第7章格構加固邊坡的設計與施工本章重點格構的特點和適用范圍格構的結構型式及其布置□邊坡格構加固設計格構的施工□

§7.1

概

述□

57.11

格構的作用、特點及適用條件格構加固技術是利用漿砌塊石、現澆鋼筋混凝土或預制預應力混凝土進行邊坡坡面防護，并利用錨桿或錨索加以固定的一種邊坡加固

技術。格構技術一般

與公路環境美化相結合，利用框格護坡，

同

時在框格之內種植花草可以達到極其美觀的效果。這種技術山區高速公路中高陡邊坡加固中被廠泛采用，其護坡達到既美觀又安全的良好效果。格構的主要作用是將邊坡坡體的剩余下

滑力或士壓力、巖石壓力

分配給格構結點處的錨桿或錨索，

然后通過錨索傳遞給穩定地層，從而使邊坡坡體在由錨稈或錨索提供的錨固

力的作用下處于穩定狀態。因此就格構本身來講僅僅是

一

種

傳力結構，而加固的抗滑力主要由格構結點處的錨桿或錨索

提供。

一般提及到

的

格

構

加

固

技

術

是

一種廣義的術語，它包含了格構本身和錨桿(索)兩部分。邊坡格構加固技術具有布置靈活、格構形式多樣、截面調整方

便、與坡面密貼、可隨坡就勢等顯著優點。并且框格內視情況可掛網(鋼

筋網、鐵絲網或土工網)、植草、噴射混凝土進行防護，也可用現澆混凝

土(鋼筋混凝土或素泥凝土)板進行加固。根據格構的特點和作用，格構加固技術特別適用于坡度較陡，坡體巖土均勻且較堅硬的公路邊坡或公路滑坡，但應當注意，

對于不同穩定性的邊坡應采用不同的格構形式和錨固形式的組合

進行加固或坡面防護。例如，當邊坡定性好，但因前緣表層開挖

失穩出現塌滑時，可采用漿砌塊石格構護坡，并用鈾桿錨固；如

果邊坡穩定性差，可用現澆鋼筋混凝土格構加錨桿(索)

進行加固：

而對于穩定性差、下滑力

大的滑坡，可用現澆鋼筋混凝土格構加

預應力

錨桿(索)進行加固。§7.1.2

格構的結構型式及其布置根據格構采用的材料不同，格構可分為漿砌塊石格構、

現澆鋼筋混凝土格構和預制預應力混凝土格構(又稱PC

格構)。其中PC

格構在日本應用較為廣泛，并有較為完善的設計施工規

范；目前我國在邊坡工程中主要使用漿砌塊石和現澆鋼筋混凝

土格構，格構的常用型式有4種：1)方型：指順邊坡傾向和沿邊坡走向設置方格狀格構(如圖7.

1所示)。2)菱型：沿平整邊坡坡面斜向設置格構(如圖7.2所示)。3)人字型：按順邊坡傾向設置漿砌塊石條帶，沿條帶之

間向上設置人字型漿砌塊石拱或鋼筋混凝土(如圖7.3所示)。4)弧型：按順邊坡傾向設置漿砌塊石或鋼筋混凝土條帶，沿條帶之間向上設置弧型漿砌塊石拱或鋼筋混凝土(如圖7.4所示)。Q預應力錨索圖

7

.

3

人字型格構圖7

.

2

菱

型

格

構圖

7

.

1

方

型

格

構圖7

.

4

弧

型

格

構格構梁變形縫87.2邊坡格構加固設計37

.

2

.

1格構加固設計的

一般要求格構設計必須充分考慮工程的服務期限，可按照50～80年服務期進行設計。設計之前，應在調查、收集、分柝原有地形、地質資料的基礎上進行詳細工程地質勘察，進行現場鉆探和各種試驗，搞清楚地質體的強度、滲透性、斷層和節理的形態與產狀，以及邊坡的環境地質

