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樁錨支護(hù)在路基邊坡防護(hù)中的應(yīng)用研究

文檔作者：周惠文檔來(lái)源：湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年12月13日
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第39卷，第4期
2 0 1 4年8月
公 路 工 程
Highway Engineering
Vo1．39，No．4
Aug． ，2 0 1 4
樁錨支護(hù)在路基邊坡防護(hù)中的應(yīng)用研究
周 惠
(湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院，湖南長(zhǎng)沙410008)
[摘要]永吉高速公路K7+314～K7+334段路基緊鄰高壓電塔，路基放坡開(kāi)挖勢(shì)必影響電塔的穩(wěn)定。采用
了樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)路基邊坡進(jìn)行防護(hù)，減小了開(kāi)挖量。用理正5．3進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果表明樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)及電塔是
安全的。
[關(guān)鍵詞】路基；放坡；電塔；樁錨支護(hù)；穩(wěn)定
[中圖分類號(hào)]U 418．5 2 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)】1674—0610(2014)04～0191—03
The Application Research about Pile Anchor Supporting in
Subgrade Slope Protection
ZHOU Hui
(Hunan Provincial Communications Planning，Survey＆ Desion Institure，Changsha，Hunan 4 1 0008，
China)
[Abstract]The YounJi highway near high voltage towers in K7+3 1 4～K7+334 section，the slope
excavation of subgrade will influence the stability of the pylon．In this article，the pile anchor supporting
structure is used to protect subgrade slope，which can reduce the excavated volume．Lizheng 5．3 is used
to calculate，the results show that the pile anchor supporting structure and the towers are safe．
[Key words]subgrade；slope；pylon；the pile anchor supporting；stable
1 工程概況及存在的問(wèn)題
湖南省永順至吉首高速公路K7+314～K7+
334段為路基，本段地層從上到下依次為；① 全風(fēng)
化頁(yè)巖；② 強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖；③ 中風(fēng)化頁(yè)巖。頁(yè)巖屬于
硬質(zhì)巖石，一般都要進(jìn)行爆破開(kāi)挖，且頁(yè)巖遇水就軟
化，從而喪失自穩(wěn)能力。本段路基離高壓電塔只有
29 m，如圖1所示，本段路基如果按正常的1：0．75
進(jìn)行放坡的話，放坡高度達(dá)27 m，坡頂距離電塔只
有7 m，這將嚴(yán)重影響電塔的穩(wěn)定。路基放坡開(kāi)挖
之后，需要對(duì)路基邊坡進(jìn)行防護(hù)，倘若防護(hù)工程設(shè)計(jì)
不合理或施做不到位的話，將會(huì)引起高壓電塔產(chǎn)生
位移，從而進(jìn)一步影響電塔的穩(wěn)定。
2 本段路基設(shè)計(jì)
簽于本段路基處在頁(yè)巖之中，且離高壓電塔較
近，如果放坡開(kāi)挖的話，必然會(huì)影響電塔的穩(wěn)定；采
用樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)邊坡進(jìn)行防護(hù)，能減少開(kāi)挖量，見(jiàn)
圖1 路基放坡
Figure 1 The slope of subgrade
圖2所示。樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)將排樁和預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)合
在一起，剛度大、變形相對(duì)較小，樁錨支護(hù)體系的特
點(diǎn)為：
① 提供開(kāi)闊的施工空間，極大地方便土方開(kāi)挖
和主體結(jié)構(gòu)施工。錨桿施工機(jī)械及設(shè)備的作業(yè)空間
