格構(gòu)加固邊坡的設(shè)計(jì)與施工(共18張PPT)

第7章格構(gòu)加固邊坡的設(shè)計(jì)與施工本章重點(diǎn)格構(gòu)的特點(diǎn)和適用范圍格構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式及其布置□邊坡格構(gòu)加固設(shè)計(jì)格構(gòu)的施工□

§7.1

概

述□

57.11

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)技術(shù)一般

與公路環(huán)境美化相結(jié)合，利用框格護(hù)坡，

同

時(shí)在框格之內(nèi)種植花草可以達(dá)到極其美觀的效果。這種技術(shù)山區(qū)高速公路中高陡邊坡加固中被廠泛采用，其護(hù)坡達(dá)到既美觀又安全的良好效果。格構(gòu)的主要作用是將邊坡坡體的剩余下

滑力或士壓力、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稈或錨索提供的錨固

力的作用下處于穩(wěn)定狀態(tài)。因此就格構(gòu)本身來講僅僅是

一

種

傳力結(jié)構(gòu)，而加固的抗滑力主要由格構(gòu)結(jié)點(diǎn)處的錨桿或錨索

提供。

一般提及到

的

格

構(gòu)

加

固

技

術(shù)

是

一種廣義的術(shù)語，它包含了格構(gòu)本身和錨桿(索)兩部分。邊坡格構(gòu)加固技術(shù)具有布置靈活、格構(gòu)形式多樣、截面調(diào)整方

便、與坡面密貼、可隨坡就勢等顯著優(yōu)點(diǎn)。并且框格內(nèi)視情況可掛網(wǎng)(鋼

筋網(wǎng)、鐵絲網(wǎng)或土工網(wǎng))、植草、噴射混凝土進(jìn)行防護(hù)，也可用現(xiàn)澆混凝

土(鋼筋混凝土或素泥凝土)板進(jìn)行加固。根據(jù)格構(gòu)的特點(diǎn)和作用，格構(gòu)加固技術(shù)特別適用于坡度較陡，坡體巖土均勻且較堅(jiān)硬的公路邊坡或公路滑坡，但應(yīng)當(dāng)注意，

對(duì)于不同穩(wěn)定性的邊坡應(yīng)采用不同的格構(gòu)形式和錨固形式的組合

進(jìn)行加固或坡面防護(hù)。例如，當(dāng)邊坡定性好，但因前緣表層開挖

失穩(wěn)出現(xiàn)塌滑時(shí)，可采用漿砌塊石格構(gòu)護(hù)坡，并用鈾桿錨固；如

果邊坡穩(wěn)定性差，可用現(xiàn)澆鋼筋混凝土格構(gòu)加錨桿(索)

進(jìn)行加固：

而對(duì)于穩(wěn)定性差、下滑力

大的滑坡，可用現(xiàn)澆鋼筋混凝土格構(gòu)加

預(yù)應(yīng)力

錨桿(索)進(jìn)行加固。§7.1.2

格構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式及其布置根據(jù)格構(gòu)采用的材料不同，格構(gòu)可分為漿砌塊石格構(gòu)、

現(xiàn)澆鋼筋混凝土格構(gòu)和預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土格構(gòu)(又稱PC

格構(gòu))。其中PC

格構(gòu)在日本應(yīng)用較為廣泛，并有較為完善的設(shè)計(jì)施工規(guī)

范；目前我國在邊坡工程中主要使用漿砌塊石和現(xiàn)澆鋼筋混凝

土格構(gòu)，格構(gòu)的常用型式有4種：1)方型：指順邊坡傾向和沿邊坡走向設(shè)置方格狀格構(gòu)(如圖7.

1所示)。2)菱型：沿平整邊坡坡面斜向設(shè)置格構(gòu)(如圖7.2所示)。3)人字型：按順邊坡傾向設(shè)置漿砌塊石條帶，沿條帶之

間向上設(shè)置人字型漿砌塊石拱或鋼筋混凝土(如圖7.3所示)。4)弧型：按順邊坡傾向設(shè)置漿砌塊石或鋼筋混凝土條帶，沿條帶之間向上設(shè)置弧型漿砌塊石拱或鋼筋混凝土(如圖7.4所示)。Q預(yù)應(yīng)力錨索圖

7

.

3

人字型格構(gòu)圖7

.

2

菱

型

格

構(gòu)圖

7

.

1

方

型

格

構(gòu)圖7

.

4

弧

型

格

構(gòu)格構(gòu)梁變形縫87.2邊坡格構(gòu)加固設(shè)計(jì)37

.

2

.

