基坑與邊坡工程第5章框架預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)技術(shù)

基坑坑與與邊邊坡坡工工程程第5章框框架架預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力錨錨桿桿支支護(hù)護(hù)技技術(shù)術(shù)制作作人人：：周周勇勇LanzhouUniversityofTechnology§5.1概述圖5-1框架架預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力錨錨桿桿支支護(hù)護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)立立面面圖圖框架架預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力錨錨桿桿邊邊坡坡支支護(hù)護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)由由鋼筋筋混混凝凝土土框框架架、、擋擋土土板板、、小小噸噸位位預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力錨錨桿桿、、錨錨下下承承載載結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)、、坡坡面面排排水水系系統(tǒng)統(tǒng)和墻后后土土體體組成成，，屬屬于于輕型柔性支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)，其立面和剖面分別如圖5-1、圖5-2所示。圖5-2框架預(yù)應(yīng)力錨錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)剖面圖在框架預(yù)應(yīng)力力錨桿邊坡支支護(hù)結(jié)構(gòu)中，，由于錨桿的的作用從根本本上改善了了土體體的力力學(xué)性性能和和受力力狀態(tài)態(tài)，變傳傳統(tǒng)支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)的的被動(dòng)擋擋護(hù)為充分分利用用土體體本身身自穩(wěn)穩(wěn)能力力的主動(dòng)擋擋護(hù)，有效效地控控制了了土體體位移移，隨隨邊坡坡向外外破壞壞力的的增大大，錨錨桿支支護(hù)力力隨之之增大大，直直至超超出極極限平平衡而而破壞壞，支支護(hù)力力隨錨錨桿的的被拔拔出而而逐步步減弱弱，形形成柔性支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)。（a）東側(cè)側(cè)邊坡坡加固固照片片（b）西側(cè)側(cè)邊坡坡加固固照片片圖5-3蘭州某某高校校后家家屬院院邊坡坡加固固照片片框架預(yù)預(yù)應(yīng)力力錨桿桿柔性性支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)與傳統(tǒng)統(tǒng)的樁錨支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)或錨桿肋肋梁支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)相比有有以下下優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)：（1）改變了支護(hù)結(jié)構(gòu)受力原理。傳統(tǒng)的樁錨或錨桿肋梁支護(hù)結(jié)構(gòu)是被動(dòng)受力結(jié)構(gòu)。（2）克服了傳統(tǒng)邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)的支護(hù)高度受限制、造價(jià)高、工程量大、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)。（3）可以減小框架梁的內(nèi)力。圖5-4蘭州某某加油油站毛毛石擋擋墻墻邊坡坡加固固照片片對(duì)基坑坑和邊邊坡工工程而而言，，常見的的支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)類型型有三三類，即：：（1）被動(dòng)受力支護(hù)結(jié)構(gòu)：其特點(diǎn)為支護(hù)結(jié)構(gòu)依靠自身的結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度被動(dòng)地承受土壓力，限制土體的變形。如人工挖孔灌注樁、鋼板樁等。（2）主動(dòng)受力支護(hù)結(jié)構(gòu)：其特點(diǎn)為通過不同的途徑和方法提高土體的強(qiáng)度，使支護(hù)材料和土體形成共同作用的體系。如土釘墻支護(hù)技術(shù)、攪拌樁技術(shù)等。（3）組合型支護(hù)結(jié)構(gòu)：根據(jù)土體力學(xué)性質(zhì)將前兩種支護(hù)方法同時(shí)應(yīng)用于同一個(gè)基坑或者邊坡中。LanzhouUniversityofTechnology§5.2框架預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

