破坏机制分析的基础之上。2、处治措施应针对引起滑坡的主导因素进行制定，原则上应一次根治，不留后患。3、对工程建设中随时可能产生危害的边坡，应先采用立即生效的工程措施，然后再实施其它工程。4、对性质复杂、规模巨大、短期内不易查清或工程建设进度不允许完全查清后再处治的滑坡或变形体，应在保证工程建设安全的前提下，作出全面的处治规划，采用分期治理的方法，使后期工程既可获得必须的资料，又能争取到一定的建设时间，保证整个工程的安全和效益。5、一般情况下，对边坡处治(特别是滑坡和变形体的处治)的时间应以旱季为宜，施工方法和程序应以避免造成坡体产生新的变形破坏为原则。1、向潜在滑体提供锚固力，提高抗滑力、降低下滑力。2、坡趾是边坡的重点薄弱环节之一，必要时可用“压脚法”加固，此法适用于小规模的土质边坡。3、在坡顶进行挖方以降低坡高称为减载，挖缓坡面减小坡角称为削坡。4、减小对岩土体的损伤，例如制定合理的爆破方案等，也可设法提高岩土体 c、φ值，例如采用注浆法加固岩土体等。5、采取防排水措施使边坡岩土体中的潜水位尽可能降低，既提高坡体的抗滑力又降低下滑力，是稳定边坡最为有效和经济的方法。滑坡采用锚固、挡墙、抗滑桩、排水、减载压重等措施。风化剥蚀采用坡面防护：砌石、喷射混凝土、植被防护等措施。水流侵蚀采用冲刷防护（植物、抛石、浆砌片石、石笼等）措施。边坡坡面防护的种类和方法多种多样，但不论采用哪种方法，防护工程都应遵循以下原则：因地制宜，结合边坡的地形地貌、水文地质条件，根据实际情况确定适宜的防护措施；就地取材，在选用防护材料时，尽量利用当地材料，就地采集；经济适用，在力求节省工程费用和其它开支的同时要达到经济耐久以及养护工作量最小的要求；兼顾景观，坡面防护的意义不仅局限于保护边坡，还应当与环境相衬，合理美观。植被防护的手段通常为植树、种草或二者结合。在边坡上种植植被能有效地减缓边坡上的水流速度，避免日晒。植物的根系可固着边坡表层土壤以减轻冲刷，从而达到保护边坡坡面的目的。对不适宜植物生长的边坡采用工程防护，包括灌浆及勾缝、抹面、喷浆及喷射混凝土、喷锚网、干砌片石、浆砌片石、挡土墙以及土工合成材料防护等。用于适宜草类生长的土质路堑和路堤的边坡，且边坡的高度不高，坡度不大(坡度不宜陡于1:1)。当边坡土层不宜种草时，可在坡面上先铺一层厚为5~10cm的种植土，使其与坡面结合牢固。若边坡坡度陡于1:2，在铺种植土前将边坡挖成台阶形。草种的选用要结合边坡的土壤环境和当地的气候条件，选择容易生长、根部发达、茎干低矮、枝叶茂盛、生长能力强的多年生草种，常采用的草种包括：白茅草，根深而粗壮；毛鸭嘴及鱼肩草，根深，固结边坡能力强；两耳草、果园草及雀稗，茎叶茂密，富于覆盖；鼠尾草，繁殖快；无芒雀麦，根系固土范围直径可达半米，-30°C下能安全越冬。草籽播种可根据情况进行撒播或沟(行)播。撒播是最简单易行的方法，此法常用于比较松软的土质边坡；沟(行)播一般在比较坚硬的土质边坡上采用。植树适宜于各种土质边坡和风化极严重的岩质边坡，坡度一般应缓于1:1.5。树种应选择根系发达，枝叶茂盛，能迅速生长、分蘖的低矮树种，如紫穗、怪柳、枸杞、沙棘等。冲刷防护宜用杨柳或不怕水淹的灌木类，高速公路的土质边坡和路肩不得种植乔木。