條件；并對邊坡穩定系數進行計算，作為設計的依據。邊坡設計荷載應

包括邊坡體自重、靜水壓力、滲透壓力、孔隙水壓力、地震力等。對于

整體穩定性

好

，并滿足設計安全系數要求的邊坡，可采用漿砌塊石格構

進行護坡。采用經驗類比法進行設計，坡度一般不大于35°,即1:上

當邊坡高度超過30m

時，須設馬道放坡，馬道寬1.5～3.0m,

如圖7.5所示。對于整體穩定性好，但前緣出現溜滑或坍滑的公路滑坡

或坡度大于35。的高陡邊坡，宜采用現澆鋼筋混凝土格構進行護

坡，、并采用錨桿進行加固。采用經驗類比和極限平衡法相結合的

方法進行設計。錨桿須穿過潛在滑面1、5～2、0

m

,

且

采

用

全

粘結灌漿。對于整體穩定性差，且前沿坡面須防護和美化的滑坡，宜采

用現澆鋼筋混凝土格構與預應力錨索進行防護。而對于整體穩定性差

滑坡推力過大，且前沿坡面須防護和美化的滑坡，宜采用預制預應力

鋼筋混凝土格構與預應力錨索進行防護。§7.2.2

錨固荷載的計算對于采用格構加固的高陡邊坡設計，首要的問題

是計算錨固荷載；邊坡在設計所提供的錨固荷載的作用

不應處于穩定，并且穩定性系數應達到規范要求(對于

一級和高速公路1.2～1.3,二級及以下等級公路1、1～12)。通常情況下，計算錨固荷載應根據邊坡的

破壞類型確定計算方法。對于無連續滑動面的直立或近

直立的邊坡，

在采用錨桿(索)擋墻加固時，可以采用土

壓力理論計算土壓力或巖石壓力，

然后確定錨固荷載，

這類問題在擋土墻設計中有詳細介紹。而對于具有連續

的潛在滑動面的邊坡，采用條分法穩定性進行錨固荷載

反

算§7

.

2

.

3格構的結構設計與計算根據計算求得的錨固荷載和邊坡實際情況，確定錨索分

布及不同高度的錨索設計錨固力，然后計算格構的內力。為了

方便，將兩個錨固點之間的格構梁簡化為一個簡支梁來計算其

內力，簡化模型如圖7、8所示。嚴格地講，簡化模型梁上的分布荷載應根據相應格構所

處邊坡位置上的巖土壓力和設計錨固力確定，但對于某些邊坡

的巖士壓力分布極其復雜，因此通常按最不利原則，用錨索的

最大設計荷載T近似計算分布荷載P,

即

：(7.5)式中：

1

兩錨索之間格構梁的長度；T?

,T?——

格構梁兩端錨索的設計荷載(T?

≥T?

)。如果T?=T?=T,

則格構梁上的荷載均勻分布，有

P?=P?-p=T/(7.6)為了保證錨索在超張拉或邊坡變形過程中格構梁的安全性，在

設計計算時，常將T,T?

乘以1.5的系數或直接采用錨索的極限荷載代

入上式中進行計算。按上述計算求得格構梁的荷載后，便可計算格構梁的內力

并按受彎構件考慮來驗算格構梁的強度和進行配筋計算。假設計

算獲得的格構梁的最大彎矩為

截面尺寸為：

b,h;

截面相對

受壓高度為,截面有效高度為h,

混凝土安坐系數y=1.25,

鋼

筋安全系數γs=1,25;

計算步驟如下：①

計算最大配筋率

;

最小配筋率為

②驗算雙筋的可能如果，

按單筋截面進行

設體

智財按雙筋配筋截面積：配筋率：

,配筋率應滿足要求□④配筋：縱向受力鋼筋按社算改別盡構造筋按《公路鋼肪混凝土及

預應力混凝土橋涵設計規范》要求設置。μ=

/bh。截面進行設計③

單面87

.2

.4格構的構造要求1.

漿砌塊石格構漿砌塊石格構可分為方型、菱型、人字型和弧型四種型武。

各種型式格構水平間距均應小于3.0m。

漿砌塊石斷面設計以類比法為主，采用的斷面高×寬一般不小于300mm×200mm。

漿

砌塊石格構邊坡坡面應平整，坡度一般小于35°。為人保證格構的

穩定性，可根據巖土體結構和強度在格構節點設置錨杯、長度

般

3

5m,

全粘結灌漿。君巖土體較為破碎和易溜滑時，可采用

錨管加固，

全粘結灌漿，注漿壓力一般為0.5～1.

