格構(gòu)加固邊坡的設(shè)計(jì)與施工

第七章格構(gòu)加固邊坡的設(shè)計(jì)與施工§7.1概述§7.2邊坡格構(gòu)加固設(shè)計(jì)§7.3格構(gòu)的施工§7.1概述§7.1.1格構(gòu)的作用、特點(diǎn)及適用條件格構(gòu)加固技術(shù)是利用漿砌塊石、現(xiàn)澆鋼筋混凝土或預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土進(jìn)行邊坡坡面防護(hù)，并利用錨桿或錨索加以固定的一種邊坡加固技術(shù)。格構(gòu)的主要作用是將邊坡坡體的剩余下滑力或土壓力、巖石壓力分配給格構(gòu)結(jié)點(diǎn)處的錨桿或錨索，然后通過錨索傳遞給穩(wěn)定地層，從而使邊坡坡體在由錨桿或錨索提供的錨固力的作用下處于穩(wěn)定狀態(tài)?！?.1.2格構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式及其布置（1）方型（2）菱形（3）人字型（4）弧型§7.2邊坡格構(gòu)加固設(shè)計(jì)§7.2.1格構(gòu)加固設(shè)計(jì)的一般要求1.格構(gòu)加固設(shè)計(jì)的一般要求（1）格構(gòu)設(shè)計(jì)必須充分考慮工程的服務(wù)期限，可按照50-80年服務(wù)期進(jìn)行設(shè)計(jì)。（2）對(duì)于整體穩(wěn)定性好，并滿足設(shè)計(jì)安全系數(shù)要求的邊坡，可采用漿砌塊石格構(gòu)進(jìn)行護(hù)坡。（3）對(duì)于整體穩(wěn)定性好，但前緣出現(xiàn)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(xiàn)澆鋼筋混凝土格構(gòu)進(jìn)行護(hù)坡，并采用錨桿進(jìn)行加固。（4）對(duì)于整體穩(wěn)定性差，且前沿坡面須防護(hù)和美化的滑坡，宜采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土格構(gòu)與預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行防護(hù)。而對(duì)于整體穩(wěn)定性差、滑坡推力過大，且前沿坡面須防護(hù)和美化的滑坡，宜采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土格構(gòu)與預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行防護(hù)。2.邊坡格構(gòu)加固設(shè)計(jì)的內(nèi)容（1）邊坡穩(wěn)定性分析和荷載計(jì)算；（2）選擇格構(gòu)型式及加固方案；（3）擬定格構(gòu)的尺寸、確定錨桿(索)的錨固荷載；（4）錨桿(索)的設(shè)計(jì)計(jì)算；（5）格構(gòu)內(nèi)力計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（6）加固后邊坡的穩(wěn)定性驗(yàn)算格構(gòu)加固邊坡斷面示意圖3.格構(gòu)加固設(shè)計(jì)程序流程§7.2.2錨固荷載的計(jì)算

通常情況下，計(jì)算錨固荷載應(yīng)根據(jù)邊坡的破壞類型確定方法。對(duì)于無連續(xù)滑動(dòng)面的直立或近直立的邊坡，在采用錨桿(索)擋墻加固時(shí)，可以采用土壓力理論計(jì)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(shè)計(jì)中有詳細(xì)介紹。而對(duì)于具有連續(xù)的潛在滑動(dòng)面的邊坡，采用條分法穩(wěn)定性進(jìn)行錨固荷載反算。

§7.2.3格構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算將格構(gòu)梁視為彈性地基上的梁，錨固力作為梁上集中荷載，按照Winkler彈性地基梁假定計(jì)算梁內(nèi)力。Winkler假定認(rèn)為：土體表面任一點(diǎn)的壓力強(qiáng)度與該點(diǎn)的沉降成正比，即式中k為基床系數(shù)（KN/m3），s為沉降量。根據(jù)以上假定及計(jì)算模型，可推知彈性地基梁的撓曲微分方程為式中E、I為梁的彈性模量和慣性矩；b為梁寬（m），y為梁的變形，q(x)為梁上荷載。該方程的通解為：式中為彈性地基梁的柔性指數(shù)（1/m），待定積分常數(shù)c1~c4可由荷載位置及邊界條件確定。節(jié)點(diǎn)荷載分配后，即可按Winkler彈性地基梁理論計(jì)算梁剪力和彎矩。格構(gòu)梁根據(jù)荷載作用位置及梁的相對(duì)剛度對(duì)位移和內(nèi)力的影響，大致可以分為3種：

無限長梁（梁長L≥2π/λ，荷載作用點(diǎn)與兩端距離都大于π/λ）半無限長梁（L≥π/λ，荷載與一端的距離小于π/λ，與另一端距離大于π/λ）

有限長梁（L<2π/λ，荷載與兩端的距離都小于π/λ）。實(shí)際工程中梁長通常均不超過30m,荷載到梁端的距離一般都小于π/λ,因此實(shí)際遇到的多為有限長梁。式中I1i、I2i、I3i意義見文獻(xiàn)。(1)正截面承載力計(jì)算依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2002）公式，由于不存在預(yù)應(yīng)力錨桿，可簡化為

