本发明涉及水利水电工程领域，尤其涉及一种高陡土体变形边坡支护结构及施工方法。
背景技术：
土料场边坡治理主要目的确保边坡稳定并为土料开采提供安全保障。高陡土料场边坡一旦开采不当，极易导致土体变形及破坏，从而影响土料开采，影响水电工程施工，甚至导致水电工程停工，如土石坝可能因无土料供应导致大坝不能填筑。因此土料场边坡治理不同于一般工程边坡。土体工程边坡出现变形时，采用清除、削坡减载、锚索锚固、甚至抗滑桩等常规措施进行加固，这样往往工期较长。而变形土料场边坡由于料场开采需要，不允许边坡治理工期较长，需要快速对边坡进行临时治理，确保土料开采，然后再实施永久边坡治理。变形边坡临时治理比较有效的方法为钢管桩支护，但其理论计算不成熟，不能用于永久边坡。因此迫切需要发明一种永久支护与临时处理相结合的变形边坡防治方法，做到既保证了土料场开采安全、变形边坡临时稳定，又能确保土料场边坡永久稳定。
技术实现要素：
为克服现有变形边坡防治技术工期较长，影响料场开采等不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种临时处理与永久支护相结合的变形边坡防治结构和方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：高陡土体变形边坡支护结构，包括设置在土体变形范围外部上方的钢管桩，所述钢管桩包括多个，且横向均匀间隔布置，所述钢管桩下方的土体，在进行削坡减载后采用锚索框格梁结构进行加固防护。
进一步的是，所述钢管桩进入土体滑面或潜在滑面的长度大于滑面以上桩长的二分之一，并进入稳定地层。
进一步的是，所述钢管桩包括2～3排，布置于土体变形范围外10～20m，钢管桩直径取130mm～168mm，钢管壁厚5～10mm，钢管桩间距0.5～2m。
进一步的是，所述钢管桩下方土体在按照边坡稳定系数1.0～1.05的边坡坡比从上至下进行削坡减载后再进行锚索框格梁加固，削坡高度不大于2倍钢管桩长度。
高陡土体变形边坡支护结构的施工方法，包括以下步骤：
a、地质勘察：对变形边坡进行地质勘察，查明边坡土体物质组成，厚度及空间分布，各土层物理力学特性；
b、分析计算：根据变形现象，分析边坡变形原因，变形机制，并对变形边坡进行稳定性计算，分析边坡稳定性；
c、对边坡进行应急处理：根据步骤b得出的结论，采用在土体变形范围外打入钢管桩锁口方式防止变形扩展，待边坡稳定后，对钢管桩下面的变形土体进行削坡减载；
d、对边坡进行永久处理：在步骤c的应急处理后，对钢管桩下方的边坡采用锚索框格梁结构进行永久支护。
进一步的是，在步骤c中进行钢管桩锁口操作时，钢管桩进入滑面或潜在滑面的长度大于滑面以上桩长的二分之一，并进入稳定地层，操作时根据步骤b中得出的结论来确定具体实施位置，钢管桩应布置于变形范围外10～20m，钢管桩直径取130mm～168mm，钢管壁厚5～10mm，钢管桩间距0.5～2m，根据具体情况布置2～3排。
进一步的是，钢管桩布置完成后需要对土体进行监测，监测点设置在钢管桩上方的土体中，当监测到土体还在变形时，对钢管桩进行加密或增加钢管桩排数，直到不再变形时再进行削坡减载。
进一步的是，在对变形土体进行去除时，按照边坡稳定系数为1.0～1.05的边坡坡比从上至下进行削坡减载，削坡高度不大于2倍钢管桩长度。
进一步的是，削坡减载操作完成及锚索框格梁支护完成后可对边坡进行稳定性监测，如边坡还在变形，则加密锚索框格梁支护，直到边坡稳定为止。