不大，適合各種地形及場(chǎng)地；
② 對(duì)巖土體的擾動(dòng)小，在地層開(kāi)挖后，能立即
提供抗力，且可提供預(yù)應(yīng)力，控制變形發(fā)展；
[收稿日期]2013—10—09
¨乍者簡(jiǎn)介】周 惠(1983一)，男，湖南長(zhǎng)沙人，工程師，主要從事隧道與地下工程方面的設(shè)計(jì)研究工作。
l92 公路工程 39卷
圖2 樁錨防護(hù)
Figure 2 Pile anchor protection
③ 錨桿的作用部位、方向、間距、密度和施工時(shí)
間可以根據(jù)需要靈活調(diào)整；
④ 錨桿的抗拔力可通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定，可保證設(shè)
計(jì)有足夠的安全度；
K7+314～K7+334段采用 l 000 mm的鉆孔
灌注樁支擋，縱向樁心間距130 cm，樁身采用C30
混凝土澆注，受力鋼筋采用HRB335鋼筋，樁長(zhǎng)25
m，深人圍巖底部為6 m。樁頂設(shè)置80 cm×100 cm
鋼筋混凝土冠梁，樁身采用5道預(yù)應(yīng)力錨索錨固，錨
索長(zhǎng)度及配筋情況見(jiàn)表1所示，錨索間距及預(yù)加力
見(jiàn)表2所示。
表1 錨索配筋
Table 1 Anchor cable reinforcement
3 路基支擋結(jié)構(gòu)計(jì)算
為了確保K7+3l4一K7+334段路基支擋結(jié)構(gòu)
的穩(wěn)定性，同時(shí)不對(duì)高壓電塔產(chǎn)生安全影響，采用理
正深基坑5．3計(jì)算軟件進(jìn)行本段基坑結(jié)構(gòu)計(jì)算，計(jì)
算模型見(jiàn)圖3，土壓力模型見(jiàn)圖4，高壓電塔采用地
面超載進(jìn)行簡(jiǎn)化，見(jiàn)表3所示。計(jì)算內(nèi)容有：① 采
用彈性法和經(jīng)典法土壓力模型，計(jì)算鉆孔樁的內(nèi)力
圖3 計(jì)算模型
A model for the calculation
矩形分布
(a)彈性法土壓力模型
“規(guī)程”
(h一)經(jīng)典法土壓力模型
圖4 土壓力計(jì)算模式
Figure 4 Soil pressure calculation model
表3 電塔超載
Table 3 Pylon overload
及位移，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖5和表4，錨索計(jì)算內(nèi)力如表
5所示；② 地表沉降計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖6；③ 基坑
整體穩(wěn)定性驗(yàn)算，整體驗(yàn)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖7；④抗傾覆穩(wěn)
定計(jì)算，得出抗傾覆安全系數(shù)。為了節(jié)約篇幅，略去
一些常見(jiàn)的計(jì)算公式。
第4期 周 惠：樁錨支護(hù)在路基邊坡防護(hù)中的應(yīng)用研究 193
— 360 0 360 -25 一l3 0 l3 25
20
30
33．00 33
土壓力／(kN·m—I】
(一231．83)? (299．88)
(一327．43)? (218．20)
2
位移／mm
(一23．13)? (4．96)
(o．o)? (o．o)
l300 —650 0 650 l300 —620—3l0 0 3l0 620
10．00
20
30
33．0O
f
，
J
，
， ，
，
【
、
一
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、
33
I
j
一：一，
．
．
一
● ， ● -
-
●
J
； _
：一
彎矩／(kN·m) 剪力，kN
(一1190．46)? (274．11) (一465．05)一(561．33)
(一724．78)? (1106．34) (一438．88)一(461．75)
— — 彈性法的數(shù)值 ___經(jīng)典法的數(shù)值
圖5 鉆孔樁內(nèi)力及位移
Figure 4 The internal force and displacement of Bored piles
表4 鉆孔樁內(nèi)力表
Table 4 The internal force of Bored piles
經(jīng)典法計(jì)算值 內(nèi)力設(shè)計(jì)值 內(nèi)力實(shí)用值
支錨道號(hào) 錨桿最大內(nèi)力／kN 錨桿內(nèi)力／kN
彈性法 經(jīng)典法 設(shè)計(jì)值 實(shí)用值
① 從圖5和表4可以看出：鉆孔樁最大彎矩、
最大剪力都比內(nèi)力設(shè)計(jì)值小，鉆孔樁是安全的。從
表5中可以看出錨索計(jì)算內(nèi)力比設(shè)計(jì)值小，表明錨
索是安全的；
② 從圖6地表沉降中可以看出：電塔在安全范
離坑邊距離／m
0 2 4 6 8 l0 l2 l4 l6 l8 20 22 24
圖6 地表沉降位移
Figure 6 The displacement of su~ace subsidence
-
3 2 ．24． ．／ ／ ? ?