框架預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)主要由擋土板、立柱、橫梁組成，三者整體連接形成類似樓蓋的豎向梁板結(jié)構(gòu)體系。框架預(yù)應(yīng)力錨桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算包括擋土板、立柱、橫梁和基礎(chǔ)埋深計(jì)。5.2.1擋土板計(jì)算一般情況下，擋土板的長(zhǎng)邊與短邊之比小于2。因此，擋土板上的荷載將沿兩個(gè)方向傳到四邊的支承上，應(yīng)進(jìn)行兩個(gè)方向的內(nèi)力計(jì)算，即擋土板按雙向板結(jié)構(gòu)計(jì)算。LanzhouUniversityofTechnology5.2.2立立柱和和橫梁梁計(jì)算算框架預(yù)預(yù)應(yīng)力力錨桿桿柔性性支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的立立柱和和橫梁梁是一個(gè)個(gè)密不不可分分的整整體，，在進(jìn)進(jìn)行構(gòu)構(gòu)件設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)，可可以對(duì)對(duì)其進(jìn)進(jìn)行合合理的的單元元?jiǎng)澐址郑▓D5-5）。由由于考考慮了了荷載等等效的的原理理，圖5-5中計(jì)算算單元元寬度度系數(shù)數(shù)1、2的取值值情況況如下下：當(dāng)當(dāng)計(jì)算算錨桿桿的軸軸力時(shí)，1、2均取0.25；當(dāng)計(jì)計(jì)算立立柱和和橫梁梁的內(nèi)內(nèi)力時(shí)時(shí)，1、2均取0.375。LanzhouUniversityofTechnology圖5-5立柱和和橫梁梁的計(jì)計(jì)算單單元?jiǎng)潉澐諰anzhouUniversityofTechnology（1）立柱柱的設(shè)設(shè)計(jì)1)當(dāng)0y0.25Hs0時(shí)：（5-1）立柱的的計(jì)算算模型型見圖圖5-6，，其支支座反反力求求解同同樣采采用力力法。。但是是由于于1、2的取值值不同同于錨錨桿，因此此P應(yīng)按式式（5-1）和和（5-2）計(jì)計(jì)算。。LanzhouUniversityofTechnology圖5-6立柱計(jì)計(jì)算模模型2)當(dāng)0.25Hs0yHs0時(shí)：（5-2）LanzhouUniversityofTechnology（2）橫梁梁的設(shè)設(shè)計(jì)圖5-7橫梁計(jì)計(jì)算模模型圖圖橫梁可可視為為以立立柱為為鉸支支座的的多跨連連續(xù)梁梁，因此此根據(jù)據(jù)多跨連連續(xù)梁梁的計(jì)計(jì)算原原理可將橫橫梁的的計(jì)算算簡(jiǎn)化化為等跨的的五跨跨連續(xù)續(xù)梁進(jìn)行計(jì)計(jì)算，，中間間各跨跨的內(nèi)力和和配筋筋都按按第三三跨來(lái)考慮慮，計(jì)計(jì)算模模型如如圖5-7所示示。圖圖5-7中中為作作用在在橫梁梁上的的均布布土壓壓力荷荷載，，且LanzhouUniversityofTechnology5.2.3錨錨桿計(jì)計(jì)算（1）錨桿軸軸向拉拉力計(jì)計(jì)算錨桿所所承受受的拉拉力為為立柱柱和橫橫梁在在錨桿桿作用用位置置處的的水平平支座座反力力的合合力所所傳來(lái)來(lái)的支支反力力。（5-3）式中：Tj——第j排錨桿所所承受受的軸軸向拉拉力（（kN）；Rj——立立柱和和橫梁梁在第第j排錨桿桿作用用位置置處水水平支支座反反力的的合力力（kN））；j——第第j排錨桿桿與水水平面面的傾傾角(°)。錨桿設(shè)設(shè)計(jì)的的關(guān)鍵鍵在于于確定定其立立面布布置，，然后后求解解其軸軸向拉拉力、、驗(yàn)算算框架架預(yù)應(yīng)應(yīng)力錨錨桿支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)的的穩(wěn)定定性。錨桿桿設(shè)計(jì)計(jì)的內(nèi)內(nèi)容有有確定定立面面布置置、求求解軸向拉拉力、、計(jì)算算錨桿桿長(zhǎng)度度和直直徑。LanzhouUniversityofTechnology式（5-3）中中Rj可以表表示為為下式式：（5-4）式中Rjb——第第j排錨桿桿作用用位置置處所所對(duì)應(yīng)應(yīng)的橫橫梁的的水平平支座座反力力（kN）），理理論上上講作作用于于橫梁梁的是是均布布線荷荷載，，根據(jù)據(jù)所選選取的的土壓壓力模模型的的特點(diǎn)點(diǎn)，Rjb=0.25ehkshsv；Rjc——第第j排錨桿桿作用用位置置處所所對(duì)應(yīng)應(yīng)的立立柱的的水平平支座座反力力（kN））。LanzhouUniversityofTechnology由于框框架預(yù)預(yù)應(yīng)力力錨桿桿支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的受受力狀狀態(tài)類類似于于樓蓋蓋設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)中中的的梁梁板板結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)體體系系，根根據(jù)據(jù)各各構(gòu)構(gòu)件件之之間間的的傳傳力力特特點(diǎn)點(diǎn)和和所所選選取取的的土土壓壓力力模模型型，，采采用用荷載載等等效效的的原原理理取每每根根立立柱柱所所承承受受的的荷荷載載為為相鄰鄰兩兩跨跨錨錨桿桿各0.25寬度度之之間間的的土土壓壓力力。?？