1格構(gòu)加固設(shè)計(jì)的

一般要求格構(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)。設(shè)計(jì)之前，應(yīng)在調(diào)查、收集、分柝原有地形、地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行詳細(xì)工程地質(zhì)勘察，進(jìn)行現(xiàn)場鉆探和各種試驗(yàn)，搞清楚地質(zhì)體的強(qiáng)度、滲透性、斷層和節(jié)理的形態(tài)與產(chǎn)狀，以及邊坡的環(huán)境地質(zhì)

條件；并對(duì)邊坡穩(wěn)定系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，作為設(shè)計(jì)的依據(jù)。邊坡設(shè)計(jì)荷載應(yīng)

包括邊坡體自重、靜水壓力、滲透壓力、孔隙水壓力、地震力等。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。采用經(jīng)驗(yàn)類比法進(jìn)行設(shè)計(jì)，坡度一般不大于35°,即1:上

當(dāng)邊坡高度超過30m

時(shí)，須設(shè)馬道放坡，馬道寬1.5～3.0m,

如圖7.5所示。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。采用經(jīng)驗(yàn)類比和極限平衡法相結(jié)合的

方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。錨桿須穿過潛在滑面1、5～2、0

m

,

且

采

用

全

粘結(jié)灌漿。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)?！?.2.2

錨固荷載的計(jì)算對(duì)于采用格構(gòu)加固的高陡邊坡設(shè)計(jì)，首要的問題

是計(jì)算錨固荷載；邊坡在設(shè)計(jì)所提供的錨固荷載的作用

不應(yīng)處于穩(wěn)定，并且穩(wěn)定性系數(shù)應(yīng)達(dá)到規(guī)范要求(對(duì)于

一級(jí)和高速公路1.2～1.3,二級(jí)及以下等級(jí)公路1、1～12)。通常情況下，計(jì)算錨固荷載應(yīng)根據(jù)邊坡的

破壞類型確定計(jì)算方法。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)算根據(jù)計(jì)算求得的錨固荷載和邊坡實(shí)際情況，確定錨索分

布及不同高度的錨索設(shè)計(jì)錨固力，然后計(jì)算格構(gòu)的內(nèi)力。為了

方便，將兩個(gè)錨固點(diǎn)之間的格構(gòu)梁簡化為一個(gè)簡支梁來計(jì)算其

內(nèi)力，簡化模型如圖7、8所示。嚴(yán)格地講，簡化模型梁上的分布荷載應(yīng)根據(jù)相應(yīng)格構(gòu)所

處邊坡位置上的巖土壓力和設(shè)計(jì)錨固力確定，但對(duì)于某些邊坡

的巖士壓力分布極其復(fù)雜，因此通常按最不利原則，用錨索的

最大設(shè)計(jì)荷載T近似計(jì)算分布荷載P,

即

：(7.5)式中：

1

兩錨索之間格構(gòu)梁的長度；T?

,T?——

格構(gòu)梁兩端錨索的設(shè)計(jì)荷載(T?

≥T?

)。如果T?=T?=T,

則格構(gòu)梁上的荷載均勻分布，有

P?=P?-p=T/(7.6)為了保證錨索在超張拉或邊坡變形過程中格構(gòu)梁的安全性，在

設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，常將T,T?

乘以1.5的系數(shù)或直接采用錨索的極限荷載代

入上式中進(jìn)行計(jì)算。按上述計(jì)算求得格構(gòu)梁的荷載后，便可計(jì)算格構(gòu)梁的內(nèi)力

并按受彎構(gòu)件考慮來驗(yàn)算格構(gòu)梁的強(qiáng)度和進(jìn)行配筋計(jì)算。假設(shè)計(jì)

算獲得的格構(gòu)梁的最大彎矩為

截面尺寸為：

b,h;

截面相對(duì)

受壓高度為,截面有效高度為h,

混凝土安坐系數(shù)y=1.25,

鋼

筋安全系數(shù)γs=1,25;

計(jì)算步驟如下：①

計(jì)算最大配筋率

;

最小配筋率為

②驗(yàn)算雙筋的可能如果，

按單筋截面進(jìn)行

設(shè)體

智財(cái)按雙筋配筋截面積：配筋率：

,配筋率應(yīng)滿足要求□④配筋：縱向受力鋼筋按社算改別盡構(gòu)造筋按《公路鋼肪混凝土及

預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》要求設(shè)置。μ=

/bh。截面進(jìn)行設(shè)計(jì)③

單面87

.2

.4格構(gòu)的構(gòu)造要求1.

漿砌塊石格構(gòu)漿砌塊石格構(gòu)可分為方型、菱型、人字型和弧型四種型武。

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×寬一般不小于300mm×200mm。

漿

砌塊石格構(gòu)邊坡坡面應(yīng)平整，坡度一般小于35°。為人保證格構(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)置錨杯、長度

般

3

5m,

全粘結(jié)灌漿。君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.

