预应力锚索在边坡加固工程中的应用

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1、预应力锚索在边坡加固工程中的应用*收稿日期：作者简介：董汉雄，男，1968年10月生，甘肃陇西人，大学本科，工学学士，高级工程师，曾从事岩土工程勘察、设计、施工，现从事铁路路基设计。研究课题：路基挡风结构。西安市西影路2号中铁第一勘察设计院集团地路处，电话029-82349363，手机13991256759，Email：dhx34142@126.com，邮编710054。董汉雄（中铁第一勘察设计院集团地路处陕西西安710000）摘要：在详细研究溪落渡水电站对外专用公路工程地质条件的基础上，提出了

2、采用预应力锚索进行边坡整治的措施。对边坡的稳定性进行了验算，预应力锚索的长度、外锚头类型、锚索的防腐进行了设计。关键词：公路；边坡加固；预应力锚索1工程概况溪落渡水电站对外专用公路K0+341.891~K0+425段位于金沙江峡谷区北岸山体半坡上，基岩裸露。地形起伏大，地势陡峻且北高南低，相对高差大于100m。最大边坡高度达73.46m。工点范围内出露地层主要为第四系全新统冲、崩积漂石土，基岩主要为三叠系下统砂岩夹泥岩。本区地震基本烈度为Ⅷ度。2计算参数的选取根据地质勘察资料，边坡稳定性验算采用

3、的计算参数为：边坡岩体重度22kN/m；边坡岩体内摩擦角；边坡岩体黏聚力；锚孔壁对砂浆的极限剪应力τ=1200kPa；锚索张拉钢材与水泥砂浆的极限黏结应力τu=3000kPa；表面地层基本承载力σο=300kPa。3锚索设计计算本工点设计边坡坡率为1：0.3，潜在破裂面坡率为1：0.7，为了加强边坡稳定，维护山体平衡，防止开挖坡面风化，在坡脚设3m高挡墙，挡墙上部设预应力锚索十字面板及植喷混凝土防护工程。3.1下滑推力计算当预应力锚索作为承受侧向土压力的支挡结构时，其设计荷载可按结构承受的侧向土

4、压力计算，也可把边坡看作一个下滑体，按下滑推力计算，两者取大值为其结构所受荷载。当工点处于八度或八度以上地震区时，下滑推力计算应考虑水平向地震荷载。侧向土压力应按主动土压力的1.05~1.4倍计算，下滑推力采用传递系数法计算，算式如下：（1）（2）式中：Ti——第i个条块末端的下滑推力(kN／m)；K——安全系数，可采用1.05～1.25；此工点取1.15；Wi——笫i个条块滑体的重力(kN／m)；5——第i个条块所在破裂面的倾角(º)；　——第i-1个条块所在破裂面的倾角(º)；——第i个条块

5、所在破裂面上的内摩擦角(º)；——第i个条块所在破裂面上的单位黏聚力(kPa)；Li——第i个条块所在破裂面的长度(m)；Ψ——传递系数。Ci——重要性修正系数，应按《公路工程抗震设计规范》表1.0.4采用；本工点为二级路上的抗震重点工程，取1.3；Cz——综合影响系数，取Cz=0.25；Kh——水平地震系数，应按《公路工程抗震设计规范》表1.0.7采用；本工点取0.2。3.2锚固力、锚固体设计计算预应力锚索治理边坡就是通过在边坡不稳定体上施加锚固力，使其在滑面上产生一个正压力和切向抗力，用以平

6、衡不稳定边坡体的下滑推力。预应力锚索设计时，对于滑坡加固，宜采用锚索预应力(抗滑力)的方法计算，通过边坡稳定性分析、计算滑坡的下滑力确定锚固力，计算可按下式：（3）式中F——滑坡下滑力(kN)，其中：，A——锚索纵向间距(m)；P——设计锚固力(kN)；——破裂面内摩擦角(º)；——锚索与破裂面相交处破裂面倾角(º)；——锚索与水平面的夹角。锚索倾角对锚索起到的抗滑力大小及锚索长度有重要影响。由经验可知比较经济合理的锚索倾角为。结合灌浆施工的可行性，锚索与水平面的夹角，一般按锚索与坡面垂直时取值

7、，以下倾为宜，不宜大于45º，一般为15º~30º。锚索间距应以所设计的锚固力能对地基提供最大的张拉力为标准。预应力锚索应尽量布置在不稳定边坡的中下部。锚索的水平和垂直间距一般不宜大于6.0m，以避免单根锚索承载力过大而应力集中，但也不得小于1.5m，以免群锚效应而降低锚固力。当边坡顶部为平坡或边坡中部设有平台时，锚索距坡顶或平台的高度不宜小于2m。公式（3）所计算出的设计锚固力P为锚索纵向间距宽度内所有锚索的设计锚固力。单孔设计锚固力按下式计算（4）式中：Pt——单孔设计锚固力，kN；N——锚

8、孔排数；5本工点锚索按矩型排列，其间距A取5m，锚孔排数最多处是15排。为了施工方便，锚索与水平面的夹角，按锚索与坡面垂直时取值，与水平面的下夹角取17度。安全系数Fsl取2.0，锚索采用φ15.2mm钢绞线，极限张拉荷载Pu为259kN,强度级别为1860MPa。此工点锚索锚固为永久性锚固，锚固体拉拔安全系数Fs2取3，为提高锚固体与孔壁的抗剪强度，锚固体(即钻孔)直径dh取0.15m，锚固段结构类型设为圆柱型钻孔。下滑力、锚固力、锚固体设计力如表1所示。表1锚固力、锚固体设计计算锚固力计算锚