植树时树坑深一般为25cm，直径20cm，株距30-60cm，行距80~150cm，应视树种不同而定。喷浆及喷射混凝土防护主要适用于易风化的软岩及裂隙和节理发育、坡面不平整、破碎较严重的岩质挖方边坡，既可防止坡面进一步风化，又可促使裂隙间破碎岩石得到砂浆充填而加固。对于坚硬易风化但风化不严重的边坡，喷浆防护可在坡面形成保护层以防止进一步风化。但此法不宜用于成岩作用差的黏土岩边坡，也不可直接用于涌水地段，在泄水后保证坡面无水回流方可使用。石灰：采用新出窑烧透的块灰，欠火或过火者不宜采用，其质量指标应符合有关规范的规定。砂子：重力喷浆应使用纯净的细砂，粒径为0.1~0.25mm。机械喷浆或喷混凝土应使用纯净的中粗砂，粒径为0.25~0.5mm，含水率以4％~6％为宜。混凝土粗骨料：应使用纯净的卵石或碎石，最大粒径不大于25mm。大于15mm的颗粒控制在20％以下，针、片状颗粒不超过15％。速凝剂：可直接掺入水泥砂浆和混凝土中，配制成聚合物砂浆和聚合物混凝土，能极大地增加接触面的黏聚力和抗拉、抗折强度，提高抗渗性，并兼有界面处理和促凝等作用。施工前对坡面的裂缝、凹坑应先勾缝、填补，以使坡面平顺整齐，岩体坡面浮土杂质、碎块等要用水冲洗干净，并保持湿润。选择适宜的喷射机械和相应的配套设备，作业前应进行试喷，以确定合适的水灰比。喷射作业应自下而上进行，喷嘴应垂直于坡面，并与坡面保持1.0m左右的距离。当喷射混凝土厚度大于150px时，应分两次喷射，保证厚度均匀，并按有关规定预留试件。喷层周边与未防护坡面的衔接处做好封闭处理，防止雨水侵入。输料管长以20~30m为宜，喷射工作压力一般为150~170kPa。喷嘴供水压力要比工作压力大50~100kPa，保持水与干拌和料均匀混合。喷射体初凝后，应立即洒水养护，并持续7~10d。可在喷射层中加设1层钢筋网或高强聚合物土工格栅，以减小干缩裂缝对强度的影响，使坡面防护强度高于单纯喷浆或混凝土。浆砌片石防护：适用于坡度缓于1：1的各种岩质和土质边坡，坡面因风化剥落、地表水冲刷、易发生流泥冲沟及表层溜坍等灾害时可采用浆砌片石护坡，石材丰富地区最为合适。浆砌片石护坡所用的水泥砂浆强度一般为M5，受流水冲刷或位于寒冷地区应提高为M7.5或M10。石料应采用不易风化的坚硬岩石或大块卵石，厚为0.25~0.5m。护坡地面设0.1~0.15m的碎石或砂砾组成的垫层，在一定条件下，也可采用与垫层等效的土工织物代替。浆砌片石护坡视岩土情况设置砌石基础，其埋深至少为护坡厚度的1.5倍，在冰冻地区应设置在冰冻线以下，砌石护坡应每隔10~15m设置宽2cm的伸缩缝(或沉降缝)，用沥青麻筋或竹筋填塞。当坡面岩体已严重风化或岩体受切割破碎严重，喷浆或喷射混凝土防护强度不足时，为加强防护效果，应采用喷锚网联合防护。喷射混凝土与钢筋网封闭坡面，锚杆既可加固坡面一定深度内岩体，也可承受少量松散体产生的侧压力。可用1:3水泥砂浆固定锚杆，当要求锚杆立即起防护作用时，可采用早强锚固卷，施工简单，快速可靠。预制铁丝网直径一般采用2mm，绑扎铁丝直径0.5mm，铁丝网框条一般采用直径6.5mm的圆筋，锚杆可用16~20mm的螺纹钢筋。