0MPa2

、

現(xiàn)院鋼筋混凝土格潤現(xiàn)澆鋼筋混凝土格構(gòu)同樣有方型、菱型、人字型和弧型四

種型式。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。

一般斷面高×寬不小于300mm×250mm。

格構(gòu)縱向鋼筋應(yīng)采用φ14

以上真徑的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。現(xiàn)澆鋼筋混凝七格構(gòu)護(hù)坡的坡面應(yīng)平整，坡度一般不大于70°當(dāng)邊坡高于30m時(shí)，應(yīng)設(shè)置馬道。為了保證格構(gòu)護(hù)坡的穩(wěn)定性，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。錨桿應(yīng)采用φ25～40直徑的Ⅱ級(jí)螺紋鋼加工，長度一般4m

以上，全粘結(jié)灌漿，并與格構(gòu)鋼筋籠點(diǎn)焊連接。

若署土體較為破碎和易溜滑時(shí)，可采用錨管加固，鈰管用φ50架管加工，

全粘結(jié)灌漿，注漿壓為一般為0.5～1.0MPa,

同樣應(yīng)與格構(gòu)鋼筋籠點(diǎn)焊連接。φ50架管設(shè)計(jì)拉拔力可取為100～140L

錨桿(管)均應(yīng)穿過潛在

滑動(dòng)面，如果是整體穩(wěn)定性差或下滑力較大的滑坡時(shí)，應(yīng)采用預(yù)應(yīng)力錨

索進(jìn)行加固。不論是漿砌塊石格構(gòu)還是現(xiàn)澆鋼筋混凝土格構(gòu)，均應(yīng)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。

同時(shí)為

了美化環(huán)境和防護(hù)表層邊坡，在格構(gòu)間應(yīng)培土和植草57.3格構(gòu)的施工87.

3.

1漿砌塊石格構(gòu)的施工要點(diǎn)山漿砌塊石格構(gòu)應(yīng)嵌置于邊坡中，嵌置深度

大于格構(gòu)截面高度的2/32)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。37、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》(GBJ54—②)

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

臺(tái)分析，將開挖的巖性與設(shè)計(jì)對(duì)比，出入較大時(shí)，應(yīng)進(jìn)行變更處埋。5)開挖的棄渣應(yīng)按設(shè)計(jì)的要求堆放，不得造§7.4國外格構(gòu)加固技術(shù)簡介前述格構(gòu)加固技術(shù)主要是針對(duì)我國邊坡工程中常用的漿砌

塊石格構(gòu)和現(xiàn)澆鋼筋混凝土格構(gòu)。下面簡要介紹在日本廣泛應(yīng)用

的PC

格構(gòu)加固技術(shù)和QS

格構(gòu)加固技術(shù)?！?>4.1

PC格構(gòu)加固技術(shù)簡介PC(Prestress

Conerete

Frame

Anchor

Method)格構(gòu)加固技

術(shù)是從錨固技術(shù)發(fā)展起來的，它是由預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土框架和

灌漿錨索組成，它將傳統(tǒng)的現(xiàn)澆四菱錐臺(tái)式錨墩結(jié)構(gòu)改為預(yù)制

預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，其加固機(jī)理是：錨固力通過預(yù)制預(yù)應(yīng)力混

凝土構(gòu)件傳遞給邊坡面，從而保持邊坡的穩(wěn)定。該方法在日本

推廣已有十年的歷史，成立了PC

協(xié)會(huì)，經(jīng)過PC

協(xié)會(huì)會(huì)員的不斷

開發(fā)與改良，己有多種型號(hào)規(guī)格可供選擇。

PC

格構(gòu)加固技術(shù)有

較為完善的設(shè)計(jì)施工規(guī)范，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，在日本的許多重要工程中得到了應(yīng)用。§7.42

OS格構(gòu)加固技術(shù)簡介S(Quick&

Strong)格構(gòu)加固技術(shù)是指用一種在工廠中預(yù)

先組裝好的可折疊式鋼筋籠，組裝在坡面上之后，在鋼筋籠中

噴射混凝十，從而在坡面上形成鋼筋混凝土框架的一種加固方

法。該技術(shù)無論在現(xiàn)場的施工性能還是在構(gòu)造強(qiáng)度上都具有明顯的優(yōu)勢。在急傾斜的坡面上架設(shè)箍筋是十分困難的，而且相

當(dāng)費(fèi)時(shí)，

QS

框架的構(gòu)件，是在工廠中生產(chǎn)出預(yù)先組裝好箍筋的折疊式鋼筋籠，然后把它運(yùn)送到現(xiàn)場打開即可使用的一種具有

優(yōu)越施工性能的構(gòu)件。Q$

格構(gòu)加固技術(shù)必要時(shí)采用錨桿或鈾索

等來進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，