加固岩质边坡深部滑裂面的混凝土抗剪主动支护结构 技术领域 本发明属于岩石边坡加固工程技术领域， 特别涉及一种加固岩质边坡深部滑裂面 的混凝土抗剪支护结构。
背景技术 锚固洞是一种加固滑裂面埋深较大的岩质边坡的工程结构。锚固洞在岩石边坡， 特别是软弱结构面控制的大型深层滑坡治理中应用较为广泛， 尤其是在水利水电工程的边 坡加固工程中。
现有的混凝土锚固洞的洞轴向一般平行滑动方向布置， 水平或略向内侧倾斜。锚 固洞内沿洞轴方向布置呈环形分布的主钢筋 ( 或型钢、 钢管 )， 洞内用混凝土浇满， 主钢筋 主要受拉力作用。锚固洞主要是通过回填混凝土对软弱结构面进行置换， 提高深部滑裂 面的抗剪强度， 发挥抗剪作用， 并且锚固洞作为一个悬臂支撑结构提供抗滑力， 阻止边坡开 裂、 下滑的发生和发展， 从而达到加固边坡工程的目的。 但由于目前对混凝土锚固洞结构及 其设计理论仍不完善， 某些设计方案难以达到抗滑效果， 如漫湾水电站左岸边坡在采用锚 固洞加固后仍然在 1989 年 1 月 7 日发生滑坡， 体积达 10.6 万 m3， 已完工的 13 个锚固洞均 遭到破坏， 其中 6 个洞为近似平行滑裂面的斜截面受拉破坏， 有大偏心受拉并伴有剪压破 坏特征， 有 7 个洞为垂直洞轴线的正截面受拉破坏， 有全截面小偏心受拉特征。
据理论分析和现场应用实践， 现有锚固洞存在以下不足 ：
(1) 现有锚固洞属于被动支护结构， 在滑体滑动之前并不提供支护抗力， 只有当滑 坡体进入临界滑动状态或发生大变形之后， 锚固洞才能有效地提供支护抗力 ；
(2) 现有锚固洞受拉或受弯过程中， 受拉区混凝土极易拉裂破坏， 当受拉主筋的抗 拉强度不足时， 易造成钢筋拉断而产较宽的裂缝， 甚至导致锚固洞的完全失效。
(3) 现有锚固洞的加固作用主要通过自身材料的抗剪、 抗弯效应实现的， 未通过锚 固洞与边坡岩体的共同作用达到加固滑坡体的目的。
发明内容 本发明的目的就是针对上述现有技术的状况提供一种有效加固岩质边坡深部滑 裂面的混凝土抗剪主动支护结构。
本发明提出的加固岩质边坡深部滑裂面的混凝土抗剪主动支护结构， 由混凝土锚 固洞和贯穿锚固洞并深入稳定岩体的预应力锚索所构成。 其锚固洞部分包括水平布置且轴 线与滑裂面走向大致垂直的直墙拱形隧洞、 隧洞初期支护、 洞内布置的轴向受力主筋 ( 包 括螺纹筋和工字钢 ) 和环向箍筋、 洞内回填混凝土、 洞周接触灌浆和固结灌浆、 滑裂面上盘 的锚固洞端部扩大头等 ； 其预应力锚索的内锚固段锚固于滑裂面下盘的稳定岩体中， 外锚 头锚固于滑裂面上盘侧的锚固洞端部 ； 混凝土锚固洞和预应力锚索共同形成一个复合抗剪 主动支护结构。
所述预应力锚索在混凝土锚固洞横断面内布置 1 ～ 2 排。
所述混凝土锚固洞水平布置、 洞轴向与滑裂面走向大致垂直， 并在其交会段设置 扩大混凝土置换面积和加强配筋的抗滑齿。
所述混凝土锚固洞内轴向布置螺纹钢筋加工字钢的受力主筋， 其螺纹钢筋在混凝 土锚固洞横断面的上、 下呈均匀布置 ； 其工字钢设有抗滑肋， 并根据内力计算结果在混凝土 锚固洞横断面的上、 下受拉区布置。
所述混凝土锚固洞横断面上布置发散型灌浆孔， 以对锚固洞外边界进行接触灌 浆， 和对断层影响破碎带进行固结灌浆。
所述混凝土锚固洞在滑裂面上盘侧的端部设置断面扩大的头部， 提高预应力锚索 的加固效果。
所述预应力锚索外锚头处设置锚索测力计， 对预应力锚索的锚固力进行监测， 通 过观测锚固力的增加或损失来监测边坡内部深层滑裂面的变形情况。