紤]慮到到錨錨桿桿施加加了了預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力，這這樣樣假假定定在在錨錨桿桿位位置置處處支支護(hù)護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的位移移為為零零，因因此此可可以以假假定定立立柱柱與與錨錨桿桿的的連連接接處處為為一一鉸鉸支支座座，，從從而而把把立立柱柱視視為為支承承在在錨錨桿桿和和地地基基上上的的多多跨跨連連續(xù)續(xù)梁梁，其其計(jì)計(jì)算算模模型型如如圖5-6所示示。LanzhouUniversityofTechnology圖5-6立柱柱計(jì)計(jì)算算模模型型立柱柱的的具具體體計(jì)計(jì)算算采采用用力法法求解解，，基基本本思思想想是是：：首首先先建建立立一一組組力法法典典型型方方程程，即即，，再再根根據(jù)據(jù)錨桿桿間間距距構(gòu)構(gòu)造造要要求求和邊坡坡高高度度確定定錨錨桿桿的的層層數(shù)數(shù)，，進(jìn)進(jìn)一一步步根根據(jù)據(jù)MATLAB的知知識(shí)識(shí)截截取取方方程程矩矩陣陣中中指指定定的的維維數(shù)數(shù)求求解解。。LanzhouUniversityofTechnology式中中：：、、、分別別代代表表Rjc=1、Rjb=1和土土壓壓力力荷荷載載qc單獨(dú)獨(dú)作作用用時(shí)時(shí)立立柱柱基基本本結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)中中的的彎彎矩矩，，分分別別按按式式（5-6））~（（5-8）計(jì)計(jì)算算。。（5-6）（5-7）（5-8）LanzhouUniversityofTechnology（2）錨錨桿桿長(zhǎng)長(zhǎng)度度和和直直徑徑設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)土層層錨錨桿桿長(zhǎng)長(zhǎng)度度由由自由由段段和錨固固段段組成成。。非錨錨固固段段不不提提供供抗抗拔拔力力，其長(zhǎng)長(zhǎng)度度Lf應(yīng)根根據(jù)據(jù)邊邊坡坡滑滑裂裂面面的的實(shí)實(shí)際際距距離離確確定定，，對(duì)對(duì)于于傾傾斜斜錨錨桿桿，自由由段段長(zhǎng)長(zhǎng)度度應(yīng)超超過過破破裂裂面面1.0m以上上。。錨錨固固段段提提供供錨錨固固力力，，其其長(zhǎng)長(zhǎng)度度La應(yīng)按按錨錨桿桿承承載載力力的的要要求求，，根根據(jù)據(jù)錨錨固固段段地地層層和和錨錨桿桿類類型型確確定定。。1））錨錨固固段段長(zhǎng)長(zhǎng)度度計(jì)計(jì)算算（圖圖5-8中中BC段段））（5-9））式中中：：Laj———第第j排錨錨桿桿錨錨固固段段長(zhǎng)長(zhǎng)度度（（m））；；———土土層層界界面面粘粘結(jié)結(jié)強(qiáng)強(qiáng)度度；；2））自自由由段段長(zhǎng)長(zhǎng)度度的的計(jì)計(jì)算算圖5-8中中為為破破裂裂面面，，AB段長(zhǎng)長(zhǎng)度度即即為為錨錨桿桿自自由由段段長(zhǎng)長(zhǎng)度度Lfj可以以表表示示為為：：LanzhouUniversityofTechnology（5-10）式中中：：Hj———基基礎(chǔ)礎(chǔ)埋埋深深（（m）Hd———第第j排錨錨桿桿離離邊邊坡坡頂頂部部的的距距離離（m）3）錨錨桿桿直直徑徑計(jì)計(jì)算算當(dāng)求求得得錨錨桿桿軸軸向向拉拉力力后后，，錨錨桿桿直直徑徑可可由容容許許應(yīng)應(yīng)力力法法按按下下式式計(jì)計(jì)算算：：（5-11）式中中：：dj———第第j排錨桿桿的的直直徑徑（（mm）fy———錨錨桿桿鋼鋼筋筋的的抗抗拉拉強(qiáng)強(qiáng)度度設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)值值（（kPa）圖5-8錨桿桿長(zhǎng)長(zhǎng)度度計(jì)計(jì)算算簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖圖LanzhouUniversityofTechnology5.2.4基基礎(chǔ)埋埋深設(shè)計(jì)計(jì)框架預(yù)應(yīng)應(yīng)力錨桿桿柔性支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)屬于多支點(diǎn)支支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)，計(jì)算其其基礎(chǔ)埋埋深的方方法有二分之一一分割法法、分段段等值梁梁法、靜靜力平衡衡法和布布魯姆（（Blum）法法。其中，二二分之一一分割法法是將各道支撐撐之間的的距離等等分，假定每每道支撐撐承擔(dān)相相鄰兩個(gè)個(gè)半跨的的側(cè)壓力力，這種種辦法缺乏精確確性；分段等等值梁法法考慮了了多支撐支支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的內(nèi)力力與變形形隨開挖過過程而變變化的情情況，計(jì)計(jì)算結(jié)果果與實(shí)際際情況吻吻合較好好，但是是計(jì)算過程程復(fù)雜；布魯姆姆法是將將支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)嵌入入部分的的被動(dòng)土土壓力以以一個(gè)集集中力代代替。