預應力錨索在不穩定順層邊坡加固中的應用

張富軍

(中鐵二院工程集團有限責任公司,四川 成都 610031)

1 預應力錨索加固邊坡的加固原理

預應力錨索是通過對錨索施加張拉應力以加固巖土體使其達到穩定狀態或者改善內部應力狀況的支擋結構。錨索是主要承受拉力的桿狀構件,通過鉆孔及注漿體將鋼絞線固定于深部穩定地層中,在被加固體表面對鋼絞線張拉產生預應力,從而達到使被加固體穩定和限制其變形的目的。

2 工程概況

2.1 地形地貌

本段路基挖方深切山脊,地形起伏較大,坡頂、坡底地面高程 311～349m,自然橫坡約 20～30°,山坡基巖零星出露,地表多覆蓋第四系殘坡積土,植被較發育。

2.2 地質概況

據鉆孔揭示,本段地層自上而下為:

<3>坡殘積層:粉質黏土:棕紅色、褐黃色粉質粘土,偶含碎石,以硬塑為主,黏性較強,一般厚 0～2m,分布于山坡中,屬Ⅱ級普通土。

<7-3>泥灰巖:呈薄層狀,屬Ⅳ級軟石。地表多見黃褐色的強風化層(W3),巖石風化裂隙較發育,巖質稍軟,局部呈土狀,碎塊用手折易斷,屬Ⅲ級硬土。

2.3 地質構造及水文地質特征

山坡出露巖層產狀為:山西面為 SN/30°E,東面為N60°E/25°SE。受局部構造影響,產狀有變化。節理較發育,主要為構造節理,產狀為:N 70～ 80°W/75NE,N 40°E/85°NW。節理面微張,靠地表裂隙面多被溶蝕,見黏土充填。

本段山體受構造擠壓,巖層產狀變化大,局部見有明顯的褶曲構造和層間擠壓,尤其是薄層狀的泥灰巖中褶曲構造發育。場地無地表水和地下水出露。

3 邊坡穩定分析

采用的計算參數如下:

結構面取 C=6kPa、φ=18°,巖層的視傾角為 21.1°。

通過赤平投影分析和平面滑動穩定分析檢算,如表 1。

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圖1 邊坡加固典型橫斷面圖

計算選用的代表性斷面如下:

4 工程措施

根據邊坡穩定性分析,采用錨索框架梁對邊坡進行整體加固。錨索作為支護結構的主要受力構件,采用 4束 15.2高強度低松弛鋼絞線(其強度標準為 1860 kPa),第二級邊坡錨索按 400 kN張拉,第一級邊坡錨索按 550 kN張拉。錨索設計拉力 550 kN,按 15%超張拉。錨索下傾 20°。錨索長有23m和18m兩種,錨固段長 10m,鉆孔直徑 110mm,鉆孔超鉆 1m。框架梁間距為 3.5m,呈菱形布置,截面尺寸為 0.6 m×0.5m。

5 施工注意事項

做好地表截排水設施后,邊坡自上而下分層開挖、分層施工。待最上兩級邊坡開挖完全揭示巖層情況后,應立即開展錨索張拉試驗,確認施工工藝。由以上計算結果知,三級邊坡全部開挖完成后邊坡安全系數小于 1,為不穩定邊坡,因而在第二級邊坡開挖完畢后必須進行第二級邊坡的錨索施工,待錨索施工完畢后方可繼續開挖第一級邊坡。

6 結束語

預應力錨索作為高邊坡加固的一種有效措施,在各種邊坡工程建設中得到了廣泛的應用,經計算,采用預應力錨索措施后邊坡穩定安全系數由加固前的 0.959提高到了1.207。錨索工程為地下工程,具有隱蔽性和專業性,所以在設計和施工中應嚴格遵守相關規范規定,以保證錨索工程的設計施工質量。

[1]趙尚毅,鄭穎人.路塹邊坡施工順序對邊坡穩定性影響數值模擬分析[J].地下空間,2003(12)

[2]李海光.新型支擋結構設計與工程實例[M].北京:人民交通出版社,2004