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錨桿框架梁在挖方高邊坡防護(hù)中的應(yīng)用

文檔作者：蘇憶文檔來源：中鐵第一勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2022年12月13日
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104
鐵道建筑
Railway Engineering
文章編號：1003—1995(2012)09．0104．03
錨桿框架梁在挖方高邊坡防護(hù)中的應(yīng)用
蘇 憶
(中鐵第一勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，陜西西安710043)
摘要：挖方高邊坡防護(hù)的設(shè)計既要做到保證邊坡穩(wěn)定、安全，又要做到經(jīng)濟(jì)、美觀。本文結(jié)合成渝高速公
路復(fù)線重慶段的工程實踐，詳細(xì)闡述了挖方高邊坡錨桿框架梁防護(hù)的設(shè)計、施工技術(shù)要求及施工注意事
項。該防護(hù)措施具有節(jié)省工程材料，工程造價低的特點(diǎn)；具有邊坡綠化效果好的特點(diǎn)，能充分體現(xiàn)低碳
環(huán)保設(shè)計理念；具有隨機(jī)補(bǔ)強(qiáng)、隨機(jī)優(yōu)化的特點(diǎn)，利于對挖方高邊坡進(jìn)行信息化動態(tài)設(shè)計，可在今后類似
的高速公路項目中推廣應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：錨桿 架梁 邊坡 防護(hù)
中圖分類號：U213．1 57 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10．3969／j．issn．1003—1995．2012．09．31
隨著國家基礎(chǔ)建設(shè)的迅速發(fā)展，山區(qū)新建的高速
公路不斷增加。由于山區(qū)地形起伏較大，高填深挖不
可避免，出現(xiàn)挖方高邊坡在山區(qū)高速公路建設(shè)中十分
普遍。工程實踐表明，由于未采取有效的防護(hù)措施或
者采取的防護(hù)措施不當(dāng)，挖方高邊坡時常會出現(xiàn)溜坍、
滑塌、落石甚至滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，是高速公路路基病害
易發(fā)段落，這對高速公路工程的建設(shè)和正常運(yùn)營造成
了一定的不良影響。另外，高速公路是個帶狀工程，挖
方高邊坡面積大，防護(hù)措施是否經(jīng)濟(jì)合理對工程投資
影響較大。因此，合理的挖方邊坡防護(hù)措施對高速公
路建設(shè)項目的工程投資規(guī)模影響比較大。同時，隨著
國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高速公路建設(shè)對綠化及充分體
現(xiàn)低碳環(huán)保理念的要求也越來越高。因此，挖方高邊
坡防護(hù)的設(shè)計既要做到保證邊坡穩(wěn)定、安全，又要做到
經(jīng)濟(jì)、美觀。本文結(jié)合成渝高速公路復(fù)線重慶段的實
際工程實踐，詳細(xì)闡述了挖方高邊坡錨桿框架梁防護(hù)
的特點(diǎn)及錨桿框架梁防護(hù)的設(shè)計及施工技術(shù)要求。
1 工程地質(zhì)條件
成渝高速公路復(fù)線重慶段按雙向六車道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行
建設(shè)，路基寬度34．5 m，設(shè)計速度120 km／h。項目所
在區(qū)域地貌以低山丘陵地貌為主，地形起伏較大，沿線
高填深挖路基分布比較多。
本項目高挖方邊坡巖體主要以侏羅系下統(tǒng)珍珠沖
組泥巖、砂巖為主，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，其中砂巖
收稿日期：2012—03-09；修回日期：2012—06—05
作者簡介：蘇憶(1978一)，男，上海人，工程師。
屬較軟巖，泥巖屬極軟巖。砂巖及泥巖均具有易風(fēng)化、
易崩塌、對水敏感等工程特性。因此，路塹邊坡開挖
時，易產(chǎn)生崩塌、垮落等現(xiàn)象。邊坡成型后，在長期風(fēng)
化、降雨作用及人工活動等的影響下，邊坡易產(chǎn)生局部