這這三種方方法在計(jì)計(jì)算過程程中都需需要求解解錨桿支點(diǎn)點(diǎn)反力，即設(shè)定定一個(gè)埋埋置深度度Hd（如圖5-9所示），，求出相相應(yīng)的被被動(dòng)土壓壓力，即即可求得得Hd。LanzhouUniversityofTechnology圖5-9基礎(chǔ)埋深深計(jì)算簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖LanzhouUniversityofTechnology由MO0得：經(jīng)整理化化簡(jiǎn)得：：式中：Ep——嵌入入部分被被動(dòng)土壓壓力（kN），，且Ep=0.25KpShHd2LanzhouUniversityofTechnology0——支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)的的重要性性系數(shù)；；Ea1——主動(dòng)動(dòng)土壓力力三角形形荷載的的合力（（kN））,且Ea1=0.0625ehkHSh；Ha1——主動(dòng)土壓力三三角形荷載的的合力作用點(diǎn)點(diǎn)至嵌入底端端的距離（m），且Ha1=(5H+6H)/6；Ea2——主動(dòng)土壓壓力矩形荷載載的合力（kN），且Ea=0.125ehk(3H+4Hd)Sh；Ha2——主動(dòng)土壓力矩矩形荷載的合合力作用點(diǎn)至至嵌入底端的的距離（m），且Ha2=(3H+4Hd)/8。LanzhouUniversityofTechnology§5.3

框架預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性驗(yàn)算框架預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性應(yīng)分為兩個(gè)方面，一是單層錨桿的自身穩(wěn)定和框架預(yù)應(yīng)力錨桿的整體傾覆穩(wěn)定；二是框架預(yù)應(yīng)力錨桿擋墻整體滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算。5.3.1抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算對(duì)于框架預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗傾覆穩(wěn)定問題，需要考慮兩個(gè)方面：一是單排錨桿拉力的極限平衡驗(yàn)算；二是整個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)繞邊坡坡腳轉(zhuǎn)動(dòng)的極限平衡驗(yàn)算。這相應(yīng)于抗傾覆問題（圖5-10），兩者要滿足的基本條件如下：（1）單排錨桿的極極限平衡穩(wěn)定定性驗(yàn)算當(dāng)j=1時(shí)：（5-13））當(dāng)j≥1時(shí)：（5-14）（2）多層錨桿的整整體抗傾覆穩(wěn)穩(wěn)定性驗(yàn)算由MO≥0可得：（5-15）圖5-10框架預(yù)應(yīng)力錨錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的穩(wěn)定性分分析簡(jiǎn)圖LanzhouUniversityofTechnology5.3.2抗抗滑移穩(wěn)定定性驗(yàn)算（1）穩(wěn)定性安全全系數(shù)計(jì)算模模型所謂邊坡穩(wěn)定性分分析就是按照邊坡坡的某一種破破壞形態(tài)和破破壞機(jī)理，根根據(jù)巖土工程條件件、荷載條件件以及支護(hù)工工況所進(jìn)行的定量量的受力平衡衡分析。圖5-11內(nèi)部穩(wěn)定性驗(yàn)驗(yàn)算簡(jiǎn)圖基坑或邊坡高高度為H，邊坡傾角為為，滑移面半徑徑為R，結(jié)構(gòu)底部水水平推力設(shè)計(jì)計(jì)值為T。（5-16）式中：S——考慮錨桿桿預(yù)應(yīng)力作用用而改善土體體力學(xué)性能的的影響效應(yīng)，，目前還無(wú)法法量化其影響響，式（5-16）中的穩(wěn)定性性系數(shù)對(duì)應(yīng)一級(jí)、二級(jí)、、三級(jí)基坑或或邊坡分別不應(yīng)小于1.30、1.25、1.20。（2）圓弧滑移移面搜索模型型采用圓弧滑動(dòng)動(dòng)積分法進(jìn)行行穩(wěn)定性分析析，最關(guān)鍵的的問題就是確定最危險(xiǎn)滑移面面的位置。對(duì)于最危險(xiǎn)險(xiǎn)滑移面的確確定方法如下下：進(jìn)行邊坡穩(wěn)定定性分析的目目的就是要找找出所有既滿滿足靜力平衡條件件，又滿足合理性要求的安全系數(shù)解集集。邊坡的內(nèi)部部整體穩(wěn)定性性安全系數(shù)可可以定義為圓弧滑動(dòng)面上上的抗滑移力力與滑移力之之比：1）基本假定（a）邊坡為土質(zhì)邊坡，土質(zhì)較為均勻勻,不考慮地下水水作用和孔隙隙應(yīng)力的影響響，邊坡穩(wěn)定定屬于平面應(yīng)變問題題；（b）最危險(xiǎn)圓弧滑滑移面通過邊坡坡腳點(diǎn)，，滑移面為圓圓弧形，如圖5-12所示，錨桿水水平、豎向等等間距布置；；（c）假定圓弧滑滑移面圓心只出現(xiàn)在圖5-12中點(diǎn)的左上方方；（d）考慮到結(jié)構(gòu)構(gòu)體系中橫梁、立柱、、擋土板和預(yù)預(yù)應(yīng)力錨桿形形成了空間框框架，整個(gè)體體系剛度較大大，因此忽略結(jié)結(jié)構(gòu)由于土壓壓力的影響而而產(chǎn)生的變形的不均勻勻性，并假定在最最危險(xiǎn)圓弧滑滑移面狀況下下每根錨桿的軸軸力都達(dá)到極極限抗拉承載載力。