预应力锚索桩板墙在高等级公路中的应用

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1、预应力锚索桩板墙在高等级公路中的应用　　1、工程概况　　个旧～冷墩二级公路K22+336～K22+520段预应力锚索桩板墙工程位于个旧市保和乡政府驻地以北沟谷地带。该路段地形横坡陡峻，坡脚局部形成陡壁。先后组织有关的专家和工程技术人员对该段工程进行了多次现场勘察，先后提出了调整平面线形、采用桥梁跨越等多种方案比选，但均因地形、地质及工程造价高、施工工期长等因素，无法实施。最后在详细研究工程地质状况和认真分析勘察资料的基础上，本着“技术可行、经济合理”和“一次处治、不留后患”的原则，提出了预应力锚索桩板墙支挡、锚杆框格梁防护等综合处治措施

2、。　　2、工程地质水文条件　　地形、地貌　　K22+336～K22+520段位于深切河谷谷坡坡脚地带，与河床高差20～55米，路线纵向与斜坡走向一致。该段地形横坡十分陡峻，K22+336～K22+375段地形横坡50～55度，路中线右侧10～25米为70～80度陡坎，陡坎高度15～20米。坡脚处于河流凹岸侧向冲刷地段。K22+375～K22+430段地形横坡60～70度，路中线右侧3～8米为60～80度陡坡，因坡脚处于河流凹岸侧向冲刷而形成2～6米高的陡壁。K22+430～K22+520段地形横坡45～55度，右侧坡脚局部形成陡壁。　　

3、地层岩性　　K22+336～K22+520段处于河谷谷坡坡脚地带，根据钻孔揭露，该段覆盖层主要为坡洪积碎石土、亚粘土及下伏板岩、灰岩等，表层为0～米最近堆积的碎石土和粘土。　　水文地质　　该段路线位于普洒河下游区，主要穿越中三迭统法郎组泥灰岩、页岩、板岩，分布区节理裂隙发育，此类地层降水入渗系数较高，地表迳流系数一般可达～以内。具有纵坡比降大，水流速度快携砂能力强，对岸坡冲刷剧烈等特点。　　地震烈度　　该段路线所经区域的地震烈度从国家地震局和建设部1992年颁布实施的《中国地震烈度区划图》中查得，该地区地震烈度为Ⅶ度区。　　3、边坡稳定

4、性分析　　设计原则　　由于该段路基地面横坡陡峻，常规的挡墙和边坡设计无法解决，若采用桥梁通过，工程造价高，施工工期长。本着节约工程投资，缩短施工工期，减少工程隐患，增加工程安全性等方面因素，设计中采用预应力锚索桩板墙的设计形式：墙后的侧向土压力作用于挡土板，并通过挡土板传递给肋柱，再由肋柱传递给预应力锚索，由预应力锚索与周围地层的锚固力形成平衡。　　理论分析　　依据土体极限平衡原理，采用单元分析法，考察此单元体在其自身条件下保持稳定所需的条件。具体做法是在该坡体上任意取一长、宽、高均为1米的土块，假定取消周围约束。根据土体物理性能指标取

5、值为：C=10Kpa，Φ=°，r=17KN/m3。地质模型如右：　　由极限平衡理论：m=抗滑力/下滑力=/Wsinθ　　令m=1→θ=°　　因此，从理论上讲，当坡角为°时，土体处于临界平衡状态，坡角大于°时，土体处于不稳定状态。根据地质资料，除上坡体K22+段坡角为°，下坡体K22+段坡角为68°，其余断面坡角均小于°，即上、下坡体从理论上说是基本稳定的。　　综合处治方案　　肋柱　　⑴布置原则　　根据实际地形和地质水文状况揭示，地层经受了强烈的挤压，岩体产状变化大，层理、节理发育，岩体间粘结力低，为防止岩体产生层间滑动，对此坡体采用预应

6、力锚索加承载墩先对不稳坡体进行防护，再用预应力筋对填土及动载引起的土体侧压力进行肋柱的加固。该段路基采用上、下两排肋柱错开布置的形式进行设计，上、下排肋柱之间采用30厘米的浆砌片石进行封闭。上排肋柱共计42根，总长米，其中第14号肋柱高度为米，埋深米；下排肋柱共计43根，总长米，其中第16号肋柱高度为米，埋深米。上、下排肋柱根据高度和地质状况分别采用×米、×米矩形断面并带企口，以便安装预制挡土板，肋柱间距为4米，根据高度不同分为六种形式(见下表所示)，其埋深则按地质资料具体确定。　　肋柱尺寸表　　编号肋柱形式截面尺寸肋柱高度锚点个数　　

7、1A型肋柱×米H≥4米　　2B型肋柱×米4＜H≤8米1　　3C型肋柱×米8＜H≤12米2　　4D型肋柱×米12＜H≤16米3　　5E型肋柱×米16＜H≤20米4　　6F型肋柱×米20＜H≤24米5　　⑵计算分析　　墙背土压力按库仑土压力计算，结构计算根据肋柱的埋深和工程地质水文状况，肋柱按一端固结或铰支，另一端自由的超静定连续梁进行计算，根据计算确定的内力，按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》对肋柱和挡土板进行配筋，确定预应力锚索钢绞线的根数和预应力张拉吨位。现将F型肋柱的计算如下：　　①将车辆荷载置换为等代土柱高，按库仑土压

8、力计算墙背土压力；　　②用力矩分配法，解得个点弯矩和剪力；　　③根据计算得到的内力，对肋柱进行配筋；　　④根据计算得到的内力，确定预应力锚索钢绞线的根数和预应力张拉吨位。　　挡土板　　⑴布置原则　　挡土板根