作为一种实际应用， 本发明锚固洞部分可包括水平布置、 洞轴向与滑裂面走向大 致垂直的直墙拱形隧洞、 隧洞初期支护 ( 挂钢筋网和喷射混凝土 )、 洞内回填混凝土、 轴向 受力主筋 ( 包括螺纹筋和工字钢 ) 和环向箍筋、 洞周接触灌浆和固结灌浆、 滑裂面上盘的锚 固洞端部扩大头等 ； ； 预应力锚索的内锚固段深入到滑裂面下盘的稳定岩体中， 另一端贯穿 整个锚固洞， 并将外锚墩置于滑裂面上盘的锚固洞端部， 在该端预应力锚索上安装测力计 ； 锚固洞轴向受力螺纹钢筋在锚固洞横断面上下部均匀布置， 并根据内力计算结果， 在锚固 洞内布置工字钢以提高锚固洞的抗拉、 抗剪能力， 工字钢设有抗滑肋 ； 在锚固洞与深层滑裂 面交会部位设抗滑齿， 通过扩大混凝土置换面积和加强配筋， 提高锚固洞的抗剪能力 ； 在锚 固洞断面周围布置发散型灌浆孔， 对置换混凝土和岩体接触面进行接触灌浆， 对断层影响 破碎带进行固结灌浆 ； 在滑裂面上盘的锚固洞端部设置断面扩大的头部， 提高预应力锚索 的加固效果 ； 在锚固洞断面内布置 1 ～ 2 排预应力锚索， 每排根据锚固洞断面大小按一定间 距布置， 在混凝土达到强度标准后施加后张预应力。 相对于现有技术， 本发明具有如下的积极意义和效果 ：
1、 现有锚固洞属于被动支护结构， 在滑体滑动之前并不提供支护抗力， 只有当滑 坡进入临界滑动状态或发生大变形之后， 锚固洞才能有效地提供支护抗力 ； 本发明结合了 传统锚固洞和预应力锚索的优势可同时进行主动支护和被动支护， 同时， 在锚固洞内增设 有抗滑肋的工字钢结构以提高锚固洞的抗弯、 抗剪能力， 并且在锚固洞周围布置有发散型 灌浆孔， 对置换混凝土和岩体接触面进行接触灌浆， 对断层影响破碎带进行固结灌浆， 使锚 固洞、 预应力锚索和岩体形成一个整体， 共同发挥抗滑作用。
2、 现有锚固洞仅对主钢筋进行应力监测。但如果应力监测点与开裂部位不一致， 就很难判断边坡的变形情况， 本发明主要对预应力锚索的锚固力进行监测， 通过锚固力的 增加或损失来监测边坡内部深层滑裂面的变形情况。
3、 现有锚固洞主要通过洞内配置普通钢筋抵抗拉应力， 本发明在受拉区配置加肋 工字钢， 提高了锚固洞的抗拉、 抗剪强度， 另外由于在工字钢上设有抗滑肋， 使工字钢和混 凝土协同作用， 形成整体共同发挥作用。
附图说明
附图 1 为本发明的纵断面图。附图 2 为本发明的横断面图。
附图 3 为本发明结构内部布设的加肋工字钢结构图。
附图中 ： 1—— 滑裂面上盘的锚固洞端部扩大头， 2—— 轴向受力主钢筋 ( 或钢 管 )， 3——软弱结构面， 4——混凝土抗滑齿， 5——预应力锚索， 6——岩体， 7——现浇混凝 土， 8——与坡面走向垂直的水平或近水平长条洞， 9——预应力锚索， 10——外锚墩及测力 计， 11——环向箍筋， 12——工字钢， 13——固结灌浆孔， 14——抗滑肋。 具体实施方式
下面结合本发明的具体实施方式对本发明作进一步的介绍。 本发明的具体实现过 程如下 ：
在含有深部滑裂面的岩质边坡中， 垂直或接近垂直滑裂面走向开挖水平或近水平 的长条形锚固洞 8， 并在滑裂面上盘的锚固洞端部设置断面扩大的头部 1， 且滑裂面两侧锚 固洞长度不小于 1.5 ～ 2 倍洞径 ； 锚固洞开挖过程中设置钢筋网和喷射混凝土作为初期支 护； 从滑裂面下盘侧的锚固洞端部向山体内钻设锚索孔， 锚索轴线方向与锚固洞平行， 钻 孔深度为锚索设计长度减去锚固洞轴线长度， 预应力锚索 9 的内锚固段必须位于稳定岩体 内； 在锚固洞洞周布设轴向受力主钢筋 ( 包括螺纹筋 2 和工字钢 12) 和环向箍筋 11， 工字 钢间隔 1m 作用设置抗滑肋 14 ； 洞内回填一期混凝土 7， 并预留锚索孔和固结灌浆孔 13 ； 对 锚固洞顶拱和洞周进行接触灌浆和固结灌浆 ； 回填二期混凝土 7 ； 自滑裂面上盘的锚固洞 端部进行锚索穿孔和安装 ； 墩浇筑外锚墩 10 ； 在外锚敦拆模后， 即可进行锚索灌浆 ； 待锚固 洞内回填的混凝土达到一定强度后进行锚索张拉， 使其具有一定的预应力， 同时安装锚索 测力计 10。当锚索施加预应力后使锚固洞轴向受压， 将部分下滑力传递到稳定的坚固岩体 中， 使得锚固洞、 锚索、 坚固岩体协同受力， 形成一个整体共同发挥抗滑作用， 达到主动支护 的目的。