塌落、掉塊等失穩(wěn)現(xiàn)象，甚至?xí)霈F(xiàn)大范圍的淺層溜坍
等病害。
2 錨桿框架梁防護(hù)的特點(diǎn)
錨桿框架梁防護(hù)是近年來發(fā)展起來的一種新型防
護(hù)形式，具有如下幾個特點(diǎn)：
1)節(jié)省工程材料，工程造價低。由于該防護(hù)形式
中錨桿的使用對加固土層起到加筋作用，同時通過錨
桿使框架梁結(jié)構(gòu)與地層連鎖在一起，形成一種共同作
用體系，增強(qiáng)了地層的強(qiáng)度，改善了地層的力學(xué)性能，
能有效地調(diào)用和提高巖土自身強(qiáng)度和自穩(wěn)能力¨ ，可
大大減少坡面防護(hù)的圬工數(shù)量，具有節(jié)省工程材料，工
程造價低的特點(diǎn)。
2)邊坡綠化效果好，充分體現(xiàn)了低碳環(huán)保的設(shè)計
理念。由于該防護(hù)形式盡可能地減少了圬工防護(hù)的工
程數(shù)量，而且可以采用掛三維噴播植草或掛雙網(wǎng)噴有
機(jī)基材等形式對框架內(nèi)挖方邊坡進(jìn)行充分的綠化，具
有邊坡整體綠化效果好的特點(diǎn)。能使挖方邊坡達(dá)到與
周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，保持生態(tài)環(huán)境相對平衡，美化公路、
改善行車條件的效果，充分體現(xiàn)了低碳環(huán)保的設(shè)計
理念。
3)具有隨機(jī)補(bǔ)強(qiáng)、隨機(jī)優(yōu)化的特點(diǎn)，利于對挖方
高邊坡進(jìn)行信息化動態(tài)設(shè)計 ，使挖方高邊坡防護(hù)措
施更為經(jīng)濟(jì)合理。
2012年第9期 錨桿框架梁在挖方高邊坡防護(hù)中的應(yīng)用 105
由于挖方高邊坡是個帶狀工程，分布廣、范圍長，
在勘察和設(shè)計階段對挖方高邊坡巖土體的認(rèn)識是有限
的?；谟邢薜男畔⑻岢龅姆雷o(hù)工程設(shè)計不可能十分
精確合理，而隨著施工開挖的逐步進(jìn)行，真實的工程地
質(zhì)條件逐步擺在面前。因此，在施工過程中根據(jù)邊坡
開挖揭示的地質(zhì)情況，及時進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，能使設(shè)計更
為合理。錨桿框架梁防護(hù)可采用邊開挖邊防護(hù)的方式
進(jìn)行，并可以根據(jù)開挖揭示的地質(zhì)情況及時調(diào)整錨桿
長度或框架尺寸，具有隨機(jī)補(bǔ)強(qiáng)、隨機(jī)優(yōu)化的特點(diǎn)，有
利于對挖方高邊坡進(jìn)行信息化動態(tài)設(shè)計，使高挖方邊
坡防護(hù)措施更為經(jīng)濟(jì)合理。
下文結(jié)合成渝高速公路復(fù)線重慶段的工程實踐，
詳細(xì)闡述了挖方高邊坡錨桿框架梁防護(hù)的設(shè)計、施工
技術(shù)要求及施工注意事項。
3 錨桿框架梁設(shè)計
挖方高邊坡錨桿框架梁防護(hù)設(shè)計按如下的設(shè)計原
則進(jìn)行：首先仔細(xì)研究每個深挖方段落的地勘資料，并
根據(jù)巖土體的工程特性、風(fēng)化程度、完整程度，主要結(jié)
構(gòu)面的特征及組合關(guān)系，工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件等
因素確定合理的挖方邊坡坡率，然后采用赤平投影分
析對每個挖方邊坡的整體穩(wěn)定性做出定性的判斷。邊
坡穩(wěn)定性定性分析結(jié)果有如下五種情況：a最穩(wěn)定的；
b穩(wěn)定的；c較穩(wěn)定的；d較不穩(wěn)定的；e不穩(wěn)定的 。
對于分析結(jié)果為a、b、c三種情況的挖方邊坡，錨桿框
架梁防護(hù)設(shè)計時可只考慮淺層防護(hù)，以防止坡面出現(xiàn)
塌落、掉塊及局部溜坍等病害的發(fā)生。對于分析結(jié)果
為d或e的挖方邊坡，在進(jìn)行錨桿框架梁防護(hù)設(shè)計時
還應(yīng)進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性計算分析，并應(yīng)根據(jù)穩(wěn)定性分析
計算確定錨桿長度。
3．1 錨桿設(shè)計
1)錨桿采用全長粘結(jié)性錨桿 ，桿體材料采用
HRB335鋼筋，錨桿按軸心受拉構(gòu)件設(shè)計，其所需錨筋
面積，按式(1)計算：
A = ㈩
式中A —— 普通鋼筋的截面面積(Ill )；