2）滑移面搜索索模型中各變變量的確定以坡腳點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)水水平為軸x，豎向?yàn)檩Sy，建立如圖5-12所示直角坐標(biāo)標(biāo)系。設(shè)圓弧滑移面的的圓心坐標(biāo)為O(x0，y0)，則滑移面半徑為（5-17）設(shè)圓弧滑移線線與地面交點(diǎn)點(diǎn)坐標(biāo)為A(xA，yA)，其中,yA=H、，圓弧滑移線方程為為（5-18）圖5-12滑移面搜索模模型計(jì)算簡(jiǎn)圖圖（a）圓弧線線上任意一點(diǎn)點(diǎn)M(x，y)處的半徑與豎豎直線的夾角角如圖5-13所示，設(shè)圓弧滑移線上任意一點(diǎn)M(x，y)處的半徑與豎豎直線的夾角為，即由圖5-13OMQ所示三角形OMQ幾何關(guān)系可得：（5-19）圖5-13任意半徑與豎豎直線的夾角角計(jì)算簡(jiǎn)圖（b）土體微微段自重與地地面附加荷載載的等效自重重如圖5-14所示，，設(shè)錨桿的的水平間距為Sh，土體重度為為，則土體微段自重重與坡頂?shù)氐孛娓郊雍珊奢d的等效自重計(jì)算如下：：（5-20）（5-21））圖5-14土體自重與與坡頂附加加荷載的等效效自重計(jì)算算圖（c）滑移力S0的確定滑移力S0由圓弧滑動(dòng)動(dòng)體內(nèi)的土體自重和和地面附加加荷載共同產(chǎn)生，，其在滑動(dòng)動(dòng)面切線方向的合力力為（5-22））圖5-14土體自重與與坡頂附加加荷載的等等效自重計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)圖（d）抗滑滑移力S1和S2的確定抗滑移力S1由土體粘聚聚力C產(chǎn)生，其在在滑動(dòng)面切切線方向的的合力為（5-23）S1為土體自重和和基坑邊坡坡表面附加加荷載q0在滑動(dòng)面法法線方向所所產(chǎn)生的分分力從而引引起的摩擦抗滑移移力，其在滑動(dòng)動(dòng)面切線方方向的合力力為（5-24）（e）抗滑滑移力S3的確定①錨桿抗抗拉極限承承載力的確確定錨桿承載力力計(jì)算時(shí)一一般不考慮慮其抗剪、抗彎彎作用，其破破壞一般取取決于錨桿桿桿體強(qiáng)度破壞、錨固體從從土體中拔出破壞或者錨下承載結(jié)構(gòu)破破壞。第j排錨桿在圓圓弧滑移面面外錨固體體與土體的的極限抗拉承承載力Tnj可按下式計(jì)計(jì)算：（5-25）式中：qsik——錨桿穿越第第i層土土體與與錨固體極極限摩阻力力標(biāo)準(zhǔn)值（（kPa）），其數(shù)值應(yīng)應(yīng)由現(xiàn)場(chǎng)試試驗(yàn)確定，，如無(wú)試驗(yàn)驗(yàn)資料可以以根據(jù)《建建筑基坑支支護(hù)技術(shù)規(guī)規(guī)程》（JGJ120）的建建議取值；；Laji——第j排錨桿在圓圓弧滑裂面面外穿越第第層穩(wěn)定土土體內(nèi)的長(zhǎng)長(zhǎng)度（m）），顯然，Laji=Laj，即為第j排錨桿在圓圓弧滑移面面外的總長(zhǎng)長(zhǎng)度，也即即是錨桿的的錨固段長(zhǎng)長(zhǎng)度。②圓弧半半徑所在直直線與錨桿桿所在直線線的夾角如圖5-15所示，設(shè)第一排錨桿桿位于支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)坡面頂頂點(diǎn)以下S0處；向下的的傾角為，第一排錨桿桿所在直線線與坡面的交點(diǎn)坐標(biāo)標(biāo)為P(x1，y1），其中,x1=(Hs0)cot和y1=Hs0。所以，該該排錨桿所所在直線方方程可以寫寫為y=y1tan(xx1)。因此，圓弧弧滑移面圓圓心O(x0，y0)到第一排錨錨桿所在直直線的距離離為：（5-26）一般情況下下，各排錨桿的的水平傾角角均相同，故通過各各排錨桿所所在位置的的系列直線線為一組平平行的直線線，每相鄰鄰兩根直線線的距離為為（5-27）故滑移面圓圓心O(x0，y0)到其第j排錨桿所在在直線的距距離dj可以表示為為（5-28）式中：m——設(shè)置的的錨桿排數(shù)數(shù)。由圖5-15所示幾幾何關(guān)系可可以看出djR就是第j排錨桿所在在的直線與與過該直線線與圓弧滑滑移線交點(diǎn)點(diǎn)的半徑所所在直線的的夾角j的正弦，即即（5-29）③第j排錨桿在圓圓弧滑移面面內(nèi)外的長(zhǎng)長(zhǎng)度設(shè)第j排錨桿在圓圓滑滑移面面內(nèi)和滑移面外的的長(zhǎng)度分別別Lfj和Laj，錨桿的總為為長(zhǎng)：（5-30））設(shè)第j排錨桿與支支護(hù)結(jié)構(gòu)坡坡面的交點(diǎn)坐標(biāo)標(biāo)為G（xj，yj）。則由圖5-15知：（5-31）（5-32）圖5-15錨桿在圓弧弧滑移面內(nèi)內(nèi)外長(zhǎng)度計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)圖通過第j排錨桿所在在直線與圓圓弧滑移面面交點(diǎn)的半半徑的直線線方程為（5-33）由圖5-15所示幾何關(guān)系系知，第j排錨桿在圓圓弧滑移面面內(nèi)的長(zhǎng)度Lfj與夾角的正弦的的乘積即為G點(diǎn)到由（5-33）式?jīng)Q決定的直線的的距離GK,即Lfj可以表示為（5-34）由式（5-29）和式（5-31）~（5-34）可以解出第第j排錨桿在圓弧弧滑移面內(nèi)的的長(zhǎng)度Lfj錨桿總長(zhǎng)Lj為設(shè)計(jì)參數(shù)，，求得Lfj，由式（5-30）即可確定錨錨桿在圓弧滑滑移面外長(zhǎng)度度Laj。