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路塹高邊坡錨固設(shè)計方法與實例摘要:結(jié)合云南某高速公路路塹高邊坡工程實例,詳細(xì)介紹了邊坡錨固的設(shè)計步驟與方法,并提出了一些有益的經(jīng)驗和結(jié)論。關(guān)鍵詞:路塹高邊坡錨固設(shè)計實例引言在山嶺重丘地區(qū),公路是交通運輸?shù)闹饕绞?。然而長期以來,路基邊坡的治理一直是高速公路建設(shè)中的一個薄弱環(huán)節(jié)[1],在20世紀(jì)80年代中期以前,我國主要以低等級公路建設(shè)為主,由于交通量小,線路選擇時深挖高填較少,對邊坡的治理研究常常被忽視。20世紀(jì)80年代以來,隨著我國公路建設(shè)的飛速發(fā)展,邊坡穩(wěn)定性問題日益突出。如何準(zhǔn)確分析邊坡的穩(wěn)定性、提出既經(jīng)濟又安全的處置方案,是人們長期以來不斷探索的關(guān)鍵技術(shù)問題[2]。1工程概況云南某高速公路K47+475~K47+630段位于構(gòu)造侵蝕的低山斜坡地帶,坡面平緩,淺切割,橫向溝谷不發(fā)育,上部覆蓋層為第四紀(jì)崩積灰黑、褐黃、黑色塊石土,中密,潮濕,厚度5~15米,塊石土容許承載力350~450KPa。下伏為三疊紀(jì)灰、深灰色泥質(zhì)粉砂巖,弱風(fēng)化,呈碎塊狀,容許承載力500~700KPa。該地段地下水以裂隙水為主,富水性中等,其流量較小,對路基無影響,可忽略不計。路線所經(jīng)區(qū)域內(nèi)地震活動較頻繁,震級大。根據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB18306-2001《中國地震參數(shù)區(qū)劃圖》地震峰值加速度為0.2,對應(yīng)的地震烈度為8°。2開挖邊坡穩(wěn)定性分析本段自然邊坡,因開挖高度較大,擬按巖石風(fēng)化程度及坡高采取相應(yīng)的措施,采用臺階式邊坡,邊坡坡率:強風(fēng)化地層坡率1:0.5,頂級坡坡率1:0.75。每級臺階高12.0m,刷至自然山坡坡頂,每級邊坡頂預(yù)留2.0m平臺,在有條件的高陡邊坡可將中部平臺加寬至4.0m左右,平臺上設(shè)截水溝。取K47+560處的邊坡橫斷面為算例,進行穩(wěn)定性分析和加固設(shè)計。各土層計算參數(shù)如表1所示。表1土層分布及計算參數(shù)蜂土層序號卻厚度蘆(買m驕)海重享難度煤(五kN/m把3扭)重粘聚力垂(呼kPa)滴內(nèi)摩擦角挎(尼°)可彈性模量集(晚MPa)另泊松比導(dǎo)1博16墨19征5設(shè)35降25儉0.3柔2乘12勵20腦20土38齒80球0.3轉(zhuǎn)3王15訪20售15徹43清200遞0.25泰4心10權(quán)22峰10暮50球400菜0.2建立開挖后的人工邊坡計算模型,如圖1、圖2所示,計算結(jié)果見表2、表3。從表2、3的數(shù)據(jù)上判斷,開挖邊坡在天然狀態(tài)下的最小安全系數(shù)小于1,不滿足《公路路基設(shè)計規(guī)范》(JTJ013-95)中的K≥1.25的要求;在地震荷載作用下邊坡的最小安全系數(shù)更小,不滿足《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》(JTJ004-89)中的K≥1.15的要求。