／
／
／
＼
r=20 0
c=44 0
=24
圖7 整體穩(wěn)定驗(yàn)算簡(jiǎn)圖
Figure 7 Cheekion of overall stability
圍之內(nèi)；
③ 根據(jù)圖7，計(jì)算方法：瑞典條分法，應(yīng)力狀態(tài)：
總應(yīng)力法，條分法中的土條寬度：0．40 m，滑裂面數(shù)
據(jù)：圓弧半徑R=30．418 m，圓心坐標(biāo)X=一3．281
m，圓心坐標(biāo)Y=24．115 m。
整體穩(wěn)定安全系數(shù)K =1．486>1．30，滿足規(guī)
范要求。
④ 抗傾覆安全系數(shù)K = ／M。，其中M。為主
動(dòng)土壓力對(duì)樁底的彎矩， 為被動(dòng)土壓力及支點(diǎn)力
對(duì)樁底的彎矩，對(duì)于錨桿或錨索，支點(diǎn)力為錨桿或錨
索的錨固力和抗拉力的較小值，見(jiàn)表6。錨固力計(jì)
算依據(jù)錨桿實(shí)際錨固長(zhǎng)度計(jì)算。
表6 錨索錨固力及拉拔力
Table 6 Anchor cable anchoring force and drawing force
經(jīng)計(jì)算得出： =4 =
1．324≥1．20，滿足規(guī)范要求。
(下轉(zhuǎn)第210頁(yè))
O ∞ ∞
目g、咖進(jìn)蛙
N—N N—N N—N N—N N —N
k —k k —k k —k k —k k —k
48 —0 O● 一45 3 ——24 89 —一5l 37 —一0
8l● 一 0 03l —一 5 34 —23 578 ——246 59O —一5Rl
00．n00．寸 00．0n 舯，¨ ”4
210 公路工程 39卷
大位移為1．3 mm，方案2橋樁最大位移為2．1 mm，
從整體上看前者支護(hù)型式的位移要比后者支護(hù)型式
的位移小，可以看出挖孔樁+橫撐支護(hù)型式能更好
地控制基坑的變形。
3．4 方案的確定
從以上分析可以看出：方案1橋樁位移、基坑
位移都比方案2要小一些，因此可得出在控制橋樁
及基坑變形等方面方案1要優(yōu)于方案2；另外從施
工角度來(lái)考慮，方案1中水平橫撐可能會(huì)影響主體
結(jié)構(gòu)施工，方案2在破碎的全一強(qiáng)風(fēng)化板巖中錨索
鉆孔容易造成塌孔，而在巖質(zhì)較硬的中風(fēng)化板巖中
鉆孔速度慢，且方案2在橋樁處不利于錨索施工；從
造價(jià)上來(lái)考慮，方案1中水平鋼管橫撐能回收，而方
案2中的錨索不能回收，因此方案1的造價(jià)要比方
案2低。從以上分析，綜合各個(gè)方面進(jìn)行考慮，最終
確定本段基坑的支護(hù)型式為挖孔樁+橫撐支護(hù)。
4 結(jié)論
本文探討了在緊鄰橋樁的情況下基坑的支護(hù)型
式，對(duì)挖孔樁+橫撐、樁錨等兩種支護(hù)型式進(jìn)行必
選，并對(duì)兩種支護(hù)型式下基坑開(kāi)挖進(jìn)行數(shù)值模擬，重
點(diǎn)探討了兩種支護(hù)型式下橋樁位移、基坑位移。主
要結(jié)論有：
① 通過(guò)計(jì)算，得出在挖孑L樁+橫撐支護(hù)型式
下，橋樁樁頂?shù)淖畲笏轿灰茷?．3 mm，基坑最大
水平位移為1．3 mm；在樁錨支護(hù)型式下，橋樁樁頂
的最大水平位移為11 mm，基坑最大水平位移為
2．1 mm。可以看出挖孔樁+橫撐支護(hù)型式能更好
地控制橋樁與基坑的變形。
② 從施工角度看，挖孔樁+橫撐支護(hù)在整體上
也要優(yōu)于樁錨支護(hù)，另外從造價(jià)角度看，前者也要比
后者低。綜合各個(gè)方面進(jìn)行考慮，最終確定本段基
坑的支護(hù)型式為挖孔樁+橫撐支護(hù)。
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(上接第193頁(yè))
4 結(jié)論
在那些緊鄰建筑物的路基工程邊坡防護(hù)的設(shè)計(jì)
除了要保證自身的安全，且不能對(duì)旁邊的建筑帶來(lái)
損害。本文探討了永順至吉首高速公路K7+3l4一
K7+334段路基邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)安全驗(yàn)算等，得
出如下結(jié)論：
樁錨支護(hù)能控制路基邊坡地層的變形，減小邊
坡工程的開(kāi)挖量，同時(shí)減少對(duì)周邊建筑物的影響；在
樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用理正深基坑5．3計(jì)
算軟件進(jìn)行本段基坑結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，得出鉆孔樁內(nèi)
力及位移、地表沉降、基坑整體穩(wěn)定性、抗傾覆等均
滿足要求。
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