锚杆(索)结构支护设计的理论研究与实践

欧阳光前

摘要：文章主要结合工程实例,介绍了锚索、锚杆框架梁和抗滑桩联合支护体系在路基高边坡治理中的应用情况，并针对锚杆（索）框架梁及抗滑桩两方面的施工要点，以及锚杆、锚索应力监侧措施进行分析。

关键词：高速公路锚索滑坡抗滑桩监测

Abstract: the paper mainly combined with engineering example, the paper introduces the anchor and anchor beam and the anti-slide pile of combination support of the subgrade system and the application of high slope management, and in the light of the anchor (cable) frame beams and two key points of construction of pile, and anchor, anchor stress detection action analysis.

Keywords: highway landslide monitoring anchor pile

中图分类号：U412.36 文献标识码：A 文章编号

1工程概况

某高速公路第四合同段挖方路基（K24+120~K24+350）左侧，滑动次数多，滑坡平面形态略呈M状，滑体长220m，前缘宽约230m，滑动方向介于295~315°，滑体内发育有5个小型、多期、多级形成的浅表型牵引式滑坡。由于路基边坡的开挖，加之连续降雨的强烈作用，导致古滑坡复活滑移，形成新的滑坡。

2工程地质条件

该滑坡所处位置，坡体南高北低，坡形东侧地形，总体上呈缓倾的斜坡状，地面坡度约11.3°。坡体中部地形总体上呈上凹状，呈台阶式降低。坡体西侧地形属陡坡、陡坎状，向北西倾斜，地面坡度22°。该段地层岩性较为复杂，主要有坡积混碎石亚粘土、洪击亚粘土和花岗岩，滑体内的混碎石亚粘土和亚粘土层土质疏松、空隙发育、易下渗大气降水，而其下的发育浅褐色亚粘土，土质致密坚硬，为良好的阻水层，含水量大且有剪切面存在。

3滑坡治理方案优化

3.1滑坡原因分析

滑坡内因：

（1）该滑坡前缘的浅褐色亚粘土团粒化严重，粘聚力值低，土体自立高度值小、在地形坡度陡峻的情况下易形成滑塌而不停的产生高陡坡面。

（2）该滑坡后缘的全风化花岗岩易滞留、赋存大气降水，使之相依的浅褐色亚粘土发生软化现象。

外因是：古滑坡抗滑段挖方卸荷和连续降雨，其中公路路基的开挖是古滑坡复活的直接诱发因素，而大气连续降水降低了滑坡的稳定性，加剧了滑坡的滑动。

3.2 滑坡推力计算

3.2.1滑动面值的确定

根据滑坡地质勘察报告和滑坡反算相结合的方法，得C=23Kpa，￠=14.6°，按《公路工程抗震设计规范》不考虑地展作用影响；

3.2.2滑坡推力计算

采用不平衡推力传递系数法进行计算，假定每一分界上推力的方向平行于上一土条的底滑面，第i块土条承受的各种作用力示于图1中，根据不平衡下滑力=下滑力×Fs－抗滑力，得不平衡推力简化计算公式：

Pi=Fs(Wisinai＋Qicosai)-[c′ili＋(Wicosai-Qisinai-uili)tg￠′i]+Py

上式中：y=cos(a1-a2)-tg￠′isina(a2-1- a2)