由此看出開挖邊坡在無支護狀態(tài)下將會發(fā)生坡體局部失穩(wěn)破壞,為提高其穩(wěn)定度,確保高速公路在施工和運營過程中的安全,應(yīng)對高邊坡進行加固處理。圖2開挖邊坡最危險滑裂面圖1開挖邊坡計算模型圖2開挖邊坡最危險滑裂面圖1開挖邊坡計算模型表2開挖邊坡計算結(jié)果宅計算方法方Ordi撤nary版Bish向op敗Janb輝u潛Morg咬enst隔ern-肝Pric紹e扇安全系數(shù)先值廈0.91秧11明0.96余69箏0.88子64仗0.96夏62表3地震荷載作用下的開挖邊坡最小安全系數(shù)值噸計算方法孩Ordi霜nary春Bish抬op圈Janb膠u鋒Morg深enst況ern-摟Pric普e案安全系數(shù)乖值殘0.米8475綁0.9胸318摔0.8環(huán)495壟0.9惕3273邊坡錨固設(shè)計3.1邊坡加固力計算接經(jīng)過穩(wěn)定硬分析傅,蝦K47+顆56唐0怒開挖邊坡傻不穩(wěn)定,育當(dāng)施加一榮錨固力后斃,其安全仰系數(shù)計算待式為桑[3]潑:瞞飛皆毅拔(1權(quán))式中:補—柴—爺?shù)谡l塊所在肺土層的凝挪聚力仰,欄kP切a芒;生—籠—燕第辮條塊所在豬土層的內(nèi)草摩擦角;設(shè)—樂—直第稱條塊底部畏滑弧長陡,杰m削;守—綠—晨第幸條塊滑面齊傾角;三—爪—畜作用于第燦條塊的地掩震力都,矩k膽N裝;痛—情—省作用于邊奮坡上的加墨固力袋,管k功N吃;榴—脂—疏錨桿軸線仇與滑動面劈的垂直線牌的夾角;避—余—熄各土層內(nèi)掌摩擦角的或加權(quán)平均宮值。斤給定滿足丙邊坡穩(wěn)定培的許用安勁全系竹數(shù)稻[廚]揭后,單位糖厚度邊坡蛇所需的加掩固力計算考公式為:咬安(削2)怎式中刺:互[都]蜂—辨—吊根據(jù)《公賞路工程抗舅震設(shè)計規(guī)促范》取艱值得1.1惕5偵;公式其數(shù)余符號意退義同上。協(xié)根據(jù)疤式殊(2獅)怠算得該單守位厚度邊商坡所需的扮加固力為肢:支753.子6k惹N距。鐮3.2終封預(yù)應(yīng)力錨僑索(桿)魔的間距設(shè)漠定謎如果錨索雕(桿)的滋水平、垂壞直間距設(shè)設(shè)得過大,燈則單根錨優(yōu)索(桿)茂承載力過冊大,從而自引起應(yīng)力南集中現(xiàn)象返;如果間嶺距太小,迅則容易產(chǎn)熟生群錨效老應(yīng)而降低肺錨固力。纏因此,錨雄索(桿)濕的水平間蔑距和垂直最間距都應(yīng)射控制院在冠1.5~汗4.0m詢[4]拴。炊在該工程厘中,水平村間距帝取可3.0煤m長,垂直間貞距也挎取唉3.0吸m廉。圖4開挖邊坡錨固設(shè)計計算模型圖3圓弧破壞邊坡錨固受力分析圖圖4開挖邊坡錨固設(shè)計計算模型圖3圓弧破壞邊坡錨固受力分析圖地3.3燒放預(yù)應(yīng)力錨慎索(桿)張錨固力的夏分布原則第預(yù)應(yīng)力錨范索(桿)鐮錨固力的更取值和分灶布是設(shè)計窄中非常重杯要的問題卵。首先,需初步建立減計算模型染如歉圖姨4削所示。遍如圖示,鞏根據(jù)以上去設(shè)定的間由距,計算里模型將開背挖邊坡從州坡腳到坡教頂共布設(shè)開了十二根升錨桿(索畜)?;楦麇^桿(液索)編號濫如下:從煉坡腳到坡滋頂依次積為迫1~1鎖2行,其掀中定1~固4奧號布在一弦級坡購,嘆5~客8棕號布在二利級坡歷,逃9~1續(xù)2鞭號布在三止級坡。怨各錨桿(貌索)的錨戚固力分布萍工況見等表賤4股,各分布錯工況對應(yīng)產(chǎn)的最小安批全系數(shù)見搶表這5孩。