④支護(hù)結(jié)構(gòu)底部部推力設(shè)計(jì)值值T的計(jì)算框架預(yù)應(yīng)力錨錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的基礎(chǔ)埋深深一般都較大，，考慮其對(duì)內(nèi)內(nèi)部整體穩(wěn)定定性的貢獻(xiàn)，，由靜力平衡衡條件求得支支護(hù)結(jié)構(gòu)底部推力設(shè)計(jì)計(jì)值：（5-35）式中：Eh——側(cè)向土壓壓力合力的水水平分力設(shè)計(jì)計(jì)值（kN/m）⑤抗滑移力S3的計(jì)算抗滑移力S3由錨桿的極限限抗拉承載力力Tnj和支護(hù)結(jié)構(gòu)底底部推力設(shè)計(jì)計(jì)值T共同產(chǎn)生，其其在滑動(dòng)面切線方方向的合力為（5-36）（3）最危險(xiǎn)滑移移面的確定由式（5-22）~（5-24）以及式（5-36）確定了式（（5-16）中的幾個(gè)關(guān)關(guān)鍵變量即S0、S1、S2和S3，則在給定圓圓心后，即可可由式（5-16）求得該圓弧弧滑移面所對(duì)對(duì)應(yīng)的考慮錨錨桿作用的內(nèi)內(nèi)部整體穩(wěn)定定性安全系數(shù)數(shù)Fs在圖5-12所示的最危危險(xiǎn)滑移面搜搜索模型計(jì)算算簡(jiǎn)圖中，矩矩形BCDE為圓心心所在在搜索索區(qū)域域。LanzhouUniversityofTechnology§5.4框架預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求5.4.1材料要要求（1）灌漿漿材料料1）水泥應(yīng)使用普通硅酸鹽水泥；2）砂的含泥量按重量計(jì)不大于3%，砂中云母、有機(jī)物、硫化物等有害物質(zhì)的含量按重量計(jì)不得大于1%；3）水中不應(yīng)含有影響水泥正常凝結(jié)和硬化的有害物質(zhì)，不得使用污水；4）外摻劑的品種及摻入量應(yīng)由試驗(yàn)確定；5）漿體配制的灰砂比宜為0.8~1.5，水灰比宜為0.38~0.50；6）漿體材料28d的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于25MPa。灌漿材材料性性能應(yīng)應(yīng)符合合下列列規(guī)定定：（2）錨具具1）錨具具應(yīng)由由錨環(huán)、、夾片片和承承壓板板組成；；2）預(yù)應(yīng)應(yīng)力錨錨具的的錨固固效率率應(yīng)至至少發(fā)發(fā)揮預(yù)預(yù)應(yīng)力力桿體體極限抗抗拉力力的95%以上，達(dá)到到實(shí)測(cè)測(cè)極限限拉力力時(shí)的的總應(yīng)應(yīng)變應(yīng)小于于2%；3）預(yù)應(yīng)應(yīng)力錨錨具、、夾具具和連連接器器必須須符合合現(xiàn)行行行業(yè)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)《預(yù)應(yīng)力力筋用用錨具具、夾夾具和和連接接器》（GB/T14370）的規(guī)規(guī)定；；4）錨具具罩應(yīng)應(yīng)采用用鋼材或塑料材材料制制作加工工。（3）套管管和波波紋管管1）具有足夠的強(qiáng)度，保證其在加工和安裝的過程中不致?lián)p壞；2）具有抗水性和化學(xué)穩(wěn)定性；3）與水泥漿、水泥砂漿或防腐油脂接觸無(wú)不良反應(yīng)。（4）防腐腐材料料應(yīng)滿滿足下下列要要求1）在錨桿的使用年限內(nèi)，保持其防腐性能和耐久性；2）在規(guī)定的工作溫度內(nèi)或張拉過程中不得開裂、變脆或成為流體；3）應(yīng)具有化學(xué)穩(wěn)定性和防水性，不得與相鄰材料發(fā)生不良反應(yīng)。（5）框架架和擋擋土板板（6）錨桿桿由于錨錨桿每每米直直接費(fèi)費(fèi)用中中鉆孔孔所占占比例例較大大，因因此，，在設(shè)設(shè)計(jì)中中應(yīng)適適當(dāng)減減少鉆鉆孔量量，應(yīng)應(yīng)選用用承載載力較較高的的錨桿桿，同同時(shí)也也可避避免“群錨錨效應(yīng)應(yīng)”影響。。1）對(duì)于于永久久性錨錨桿擋擋土墻墻立柱柱、擋擋土板板和橫橫梁采采用的的混凝凝土，，其強(qiáng)度等等級(jí)不不應(yīng)小小于C30；臨時(shí)時(shí)性框框架錨錨桿擋擋墻混混凝土土強(qiáng)度度等級(jí)級(jí)不應(yīng)小小于C20；2）鋼筋筋宜采采用HRB400級(jí)和HRB335級(jí)鋼筋筋；3）立柱柱基礎(chǔ)礎(chǔ)位于于穩(wěn)定定的巖巖層內(nèi)內(nèi)，可可采用用獨(dú)立基基礎(chǔ)、、條形形基礎(chǔ)礎(chǔ)或樁樁基等形式式；4）各分分級(jí)擋擋墻之之間的的平臺(tái)臺(tái)頂面面，宜宜用C15混凝土封閉閉。