铁丝网框条采用直径6.5mm的钢筋时，应先拉直再加工焊接成框。喷浆及喷射混凝土厚度要均匀，勿使锚网外露。以柔性网为主要特征承力构件，通过加固(如主动系统)、拦挡(如被动系统)和引导(如维护系统)等基本形式来防治落石、浅表层滑动或泥石流等坡面地质灾害。可实现坡面孤危石及浅表层岩土体的加固，避免落石或局部崩塌的发生，抑制浅表层岩土体的变形移动或运动，阻止或缓解各种自然应力对坡面的侵蚀作用。根据锚杆和柔性网网片的布置方式，可分为矩阵式锚固的网片单元式布置系统和梅花形锚固的网片连续布置系统。按构成形式和防护能级划分，常用拦石网型号有数十种，但从基本结构和功能特征上看，除下部基础外，其上部结构都是由钢柱、连接构件和柔性网构成的栅栏式落石拦挡结构钢柱：钢柱是被动系统的支撑结构，其主要作用是保证系统及其柔性网的直立，并展开和支承支撑绳、拉锚绳等连接构件。连接构件：连接构件包括拉锚绳、拉锚锚杆和支撑绳这三类具有特定结构性能的构件，及其它起连接作用的构件，如缓冲绳、缓冲卡环等专用连接件和绳夹、卸扣、螺栓等辅助连接件。柔性网：柔性网是被动防护系统的核心构成部分，是整个系统中唯一的面状拦挡结构，其主要功能是实现对落石的直接拦截。消能件：消能件的功能是其受到落石冲击的荷载较高时，通过自身变形或位移的方式来吸收或消散能量，同时限制整个系统中的荷载峰值。岩土压力的主要荷载一般包括岩土体自身重量引起的侧向压力、水压力以及影响区范围内的构筑物荷载、施工荷载、交通荷载等。若刚性的挡土墙保持原来的位置静止不动，则作用在挡土墙上的土压力称为静止土压力，按下式计算：静止土压力系数宜由试验确定，当无试验条件时，可按下式估算：若挡土墙在墙后填土压力作用下，背离填土方向移动，此时作用在墙上的土压力将由静止土压力逐渐减小，当墙后土体达到极限平衡状态，并出现连续滑动面而使土体下滑时，土压力减到最小值，称为主动土压力，按下式计算：若挡土墙在外力作用下，向填土方向移动，这时作用在墙上的土压力将由静止土压力逐渐增大，直到土体达极限平衡状态并出现连续滑动面，墙后土体将向上挤出隆起，此时土压力增至最大值，称为被动土压力，按下式计算：1) 当岩质边坡无外倾结构面时，以岩体等效内摩擦角按侧向土压力方法计算侧向岩体压力，破裂角按式 (45°+φ/2)确定，I类岩质边坡取75º左右。2) 当有外倾硬性结构面时，将计算岩体压力和以岩体等效内摩擦角按侧向土压力方法计算的结果对比，取较大值；除I类边坡岩体外，破裂角取外倾结构面倾角和 两者中的较小值。3) 当边坡沿外倾软弱结构面破坏时，破裂角取该外倾结构面的视倾角和(45°+φ/2)两者中的较小值。挡土墙类型的划分方法较多，通常以挡土墙的结构形式分类为主，主要有：重力式挡土墙(包括衡重式挡土墙)、薄壁式挡土墙(包括悬臂式和扶壁式挡土墙)、加筋式挡土墙、锚杆式和锚定板式挡土墙、竖向预应力锚杆式挡土墙、土钉式及桩板式挡土墙等。重力式挡土墙按结构形式可分为仰斜式、垂直式、俯斜式、凸形折线式和衡重式。地基承载力及墙身强度验算：必要时应参照基础工程设计和混凝土设计原理进行地基承载力验算及墙身强度验算。