藥從懸表型4張的數(shù)據(jù)可泉以看出:含工容況拋1拋是將錨固齒力平均分呀配給每一某根錨桿(甚索);工尤況皺2善則注重跪坡腳的錨覆固,其次籌是二級坡歇,再次是獨三級坡;堆工珠況彼3送則重視二巨級坡(捷即擋“蜂腰圈”蕉部)的錨倚固,其次英是坡腳,惱再次是三享級坡(坡涂上部);葉工朋況株4渠將坡上部籃的錨固放浩在第一位禍,接下來敏依次襪是口“漫腰衡”巡和羅“埋腳午”梁;工瞞況士5圍與工百況紐2沃類似。息從船表宏5蠢的計算結(jié)墻果來看,朋工稠況熊1述不是最佳飾布置;工秋況據(jù)2汁注重騙了瓜“來腳打”邪和擺“情腰逝”棋的錨固,釘計算結(jié)果廉比較理想基;工胖況追3纖更注重邊羨坡賴的還“脅腰療”半的錨固,昂計算結(jié)果逃較之工陪況放2崖要遜色一湊些;工侄況舊4系則顯得有暈點衛(wèi)“塞本末倒禍置崗”氏,加固效港果是五種叨工況當(dāng)中同最差的一途個;工優(yōu)況您5澡較之工克況膛2凈,加固效倍果相當(dāng),刑但是每一兵級坡的四井根錨桿(秘索)的錨攀固力都相獅同,便于原錨桿(索藍)框架梁蘭的設(shè)計和塵施工,另左外工肉況汪5咽對應(yīng)的最疊小安全系初數(shù)綠為哪1.18蓬8生(臣Bish臭o研p緣法),滿思足《公路杏工程抗震源設(shè)計規(guī)范鑒》稼(咸JTJ0煩04-8液9陡)中躁的拒K辛≥侄1.1長5另的要求。簡綜上所述送,錨桿(粥索)錨固意力的分布破原則應(yīng)當(dāng)霸是勝固怖“經(jīng)腳茄”捎路強艦“追腰秋”轟,應(yīng)將錨老桿(索)抄主要布置呀在邊坡下慚部或中部謙。本工程才采用工坊況疊5醫(yī)的錨固力置分布進行值設(shè)計。麗表謠4桿值各錨桿(霧索)錨固蝶力分布工伏況(表中潔數(shù)據(jù)單位哨均為黃:黨k圣N抽)橡桿鞠(逗索訴)辰編號岔分布工況想1困2漠3榆4主5務(wù)6輛7扒8積9反10暢11痕12得總錨固力挎1布65約65坊65態(tài)65識65蕉65恩65蛛65臉65查65皇65桑65述780濫2情100我100粘100巷100繼60趙60顏60叛60爬40鋸25啄25鄰25稼755糾3填60格60羽60莫60軍100縱100猶100互100軋40助25職25士25袖755書4疤30政30帖30刷30緒60喝60揀60易60阻100辟100訂100應(yīng)100哄760說5猴115述115疾115太115繁60貼60播60塵60利15裳15貼15區(qū)15愛760縱表攤5扇述各錨固力狹分布工況伸所對應(yīng)的城邊坡最小謙安全系從數(shù)佳(盼在地震荷攤載作用饑下串)符計算方法次分布工況繩Ordi貸nary聯(lián)Bish預(yù)op萬Janb謹(jǐn)u件Morg勝enst間ern-疤Pric漂e跌1這1.05竿4美1.13初3憤1.01嘉4壽1.13盒3章2宴1.08唉5衣1.17門1質(zhì)1.03孕9政1.17汗1漆3旨1.07毫7慶1.15蚊4早1.03鍋6盾1.15征1栽4催1.01突7果1.09焦3痛0.98瘋1茶1.09探0禁5府1.09靠8軍1.18哲8勉1.04慎9觸1.18括7梅3.4雙棗預(yù)應(yīng)力錨溝索(桿)倚的錨固段孕長度計算墳由上一小漁節(jié)的錨固扎力分布,伸可對預(yù)應(yīng)峰力錨桿(辦索)選材墊如下:一掩級坡選蜓用差4動φ塵15.淚2偽鋼絞線,階二級坡選卸用畫Φ伸3禍2語的鋼筋錨杯桿,三級傅坡選疫用姜Φ兼2戀5美的鋼筋錨矛桿。運預(yù)應(yīng)力錨殃桿(索)盒錨固段長動度可按下嗎列公式計企算,并取飲其中的較惡大值畫[5]僅:星距團悔沖魔吹律糧胖嚴(yán)瑞撐(3)(4)赤式中預(yù)應(yīng)留力錨桿(北索)錨固擠體設(shè)計的番安全系數(shù)型取但2.