0MPa2

、

現院鋼筋混凝土格潤現澆鋼筋混凝土格構同樣有方型、菱型、人字型和弧型四

種型式。方型和菱型格構水平間距均應小于5.0m,人字型和弧型格構水平間距均應小于4.5m。

鋼筋混凝土格構斷面設計應采用簡支梁法進行彎矩計算，并采用類比法校核。

一般斷面高×寬不小于300mm×250mm。

格構縱向鋼筋應采用φ14

以上真徑的Ⅱ級螺紋鋼筋，箍筋應采用φ6以上直徑的鋼筋。格構混凝土

強

度等級不應低于C25。現澆鋼筋混凝七格構護坡的坡面應平整，坡度一般不大于70°當邊坡高于30m時，應設置馬道。為了保證格構護坡的穩定性，根據巖土體結構和強度在格構節點設置錨桿。錨桿應采用φ25～40直徑的Ⅱ級螺紋鋼加工，長度一般4m

以上，全粘結灌漿，并與格構鋼筋籠點焊連接。

若署土體較為破碎和易溜滑時，可采用錨管加固，鈰管用φ50架管加工，

全粘結灌漿，注漿壓為一般為0.5～1.0MPa,

同樣應與格構鋼筋籠點焊連接。φ50架管設計拉拔力可取為100～140L

錨桿(管)均應穿過潛在

滑動面，如果是整體穩定性差或下滑力較大的滑坡時，應采用預應力錨

索進行加固。不論是漿砌塊石格構還是現澆鋼筋混凝土格構，均應每隔10~

25m寬度設置伸縮縫，縫寬2～3cm;

填塞瀝青麻筋或瀝青木板。

同時為

了美化環境和防護表層邊坡，在格構間應培土和植草57.3格構的施工87.

3.

1漿砌塊石格構的施工要點山漿砌塊石格構應嵌置于邊坡中，嵌置深度

大于格構截面高度的2/32)漿砌塊石格構護坡坡面應平整、密實，無

表層溜滑體和蠕滑體。3)格構可采用毛石或條石，但毛石最小厚度

應大于150mm,

強度應大于Mu30,

用水泥砂

漿漿砌，砂漿強度不應低于M7.5。.4)格構每隔10～25m

寬度設置伸縮縫，

縫寬2～3cm,

填塞瀝青麻筋或瀝青木板。37、3.2

現澆鋼筋混凝土格構的施工要點

1)鋼筋混凝土格構可嵌置于邊坡中或上覆在邊坡上。2)鋼筋混凝土格構護坡坡面應平整、夯實。無溜滑體、蠕滑體和松動巖塊，3)用于澆注格構的鋼筋應專門建庫堆放，避

免污染和銹蝕；水泥一般使用425#普通硅酸

鹽水泥，避免使用受潮和過期水泥；砂石料

的雜質和有機質的含量應符合《

混凝土結構

工程施工及驗收規范》(GBJ54—②)

的有關規定。4)應對邊坡開挖的巖性及結構進行編錄和綜

臺分析，將開挖的巖性與設計對比，出入較大時，應進行變更處埋。5)開挖的棄渣應按設計的要求堆放，不得造§7.4國外格構加固技術簡介前述格構加固技術主要是針對我國邊坡工程中常用的漿砌

塊石格構和現澆鋼筋混凝土格構。下面簡要介紹在日本廣泛應用

的PC

格構加固技術和QS

格構加固技術。§7>4.1

PC格構加固技術簡介PC(Prestress

Conerete

Frame

Anchor

Method)格構加固技

術是從錨固技術發展起來的，它是由預制預應力混凝土框架和

灌漿錨索組成，它將傳統的現澆四菱錐臺式錨墩結構改為預制

預應力混凝土構件，其加固機理是：錨固力通過預制預應力混

凝土構件傳遞給邊坡面，從而保持邊坡的穩定。該方法在日本

推廣已有十年的歷史，成立了PC

協會，經過PC

協會會員的不斷

開發與改良，己有多種型號規格可供選擇。

PC

格構加固技術有

較為完善的設計施工規范，實現了標準化和系列化，在日本的許多重要工程中得到了應用。§7.42

OS格構加固技術簡介S(Quick&

Strong)格構加固技術是指用一種在工廠中預

先組裝好的可折疊式鋼筋籠，組裝在坡面上之后，在鋼筋籠中

噴射混凝十，從而在坡面上形成鋼筋混凝土框架的一種加固方

法。該技術無論在現場的施工性能還是在構造強度上都具有明顯的優勢。在急傾斜的坡面上架設箍筋是十分困難的，而且相

當費時，

QS

框架的構件，是在工廠中生產出預先組裝好箍筋的折疊式鋼筋籠，然后把它運送到現場打開即可使用的一種具有

優越施工性能的構件。Q$

格構加固技術必要時采用錨桿或鈾索

等來進行補強，