进行地基承载力验算时，应先求出作用在基底的总竖向力，并通过力矩平衡求出合力作用点，进而求得基底合力偏心距，再根据不同偏心情况下的基底应力计算公式分别求得最大值和平均值，验算二者分别满足地基承载力验算公式即可。验算墙身强度时，则应取1~2个控制截面，分别进行其在自重及岩土压力同时作用下的正截面偏心压缩承载力验算、弯曲承载力验算及斜截面抗剪承载力验算，具体计算方法可参照相关规范。薄壁式挡土墙高度在6m以下时一般选用悬臂式挡土墙，大于6m时选用扶壁式挡土墙。设计原则：计算挡土墙整体稳定性和立板内力时，可不考虑挡土墙墙前底板以上土体的影响；在计算墙趾板内力时，应计算底板以上填土的自重。计算挡土墙实际墙背和墙踵板的土压力时，可不计填料与板间的摩擦力。悬臂式挡土墙由立壁(墙面板)和墙底板(包括墙趾板和墙踵板)组成，呈倒“T”字型，具有三个悬臂，即立壁、墙趾板和墙踵板。悬臂式挡土墙和扶壁式挡土墙的侧向主动土压力宜按第二破裂面法进行计算。当不能形成第二破裂面时，可用墙踵下缘与墙顶内缘的连线或通过墙踵的竖向面作为假想墙背计算，取其中较不利状态的侧向压力作为设计控制值。悬臂式挡墙的立板、墙趾板和墙踵板等结构构件可取单位宽度按悬挑构件进行计算。扶壁式挡土墙由墙面板(立壁)、墙趾板、墙踵板及扶肋(扶壁)组成，实际上它是在悬臂式挡土墙的基础上，沿墙方向每隔一定距离加设扶肋而成。对扶壁式挡土墙，根据其受力特点可按下列简化模型进行内力计算：① 立板和墙踵板可根据边界约束条件按三边固定、一边自由的板或以扶壁为支点的连续板进行计算；② 墙趾底板可简化为固定在立板上的悬臂板进行计算；③ 扶壁可简化为T形悬臂梁进行计算，其中立板为梁的翼缘，扶壁为梁的腹板。加筋土挡土墙分为有面板加筋土挡土墙和无面板加筋土挡土墙。有面板加筋土挡土墙在工程中应用较为广泛，即在土中加入拉筋，利用拉筋与土之间的摩擦作用，改善土体的变形条件，提高土体的工程特性，从而达到稳定土体的目的。无面板加筋土挡土墙通过反包式土工格栅的加筋锚固作用，约束土体的侧向变形，保证土体的稳定。1、抗滑移稳定性验算：加筋土挡土墙的滑动一般有两种可能，一种是水平推力克服了加筋体“基底”与地基之间的摩擦力而沿底面滑动，另一种是修筑在边坡上的加筋土挡土墙可能自身与滑体一起产生滑动。（抗倾覆安全系数一般不小于1.4，地震工况时不小于1.3）
拉力型锚杆指受力时锚固段注浆体处于受拉状态的锚杆，其主要特点是锚杆受力时锚固段浆体受拉并通过浆体将拉力传递至周围地层，结构简单，目前使用范围最广。压力型锚杆指受力时锚固段注浆体处于受压状态的锚杆，其主要特点是利用承载体使锚杆受力时锚固段浆体受压，并通过浆体将拉力传递至周围地层，防腐性能较好，但由于注浆体承压面积受到钻孔直径的限制，故不能得到高承载力的锚杆。荷载分散型锚杆也称单孔复合锚杆，指在一个钻孔中，由若干拉力型或压力型单元锚杆组合而成的复合锚固体系，其能将锚固力分散作用于锚杆总锚固段的不同部位(即各单元锚杆的锚固段)上。主要包括拉力分散型锚杆和压力分散型锚杆两种，其工作时能充分利用地层固有强度，其承载力随锚固段长度增加成比例提高。拉力分散型锚杆适用于锚杆承载力要求较高的软岩或土体工程，压力分散型锚杆适用于锚杆承载力要求较高或防腐等级要求较高的软岩或土体工程。