挪0匠;水泥結(jié)疊石體與巖查石孔壁間性的粘結(jié)強賴度設(shè)計值杯取布250K叨P嫂a傭;果4怒φ既15.危4捎錨索的錨陵固體直徑危取豪110m賽m垮,帥Φ畫3肌2繳錨桿的錨負(fù)固體直徑級取究100m致m握,信Φ股2歷5面錨桿的錨展固體直徑門取傭70m集m殺。禾算得錨索把的錨固段勤長度影為漫6.95致m領(lǐng),司取追7.0衣m胳;約Φ位3送2績錨桿的錨喪固段長度踏為施4.97掘m消,耳取陷5.0纏m考;竄Φ勒2吐5爆錨桿的錨突固段長度越為啦2.73獲m游,蠻取返3.0若m菌。頂3.5栽垂預(yù)應(yīng)力錨敘索(桿)丸的錨固角紹確定腦錨桿(索耕)傾角即粘錨桿(索趕)與水平虎面的夾角作,應(yīng)從受尼力最優(yōu)及服施工最易賞,同時考檢慮工程造琴價節(jié)省來肯確定。本幸工程錨桿啟(索)傾扮角取紐進行布設(shè)襯。慘3.6誦K47+鄰56織0身邊坡加固送的設(shè)計結(jié)橫果閉唐K47+萄56校0掀邊坡最終身設(shè)計如下籌:也1.股舌一級邊坡殘設(shè)置預(yù)應(yīng)替力錨索框吸架加固邊愈坡,框架附順路窩線嬌3.0所m輸一榀。錨轉(zhuǎn)索規(guī)格浮為劍4梅×就φ形15.膏2怪高強度低率松弛鋼絞羨線,設(shè)計阿荷載撇為父345k找N賣。亦2.被書二級邊坡泡:芝采田用奉Φ拿3伸2舒的鋼筋錨辰桿框架加尤固,錨桿隨規(guī)格宅為蜘12臥m析、飛12美m(xù)梯、料14售m庭、前14芬m林??蚣茼槻锹酚熬€壽3.0年m下一榀。泉3.耽揮三級邊坡尋:寨采癥用附Φ拋2憲5弦的鋼筋錨稅桿框架加睛固,錨桿落規(guī)格吐為纏10寬m些、御8妹m朵、禽6鑒m干。錨桿框落架沿路泥線繪3.0仰m旱一榀。裂設(shè)計結(jié)果競?cè)缒獔D解5妄所示。圖5K47+560邊坡加固設(shè)計圖圖5K47+560邊坡加固設(shè)計圖4結(jié)論艘1.止嚴(yán)錨桿錨固建力的分布鼠原則上應(yīng)芳遵循候固美“歉腳棄”見專強命“禿腰際”兆的原則,做將錨桿主曉要布置在豎邊坡下部宜或中部。蚊但要注意核可能在邊釣坡上出現(xiàn)文幾個剪出喪口的工況賀,一定要鉗檢算邊坡僻在不同滑洗移途徑下淺的穩(wěn)定性均,錨桿的漏布置應(yīng)適且應(yīng)抗滑穩(wěn)止定的需要壽。鈔2.啞禁為避免單窮根錨索(崇桿)承載差力過大而內(nèi)應(yīng)力集中悠及產(chǎn)生群填錨效應(yīng)而拜降低錨固兄力,錨索利(桿)的皂水平、垂傲直間距應(yīng)造控制俊在城1.5~潑4剪m飼。倦3.范臘邊坡錨固酷應(yīng)以采用冤預(yù)應(yīng)力錨往桿為主,廁也可根據(jù)川工況與非戰(zhàn)預(yù)應(yīng)力巖熔石錨桿、灘土釘、擋訂墻或抗滑酒樁相結(jié)合橫使用。之4.祝謊邊坡錨固絨設(shè)計決不顧意味著僅亭采用單一句的巖土錨卸桿。治坡扮先治水,始在任何條祝件下,首滴先應(yīng)做好場邊坡的截覆、防、排骨水設(shè)計,怠以降低地走下水的滲優(yōu)透壓力,丑抑制地表娘水的入滲進。培參考文獻剪:囑[1]三趙明階模,兼何光春百.浩邊坡工程登處治技術(shù)就[M].冊疤北京袖:行人民交通樣出版社簽,是2003蚊.10中1盾~胖108.縫[2]罩唐樹名裁,惱呂常新寫.之混合式錨影固結(jié)構(gòu)在次高速公路潤路塹邊坡既加固中的贏應(yīng)用研究殘[

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