LanzhouUniversityofTechnology5.4.2構(gòu)造要求（1）預(yù)應(yīng)力錨錨桿1）錨桿的總總長(zhǎng)度應(yīng)為為錨固段、自自由段和外外錨段的長(zhǎng)度之和和；2）錨桿隔離離架（對(duì)中中支架）應(yīng)應(yīng)沿錨桿軸軸向方向每每隔1m~3m設(shè)置一個(gè)；；3）錨桿的傾角角宜采用10度~35度；4）當(dāng)錨固段段巖層破碎碎、滲水量量大時(shí)，宜宜對(duì)巖體作固結(jié)結(jié)灌漿處理；5）錨桿的使使用壽命應(yīng)應(yīng)與被加固固的構(gòu)筑物物和所服務(wù)務(wù)的公路的的使用年限限相同，其其防腐等級(jí)也應(yīng)達(dá)到相相應(yīng)的要求求。LanzhouUniversityofTechnology（2）框架和擋擋土板1）框架（a）框架架預(yù)應(yīng)力錨錨桿擋墻立立柱截面尺尺寸除應(yīng)滿滿足強(qiáng)度、、剛度和抗抗裂要求外外，還應(yīng)滿足擋擋土板的支支座寬度、、錨桿鉆孔孔和錨固等等要求；（b）裝配式立柱柱，應(yīng)考慮立柱柱在搬動(dòng)、、吊裝過程程以及施工工中錨桿可可能出現(xiàn)受受力不均等等不利因素素；（c））當(dāng)立柱的的底端按自自由端計(jì)算算時(shí)，為防防止底端出出現(xiàn)負(fù)彎矩，在在受壓側(cè)應(yīng)應(yīng)適當(dāng)配置置縱向鋼筋筋。2）擋土板板（a）考慮慮到現(xiàn)場(chǎng)立立模和澆注注混凝土的的條件較差差，為保證混凝凝土的施工工質(zhì)量，現(xiàn)現(xiàn)澆擋土板板的厚度不不宜小于100mm；（b）在巖巖壁上一次次澆注混凝凝土板的長(zhǎng)度不宜過過大；（c）擋土土板上應(yīng)設(shè)設(shè)置泄水孔孔，當(dāng)擋土土板為預(yù)制制時(shí)，泄水孔和吊吊裝孔可合合并設(shè)置。LanzhouUniversityofTechnology（3）錨桿與立柱柱連接（a）螺母錨固固（（b）焊接短鋼鋼筋錨固（（c）設(shè)置彎鉤鉤錨固圖5-16錨桿和立柱柱的連接示示意圖LanzhouUniversityofTechnology§5.5設(shè)計(jì)、施工注意事項(xiàng)5.5.1設(shè)計(jì)注意事事項(xiàng)（1）立柱和板板為預(yù)制構(gòu)構(gòu)件的裝配立柱式式錨桿擋土土墻適用于巖層層較好的挖挖方地段；；（2）鋼筋混凝凝土框架式式預(yù)應(yīng)力錨錨桿擋土墻墻：墻面垂直型型適用于穩(wěn)穩(wěn)定性、整整體性較好好的I、II類巖石邊坡坡；（3）鋼筋混凝凝土預(yù)應(yīng)力力錨桿擋土土墻：擋土墻墻的變形需需要嚴(yán)格控控制時(shí)，宜采用預(yù)應(yīng)應(yīng)力錨桿；（4）錨桿的布布置應(yīng)符合合的規(guī)定。。LanzhouUniversityofTechnology5.5.2施工注意事事項(xiàng)（1）穩(wěn)定性一一般的高邊邊坡，當(dāng)采采用大爆破、大大開挖、開開挖后不及時(shí)支支護(hù)或存在在外傾結(jié)構(gòu)構(gòu)面時(shí)，均均有可能能發(fā)生邊坡坡局部失穩(wěn)穩(wěn)和局部巖巖體塌方，，此時(shí)應(yīng)采用用自上而下下、分層開開挖和分層層錨固的逆逆作法施工工；（2）錨桿施工工前應(yīng)作好好準(zhǔn)備；（3）錨孔施工工應(yīng)符合規(guī)規(guī)定；（4）錨桿機(jī)械械應(yīng)考慮鉆鉆孔通過的的巖土類型、、成孔條件件、錨固類類型、錨桿桿長(zhǎng)度、施施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)環(huán)境、地地形條件、、經(jīng)濟(jì)性和和施工速度度等因素進(jìn)行行選擇。LanzhouUniversityofTechnology（5）預(yù)應(yīng)力錨錨桿錨頭承承壓板及其其安裝應(yīng)符符合下列要要求：1）承壓板應(yīng)安安裝平整、、牢固，承承壓面應(yīng)與與錨孔軸線線垂直；2）承壓板底底部的混凝土應(yīng)填填充密實(shí)，并滿足局局部抗壓強(qiáng)強(qiáng)度要求。。（6）錨桿的灌灌漿應(yīng)符合合下列要求求：1）灌漿前應(yīng)應(yīng)清孔，排排放孔內(nèi)積積水；2）注漿管宜宜與錨桿同同時(shí)放入孔孔內(nèi)，注漿漿管出漿口口應(yīng)插入距距孔底100mm~300mm；3）孔口溢出出漿液或排排氣管停止止排氣并滿滿足注漿要要求時(shí)，可可以停止注注漿；4）根據(jù)工程程條件和設(shè)設(shè)計(jì)要求確確定灌漿壓壓力；5）漿體強(qiáng)度度檢驗(yàn)用試試塊的數(shù)量量每30根錨桿不應(yīng)應(yīng)少于一組組，每組試塊塊不應(yīng)少于于六個(gè)。LanzhouUniversityofTechnology§5.6框架預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)實(shí)例5.6.1工程概況1.工程簡(jiǎn)介甘肅省崇信信縣佰泰家家園北端邊邊坡為一自自然邊坡，，邊坡上坡坡沿即崇信信縣佰泰家家園擬建場(chǎng)場(chǎng)地的北邊邊界線、邊邊坡上坡沿沿距離擬建建2#住宅樓建筑筑紅線約28.00m；邊邊坡坡底底比比擬擬建建場(chǎng)場(chǎng)地地地地平平深深12.00m；邊邊坡坡東東西西走走向向，，傾傾向向北北（（N）；；邊邊坡坡坡坡角角約約為為85°°-90°°（邊邊坡坡陡陡峭峭））；；邊邊坡坡為為土土質(zhì)質(zhì)邊邊坡坡。。擬擬加加固固邊邊坡坡為為北北端端一一高高度度為為13m的邊邊坡坡，，依依據(jù)據(jù)《建筑筑邊邊坡坡工工程程技技術(shù)術(shù)規(guī)規(guī)范范》（GB50330），，邊坡坡工工程程安安全全等等級(jí)級(jí)確定定：：建建筑筑邊邊坡坡類類型型為為土土質(zhì)質(zhì)邊邊坡坡，，10m<邊坡坡高高度度H≤≤15m，工工程程安全全等等級(jí)級(jí)為為二二級(jí)級(jí)。