本发明的有益效果是：通过采用钢管桩对变形边坡进行临时挡护，然后进行削坡减载，最后进行锚索框格梁支护，本方法既可以快速临时治理高陡土料场变形边坡又能永久保证料场变形边坡稳定，适用于水电工程中高陡土料场变形边坡治理，能确保土料场边坡变形后土料开采基本不受影响，同时又为永久边坡治理赢得宝贵时间，该方法施工方便，操作简单，效果显著，可以最大限度确保水电工程顺利施工。
附图说明
图1是本发明边坡治理施工示意图。
图中标记为，1-母岩，2-基覆界线，3-变形土体，4-变形裂缝，5-地面线，6-钢管桩，7-开挖线，8-锚索框格梁，9-监测点，10-监测点。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，本发明包括设置在土体变形范围外部上方的钢管桩，所述钢管桩包括多个，且横向均匀间隔布置，所述钢管桩下方的土体，在进行削坡减载后采用锚索框格梁结构进行加固防护。
进一步的，所述钢管桩进入土体滑面或潜在滑面的长度大于滑面以上桩长的二分之一，并进入稳定地层，即钢管桩6下端必须插入到母岩1中，目的是使钢管桩6不会随着土体的变形而移动，能够稳定有效的对土体进行挡护。
在具体操作时应根据之前分析计算得出的结论来确定钢管桩的具体实施位置，钢管桩应布置于变形范围外10～20m，钢管桩直径取130mm～168mm，钢管壁厚5～10mm，钢管桩间距0.5～2m，根据具体情况布置2～3排。钢管桩6布置完成后需要对土体进行监测，监测点9设置在钢管桩上方的土体中，当监测到土体还在变形时，需对钢管桩6进行加密或增加钢管桩排数，直到不再变形时再进行削坡减载。因为利用钢管桩支护的理论计算不成熟，不能保证一次施工后土体不再变形，需要进行一段时间的检测分析，只有上方的土体不再变形后才能对下方的土体进行削坡处理。
在对变形土体进行去除时，按照边坡稳定系数为1.0～1.05的边坡坡比从上至下进行削坡减载，削坡高度不大于2倍钢管桩长度。在削坡时，如果去除的土体较多，也会影响钢管桩和上方土体的稳定性，经过理论计算和试验，再结合以往经验，按照边坡稳定系数为1.0～1.05的坡比进行削坡，且削坡高度不大于2倍钢管桩长度，这样既可保证边坡稳定，又能得到足够多的土料。
为了保险起见，削坡减载操作完成及锚索框格梁支护完成后可对边坡进行稳定性监测，如边坡还在变形，则加密锚索框格梁支护，直到边坡稳定为止。监测点10可设置在削减后边坡的中部位置，锚索框格梁8应覆盖住边坡的边缘和绝大部分面积，必要时可设置一些排水设施。
高陡土体变形边坡支护结构的施工方法，包括以下步骤：
a、地质勘察：对变形边坡进行地质勘察，查明边坡土体物质组成，厚度及空间分布，各土层物理力学特性；
b、分析计算：根据变形现象，分析边坡变形原因，变形机制，并对变形边坡进行稳定性计算，分析边坡稳定性；
c、对边坡进行应急处理：根据步骤b得出的结论，采用在土体变形范围外打入钢管桩锁口方式防止变形扩展，待边坡稳定后，对钢管桩下面的变形土体进行削坡减载；
d、对边坡进行永久处理：在步骤c的应急处理后，对钢管桩下方的边坡采用锚索框格梁结构进行永久支护。
如图1所示，在对变形边坡进行地质勘察时，需要绘制出土体的具体结构信息，包括母岩1、基覆界线2、变形土体3、变形裂缝4、地面线5等，并对方量大小、摩擦力、稳定性等进行计算。随后分析边坡变形原因，一般情况都是由于下部切脚开采导致料场边坡变形，如果不对边坡进行及时防护，容易导致山体滑坡等重大事故。为了快速防止变形扩展，在变形土体范围外的上方打入钢管桩6，钢管桩6承受住上方土体向下的压力，使上方土体不再继续滑动变形，然后便可以对钢管桩6下方的土体进行削坡减载，在削坡前需要确定开挖线7的位置，削坡处理既得到了工程需要的土料，又能减少边坡负载，使边坡稳定。最后为确保边坡永久稳定及防止边坡长期受雨水冲刷继续变形，对边坡采用锚索框格梁8进行永久支护，最终形成钢管桩6加锚索框格梁8联合支护的结构形式。
