壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索在邊坡治理工程中的應(yīng)用

王宏貴 赫曉光

（中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410014）

0 引言

錨索網(wǎng)格梁由框架、擋土板、錨索和墻后土體組成，屬于輕型支擋結(jié)構(gòu)。其立面圖如圖1 所示。擋土板所受的土壓力通過(guò)錨頭傳至錨索，再通過(guò)錨索周邊砂漿的握裹力傳遞至水泥砂漿中，然后通過(guò)錨固段周邊底層的摩擦力傳遞到錨固區(qū)的穩(wěn)定地層中，以承受土體或水體對(duì)結(jié)構(gòu)施加的壓力，從而利用底層深處的錨固力。該類支護(hù)體系將傳統(tǒng)的被動(dòng)支護(hù)變?yōu)槌浞掷猛馏w本身自穩(wěn)能力的主動(dòng)支護(hù)，有效地控制了土體位移。

圖1 預(yù)應(yīng)力錨索網(wǎng)格梁支護(hù)結(jié)構(gòu)立面圖

1 工程背景

某公路工程K0+620～K0+700 段路基開(kāi)挖后，受連續(xù)強(qiáng)降雨影響，邊坡變形顯著，坡面局部滑塌，邊坡后緣出現(xiàn)貫通拉裂縫，坡面出現(xiàn)剪出口，嚴(yán)重危及路基施工和運(yùn)營(yíng)安全，需采取工程防護(hù)措施。根據(jù)勘察資料，該段為覆蓋層邊坡，組成物質(zhì)主要為粉質(zhì)粘土夾崩、碎塊石，邊坡區(qū)域地震動(dòng)峰值加速度為0.10g，相應(yīng)的地震基本烈度為Ⅶ度。該邊坡各巖土層物理力學(xué)參數(shù)如表1 所示。

表1 各巖（土）層物理力學(xué)計(jì)算參數(shù)

2 邊坡治理方案

根據(jù)該邊坡地質(zhì)條件及穩(wěn)定分析成果，擬采用預(yù)應(yīng)力錨索網(wǎng)格梁結(jié)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行加固處理。錨索按3m×3m 間距矩形布置，設(shè)計(jì)拉力為920kN。綜合考慮施工方便等各種因素，實(shí)際設(shè)計(jì)錨索傾角為35°。邊坡穩(wěn)定分析方法依據(jù)JTGD30-2004《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行，典型斷面滑動(dòng)面搜索結(jié)果如圖2 所示。

3 壓力分散型錨索設(shè)計(jì)

根據(jù)錨索受力及構(gòu)造要求，擬定單根錨索設(shè)計(jì)軸向拉力為920kN，錨索材料采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線（fptk為1860MPa），錨桿與水平面夾角為35°。

圖2 典型斷面邊坡穩(wěn)定性分析結(jié)果

根據(jù)初步試算結(jié)果，因本邊坡錨索設(shè)計(jì)張拉力較大，邊坡地質(zhì)條件一般，若采用常規(guī)錨索，所需錨固段長(zhǎng)度將超過(guò)15m，已經(jīng)遠(yuǎn)大于規(guī)范容許值。為確保錨索結(jié)構(gòu)安全，本次設(shè)計(jì)采用壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索，每根錨索錨固區(qū)由5 個(gè)錨固體組成。單個(gè)錨固體設(shè)計(jì)錨固力為920/5=184kN。

3.1 錨索索體面積確定

根據(jù)JTG D30-2004《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》5.5.4 條：

錨索材料選用?S15.2 1×7 標(biāo)準(zhǔn)型預(yù)應(yīng)力鋼絞線（fptk為1860MPa），每組錨索共需2 根鋼絞線，實(shí)際錨索面積為140×2×5=1400mm2，采用10?S15.2 鋼絞線。

根據(jù)錨索鋼筋保護(hù)層構(gòu)造等要求，擬定錨索鉆孔直徑為160mm。

3.2 錨索錨固長(zhǎng)度確定

巖土層與注漿體間粘接長(zhǎng)度根據(jù)JTG D30-2004 《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》5.5.4 條計(jì)算確定。因錨固區(qū)穿越了強(qiáng)風(fēng)層及中風(fēng)化層，單個(gè)錨固體所需的錨固長(zhǎng)度應(yīng)按強(qiáng)風(fēng)化層及中風(fēng)化層的地層與錨固體的粘結(jié)強(qiáng)度f(wàn)rb分別計(jì)算。

強(qiáng)風(fēng)化層frb取為150kPa

中風(fēng)化層frb取為250 kPa

注漿體與錨桿體間粘接長(zhǎng)度應(yīng)滿足：

M30 水泥砂漿與鋼絞線之間的粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fb為2.95MPa

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，取單個(gè)錨固體段長(zhǎng)度在強(qiáng)風(fēng)化層中為5.1m，中風(fēng)化層中為3.1m。

3.3 錨索總長(zhǎng)度確定

根據(jù)JTG D30-2004《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》5.5.4 條，錨桿自由段長(zhǎng)度受穩(wěn)定地層界面控制，其長(zhǎng)度不得小于5m。根據(jù)該公路K0+610～K0+700 處地質(zhì)情況，穩(wěn)定地層埋深較大。設(shè)計(jì)出于安全考慮并結(jié)合錨索布置情況，自由段長(zhǎng)度取為6～12m。根據(jù)實(shí)際情況并考慮施工方便，錨索總長(zhǎng)度分為三種：30m、34m、38m。

4 結(jié)論

下伏基巖較軟弱的區(qū)域，錨索通常因沒(méi)有較好的錨固條件而難以實(shí)施。本文將壓力分散型錨索與錨索網(wǎng)格梁結(jié)構(gòu)相結(jié)合，應(yīng)于基巖軟弱地區(qū)的公路邊坡治理工程中，取得了較好的工程效果。

［1］朱彥鵬，羅曉輝，周勇，編.支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].高等教育出版社，2008.

［2］朱彥鵬，王秀麗，周勇，編.支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算手冊(cè)[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

［3］中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).JTGD30-2004 公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2004.

［4］中華人名共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).GB 50010-2010 混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

［5］許英姿，唐輝明.格構(gòu)梁與預(yù)應(yīng)力錨索復(fù)合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法研究[J].中南公路工程，2004，29(2)：1-4,27.