各土条分界面上的Pi求出后，可求出此分界面上的抗剪安全系数：

Fvi=[ c′ihi＋(Picosai-Upi)tg￠′i]/Pisinai

式中: Upi——作用土条侧面的孔隙水压力；

hi一一作 用土条侧面 的孔隙水压力，

c′i￠′i——土条侧面各土层的平均抗剪强度指标；

计算参数及下滑力结果见表。

表1 滑坡体C、￠值及推力计算

项目 重量EN/m3 粘服力Epe 安全系数（K） 设计推力EN/m3

参数与结果 21 23 1．25 685

3.3 锚索框架梁设计

布设锚索框架梁旨在通过锚索对滑动体施加预应力，变被动土压力为主动土压力，抑制和调整边坡变形，保证抗滑桩桩身的安全开挖，并在后期与抗滑桩共同作用，以增强坡体的稳定性。框架梁布置在坡率为1:1的二、三、级边坡上，总长度 6560m。框架梁横向与坡面走向一致，纵向与横向垂直。框架节点间距均为3m，每个节点均设置有锚索孔。锚索采用7根￠j15.42mm预应力钢绞线组成一束，长度29~30m，锚索孔孔径￠150mm，俯角30°，嵌人花刚岩层12m。锚具选用OVM15-7型，单束锚索张拉应力为10KN/m。锚索孔共计239个。

3.4锚杆框架梁设计

锚杆框架梁通过锚杆与坡体的锚固应力作用于框架梁，抑制和调整边坡变形，保证边坡的安全开挖，并在后期与锚索框架梁、抗滑桩共同作用，以增强坡体的稳定性。框架梁布置在坡率为 1:1的二~五级边坡上，共724根，长9310m。框架梁横向与坡面走向一致，纵向与横向垂直。框架节点间距均为2.5m，每个节点均设置有锚杆孔。锚杆采用28的螺纹钢，长度为15~18m，设计角度为30°。

图1 项抗滑桩工作原理示意图

3.5 抗滑桩设计

由于滑坡体上发育着多个小型、多期、多级形成的浅表型牵引式滑坡体。路堑开挖时，

为了确保安全，对滑坡体上部削方卸载，减小滑坡体的下滑推力，在滑坡段路基边坡的一、二级平台之间布置抗滑桩，分两种型式，I型抗滑桩径为1.8m×2.5m，桩长为18m，共计9根，II型抗滑桩桩径为1.5m×2.0m，桩长为15m，共计9根。

4 施工工艺要点分析

4.1 锚索(杆)框架梁施工

4.1.1造孔

钻孔采用QZJ-100B潜孔机钻进。为保证边坡的稳定，施工严禁给水钻进。钻孔过程中遇到滑坡挤压变形破碎带时，往往会发生坍孔。这时可以采取固壁灌浆的方法予以处理，即用注浆泵压人水泥砂浆，注浆压力约0.4~0.6Mpa，待水泥砂浆初凝后继续钻进。如果吃浆量太大,可以采取间歇灌浆的方法进行施工。

4.1.2清孔

由于裂隙发育,泥岩遇水软化,水渗人裂隙会降低岩石的内摩擦阻力，不利于边坡稳定。故清孔可选用排气量17m3/min、气压1.2Mpa的空压机。对锚固段采用少量的水和高压风联合冲洗，确保锚固效果，对自由伸长段采用高压风清孔。

4.1.3锚索（杆）制作

锚索下料长度要考虑预留张拉千斤顶和夹板的长度锚固段锚索，每 0.5m分别设定位环和隔离架，这样可以保证其受力均匀。在锚索的最前端加设导向帽，以利于锚索的安装。棒式锚杆的制作十分简单，首先按要求的长度切割钢筋，并将外露端加工成直角，并加焊框架梁锚固钢筋，然后在杆件上每隔2~3m安放支架以使杆件在孔中居中。

4.1.4锚索(杆)安装

锚索安装采用汽车吊提升，人工辅助配合，依靠重力和人力将锚索缓缓放下。锚索送人孔底后，应向外拉出0.3m左右，以确保锚索顺直、注浆管畅通。锚杆安装之前，应检查孔道是否阻塞，查看孔道是否清理干净，并检查锚杆体的质量，确保锚杆组装质量满足设计要求。采用人工安放，安放时应防止锚杆弯曲，注浆管宜随锚体一同放入孔中，注浆管端部距管底宜为 50m~100m，锚杆放人角度与钻孔角度保持一致，在人孔过程中，注意避免移动对中器。