进一步的，在步骤c中进行钢管桩锁口操作时，钢管桩6进入滑面或潜在滑面的长度大于滑面以上桩长的二分之一，并进入稳定地层，即钢管桩6下端必须插入到母岩1中，目的是使钢管桩6不会随着土体的变形而移动，能够稳定有效的对土体进行挡护。操作时应根据步骤b中得出的结论来确定具体实施位置，钢管桩应布置于变形范围外10～20m，钢管桩直径取130mm～168mm，钢管壁厚5～10mm，钢管桩间距0.5～2m，根据具体情况布置2～3排。
钢管桩6布置完成后需要对土体进行监测，监测点9设置在钢管桩上方的土体中，当监测到土体还在变形时，对钢管桩6进行加密或增加钢管桩排数，直到不再变形时再进行削坡减载。因为利用钢管桩支护的理论计算不成熟，不能保证一次施工后土体不再变形，需要进行一段时间的检测分析，只有上方的土体不再变形后才能对下方的土体进行削坡处理。
在对变形土体进行去除时，按照边坡稳定系数为1.0～1.05的边坡坡比从上至下进行削坡减载，削坡高度不大于2倍钢管桩长度。在削坡时，如果去除的土体较多，也会影响钢管桩和上方土体的稳定性，经过理论计算和试验，再结合以往经验，按照边坡稳定系数为1.0～1.05的坡比进行削坡，且削坡高度不大于2倍钢管桩长度，这样既可保证边坡稳定，又能得到足够多的土料。
为了保险起见，削坡减载操作完成及锚索框格梁支护完成后可对边坡进行稳定性监测，如边坡还在变形，则加密锚索框格梁支护，直到边坡稳定为止。监测点10可设置在削减后边坡的中部位置，锚索框格梁8应覆盖住边坡的边缘和绝大部分面积，必要时可设置一些排水设施。
实施例：
长河坝水电站汤坝土料场坡高400余米，坡度较陡，达30～40°，由于下部切脚开采，导致开口线附近出现变形，并迅速扩展到开口线以上120m高，滑坡边界近贯通，严重影响下方土料开采安全，影响大坝填筑。出现变形后立即进行地质勘察，查明边坡土体物质组成，厚度及空间分布，各土层物理力学特性。调查了变形现象，查明了料场边坡变形范围，分析了变形原因和变形机制，认为土料场边坡变形是由于下部土料切脚开采，导致边坡出现牵引式变形，随着下部料场开采不断进行，上部土体边坡不断被牵引变形，最后滑坡边界近贯通。因此边坡应急处理首先要控制变形边坡不被向上扩展，同时停止下部土体切脚开采，在变形边界范围外10m处快速施打2排钢管桩，桩径168mm，钢管壁厚10mm，间排距1.5m，深度30m并进入稳定基岩。施打钢管桩后，经监测确认钢管桩及以上边坡无变形时，立即实施削坡减载。实施前立即对变形边坡进行稳定性计算，采用不考虑钢管桩情况下临时稳定坡比进行削坡减载，经计算，汤坝土料场采用1：1.2坡比，在坡高50m情况下稳定性系数为1.0。在削坡减载过程中同步在已开挖边坡上实施锚索加框格梁支护。实施钢管桩+锚索+框格梁综合防治后，高陡土料场边坡变形得以控制及防治，基本未影响料场开采及大坝填筑，并确保了施工安全。目前长河坝水电站大坝已填筑完毕，料场在变形情况下顺利开采610万m3土料，该项技术为大坝填筑顺利进行提供了强大技术支撑。
本申请采用高陡土料场变形边坡综合防治技术科学合理，简便易行，既可以快速临时治理高陡土料场变形边坡又能永久保证料场变形边坡稳定的综合防治技术，能确保土料场边坡变形后土料开采基本不受影响，同时又为永久边坡治理赢得宝贵时间。该方法施工方便，操作简单，效果显著，可以最大限度确保水电工程顺利施工。