LanzhouUniversityofTechnology2.自然然地地理理與與場(chǎng)場(chǎng)地地地地質(zhì)質(zhì)地地層層條條件件佰泰泰家家園園北北端端邊邊坡坡位位于于縣縣城城西西；；東東鄰鄰婦婦幼幼保保健健站站、、南南毗毗佰佰泰泰家家園園2#住宅宅樓樓、、西西毗毗石石油油公公司司、、北北望望縣縣城城廣廣場(chǎng)場(chǎng)。。高高程程1137.90m-1150.54m，高高差差12.64m。地地貌貌單單元元屬屬山山前前坡坡地地，，芮芮河河Ⅱ級(jí)階階地地。。根根據(jù)據(jù)《巖土土工工程程技技術(shù)術(shù)報(bào)報(bào)告告》，場(chǎng)場(chǎng)地地土土以以全新新世世黃黃土土狀狀粉粉土土（（Q4eol黃土土））、、黃黃土土狀狀粉粉質(zhì)質(zhì)粘粘土土（（Q4eol黃土土））、、粉粉質(zhì)質(zhì)粘粘土土（（Q4al）、、卵卵石石（（Q4pl）及及泥泥質(zhì)質(zhì)砂砂巖巖（（N）為為主主組組成成。LanzhouUniversityofTechnology①雜填填土土（（含含①-1素填填土土））②黃土土狀狀粉粉土土：：層層厚厚4.20-6.40m，平平均均厚厚度度5.10m；③黃土土狀狀粉粉質(zhì)質(zhì)黏黏土土：：層層厚厚4.10-.50m，平平均均厚厚度度5.04m；④粉質(zhì)質(zhì)黏黏土土：：層層厚厚0.50-1.10m，平平均均厚厚度度0.75m；⑤卵石石：：層層厚厚0.60-2.40m，平平均均厚厚度度1.62m；⑥泥質(zhì)質(zhì)砂砂巖巖：：層層頂頂埋埋深深2.40-15.40m。地層層從從上上至至下下分分述述：：LanzhouUniversityofTechnology5.6.2支護(hù)護(hù)方方案案3.水文地質(zhì)條件件邊坡場(chǎng)地區(qū)域域?qū)儆跊I河流域涇河河水系，汭河河中有水流。據(jù)實(shí)際調(diào)查查：1949年至今，大雨雨或暴雨時(shí)，，汭河水流量量最高水位只只到縣城廣場(chǎng)場(chǎng)北岸、地表表水流無(wú)沖刷刷邊坡的記錄錄。因此，根根據(jù)巖土工程程勘察，在勘勘察深度范圍圍內(nèi)無(wú)地下水水賦存。穩(wěn)定水位埋深深約20.00m。1.支護(hù)范圍2.支護(hù)原則3.支護(hù)方案LanzhouUniversityofTechnology5.6.3支護(hù)設(shè)計(jì)1）邊坡安全等級(jí)為二級(jí)；2）抗震設(shè)防烈度為7度；3）防腐等級(jí)為Ⅰ級(jí)；4）加固措施安全，經(jīng)濟(jì)合理，盡量兼顧美觀。1.設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn):LanzhouUniversityofTechnology2.設(shè)計(jì)依據(jù)1）甲方提供的的由平?jīng)鍪幸?guī)規(guī)劃建筑勘測(cè)測(cè)設(shè)計(jì)有限公公司編制的《涇川縣房地產(chǎn)產(chǎn)開發(fā)公司崇崇信縣佰泰家家園居住區(qū)詳詳規(guī)》。2）甲方提供的的由甘肅金地地巖土工程有有限公司編制制的《崇信縣佰泰家家園居住區(qū)巖巖土工程技術(shù)術(shù)報(bào)告》。3）《建筑邊坡工程程技術(shù)規(guī)范》GB50330。4）《錨桿噴射混凝凝土支護(hù)技術(shù)術(shù)規(guī)范》GB50086。5）《建筑樁基技術(shù)術(shù)規(guī)范》JGJ94。6）《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范》GB50010。7）其它相關(guān)工工程技術(shù)規(guī)范范、規(guī)程的規(guī)規(guī)定。LanzhouUniversityofTechnology在邊坡加固深深度范圍內(nèi)，，土體較為復(fù)復(fù)雜，邊坡土土體參數(shù)見表5-1和表5-23.設(shè)計(jì)參數(shù)1）邊坡設(shè)計(jì)坡角邊坡按單級(jí)設(shè)計(jì)，坡角85度。2）巖土體參數(shù)見表5-1和表5-24.支護(hù)設(shè)計(jì)1）坡面清理2）邊坡錨固3）錨桿5.框架格梁、掛網(wǎng)及噴射混凝土1）格梁（包括立柱和橫梁）2）掛網(wǎng)3）噴射混凝土4）臺(tái)座LanzhouUniversityofTechnology土層序號(hào)土層名稱土層厚度（m）重度g/(kN·m-3)粘聚力c/(kPa)內(nèi)摩擦角j/(°)界面粘結(jié)強(qiáng)度τ（kPa）①雜填土0.313.29.021.020②素填土1.513.29.021.020③黃土狀粉土5.614.49.121.550④黃土狀粉質(zhì)粘土4.115.616.022.050⑤粉質(zhì)粘土0.916.220.021.750⑥卵石1.918.625.030.02001-1剖面計(jì)算參數(shù)數(shù)表表5-1LanzhouUniversityofTechnology土層序號(hào)土層名稱土層厚度（m）重度g/(kN·m-3)粘聚力c/(kPa)內(nèi)摩擦角j/(°)界面粘結(jié)強(qiáng)度τ（kPa）①雜填土0.813.29.021.020②黃土狀粉土6.514.49.121.550