依據(jù)本規(guī)范，混凝土受壓區(qū)高度應(yīng)按下列公式確定：

式中

M——彎矩設(shè)計(jì)值,取計(jì)算值的1.5倍；Mu——正截面極限抵抗彎矩；a1——系數(shù)，按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第條的規(guī)定計(jì)算；fc——混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》表采用；fy——鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》表采用；As——受拉區(qū)縱向鋼筋的截面面積；b——截面寬度；x——按等效矩形應(yīng)力圖計(jì)算的受壓區(qū)高度；h0——截面有效高度，h0＝h－as，as為受拉鋼筋合力點(diǎn)至截面受拉邊緣距離，當(dāng)為一排鋼筋時(shí)，as＝c+d/2，其中d為鋼筋直徑，c為混凝土保護(hù)層厚度。設(shè)相對(duì)有效高度

，即

，帶入上式根據(jù)計(jì)算需要的截面面積選用鋼筋直徑，鋼筋截面面積不應(yīng)小于計(jì)算要求截面面積。同時(shí)配筋率r滿足上式中rmin和xb取值參考相關(guān)書籍，本設(shè)計(jì)參考《混凝土結(jié)構(gòu)（上）》（武漢工業(yè)大學(xué)出版社）表4-1。（2)斜截面承載力計(jì)算矩形截面的受彎構(gòu)件，其受剪截面應(yīng)符合下列條件：當(dāng)

時(shí)

當(dāng)

時(shí)

式中

V——構(gòu)件斜截面上的最大剪力設(shè)計(jì)值；bc——混凝土強(qiáng)度影響系數(shù)：當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不超過C50時(shí)，取bc＝1.0；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不超過C80時(shí)，取bc＝0.8；其間按線性內(nèi)插法確定；hw——截面的腹板高度：對(duì)矩形截面，取有效高度。無預(yù)應(yīng)力鋼筋矩形截面的一般受彎構(gòu)件，當(dāng)僅配置箍筋時(shí)，其斜截面的受剪承載力應(yīng)符合下列規(guī)定：

式中V——構(gòu)件斜截面上的最大剪力設(shè)計(jì)值；Vcs——構(gòu)件斜截面上混凝土和箍筋的受剪承載力設(shè)計(jì)值；Asv——配置在同一截面箍筋各肢的全部截面面積：Asv＝nAsv1，此外，n為在同一截面內(nèi)箍筋的股數(shù)，Asv1為單肢箍筋的截面面積；S——沿構(gòu)件長度方向的箍筋間距；fyv——箍筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》表中的fy值采用。ft——混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》表采用?！?.2.4格構(gòu)的構(gòu)造要求1.漿砌塊石格構(gòu)各種型式格構(gòu)水平間距均應(yīng)小于3.0m。漿砌塊石斷面設(shè)計(jì)以類比法為主，采用的斷面高X寬一般不小于300mmX200mm。漿砌塊石格構(gòu)邊坡坡面應(yīng)平整，坡度一般小于35°。為了保證格構(gòu)的穩(wěn)定性，可根據(jù)巖土體結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度在格構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)置錨桿，長度一般3-5m，全粘結(jié)灌漿。若巖土體較為破碎和易溜滑時(shí)，可采用錨管加固，全粘結(jié)灌漿，注漿壓力一般為0.5—1.0MPa。

2.現(xiàn)澆鋼筋混凝土格構(gòu)方型和菱型格構(gòu)水平間距均應(yīng)小于5.0m，人字型和弧型格構(gòu)水平間距均應(yīng)小于4.5m。鋼筋混凝土格構(gòu)斷面設(shè)計(jì)應(yīng)采用簡支梁法進(jìn)行彎矩計(jì)算，并采用類比法校核。一般斷面h×b不小于300mmX250mm。格構(gòu)縱向鋼筋應(yīng)采用Φ14以上直徑的Ⅱ級(jí)螺紋鋼筋，箍筋應(yīng)采用Φ6以上直徑的鋼筋。格構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C25?！?.3格構(gòu)的施工§7.3.1漿砌塊石格構(gòu)的施工要點(diǎn)（1）漿砌塊石格構(gòu)應(yīng)嵌置于邊坡中，嵌置深度大于格構(gòu)截面高度的2／3。（2）漿砌塊石格構(gòu)護(hù)坡坡面應(yīng)平整、密實(shí)，無表層溜滑體和蠕滑體。（3）格構(gòu)可采用毛石或條石，但毛石最小厚度應(yīng)大于150mm，強(qiáng)度應(yīng)大于Mu30，用水泥砂漿漿砌，砂漿強(qiáng)度不應(yīng)低于M7.5。（4）格構(gòu)每隔10—25m寬度設(shè)置伸縮縫，縫寬2—3cm，填塞瀝青麻筋或?yàn)r青木板?！?.3.2現(xiàn)澆鋼筋混凝土格構(gòu)的施工要點(diǎn)

（1）鋼筋混凝土格構(gòu)可嵌置于邊坡中或上覆在邊坡上。（2）鋼筋混凝土格構(gòu)護(hù)坡坡面應(yīng)平整、夯實(shí)。無溜滑體、蠕滑體和松動(dòng)巖塊。（3）用于澆注格構(gòu)的鋼筋應(yīng)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(zhì)和有機(jī)質(zhì)的含量應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GBJ50204-92)的有關(guān)規(guī)定。（4）應(yīng)對(duì)邊坡開挖的巖性及結(jié)構(gòu)進(jìn)行編錄和綜