K—— 荷載安全系數(shù)，采用2．0；
Ⅳ —— 錨桿軸向拉力設(shè)計值(kN)；
— — 普通鋼筋的抗拉設(shè)計強(qiáng)度(kPa)。
2)錨桿長度確定
對于邊坡整體穩(wěn)定，無不利結(jié)構(gòu)面，只需考慮淺層
穩(wěn)定的挖方高邊坡，錨桿長度采用4．0 m，錨孔直徑采
用50 mm，錨桿采用單根+18鋼筋。
對于邊坡較不穩(wěn)定或不穩(wěn)定的挖方高邊坡，錨桿
長度根據(jù)邊坡穩(wěn)定性計算分析確定，計算時錨桿有效
錨固端長度不宜小于2．0 m。設(shè)計時采用的不同長度
錨桿的設(shè)計抗拔力，采取的錨孔直徑及錨桿材料詳見
表1。
表1 錨桿設(shè)計一覽表
3)錨桿采用彎筋掛接格子梁主筋的方式與格子
梁連接，錨桿長度>4．0 m時，應(yīng)設(shè)置定位器，定位器
采用 6．5鋼筋彎制，并點(diǎn)焊于錨桿主筋上，定位器設(shè)
置問距1．5 m。
4)錨桿錨固體采用M30水泥砂漿灌注。
3．2 框架梁設(shè)計
1)框架梁單元形狀采用矩形，梁單元尺寸采用
3．0 m×3．0 m，錨桿布置在框架梁節(jié)點(diǎn)位置。具體布
置形式如圖1所示。
圖1 錨桿框架梁坡面布置(單位：cm)
2)框架梁截面形式采用矩形截面，框架梁內(nèi)彎
矩、剪力按連續(xù)梁計算。梁結(jié)構(gòu)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混
凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GBJ10)計算，荷載分項系數(shù)取
1．3，附加安全系數(shù)取1．23。
3)通過計算確定框架梁截面尺寸采用0．2 m×
0．2 m，0．3 m×0．4 m兩種形式。其中0．2 m×0．2 rn
截面框架梁用于邊坡整體穩(wěn)定，只需進(jìn)行淺層防護(hù)的
挖方邊坡；0．3 m×0．4 m截面框架梁用于比較不穩(wěn)定
或不穩(wěn)定挖方邊坡的防護(hù)。
4)梁內(nèi)主筋通長布置，主筋采用HRB335鋼筋，其
中0．2 m X 0．2 m框架梁內(nèi)配有5根+16鋼筋；0．3 m
×0．4 m框架梁內(nèi)配有6根+16鋼筋。鋼筋保護(hù)層厚
鐵道建筑
度不小于50 mm。
5)框架梁采用C25混凝土澆筑，橫梁每10～15 m
設(shè)一道伸縮縫，縫寬2 cm，縫內(nèi)填塞瀝青麻絮。
6)截面尺寸為0．2 ITI×0．2 m框架梁底嵌入坡面
巖體內(nèi)深度不宜小于0．10 m，截面尺寸為0．3 m×0．4
m框架梁底嵌入坡面巖體內(nèi)深度不宜小于0．15 m。
4 錨桿框架梁防護(hù)施工技術(shù)要求
4．1 錨桿施工
錨桿施工前應(yīng)按土建技術(shù)規(guī)范清坡，然后按綠化
技術(shù)要求進(jìn)行人工修坡，修坡后坡面整體應(yīng)平整、自
然。每個大框架內(nèi)坡面起伏不宜超過15 cm。錨桿的
施工應(yīng)遵守下列規(guī)定：
1)應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求，定出孔位，做出標(biāo)記。錨桿
孔距的允許偏差為5 cm，錨桿孔深允許偏差為5 cm，
錨桿孔徑應(yīng)符合設(shè)計要求。對于碎石土層、泥巖、頁巖
錨桿孔，應(yīng)采用干鉆，嚴(yán)禁孔內(nèi)積水。
2)錨桿安裝前應(yīng)作好下列檢查工作：錨桿原材料
型號、規(guī)格、品種，以及錨桿各部件質(zhì)量和技術(shù)性能應(yīng)
符合設(shè)計要求，錨桿使用前應(yīng)平直、除銹、除油。錨桿
孔位、孔徑、深度及布置形式應(yīng)符合設(shè)計要求。
3)砂漿配合比應(yīng)符合下列要求：宜采用中細(xì)砂，
粒徑不應(yīng)大干2．5 mm，使用前應(yīng)過篩。砂漿強(qiáng)度應(yīng)滿
足設(shè)計要求。
4)砂漿應(yīng)拌和均勻，隨拌隨用，一次拌合的砂漿
應(yīng)在初凝前用完，并嚴(yán)防石塊、雜物混入。
5)注漿作業(yè)應(yīng)遵守下列規(guī)定：注漿開始或中途停
止超過30 min時，應(yīng)用水或稀水泥漿潤滑注漿罐及其
管路。注漿時，注漿管應(yīng)插至孑L底，采用翻漿法注漿，
確保注漿管埋入砂漿的長度不小于1．0 m。隨砂漿的
注入緩慢勻速抽拔注漿管，直至孔口砂漿溢出后，方能
全部拔出注漿管。若發(fā)現(xiàn)溶槽、溶穴或裂隙漏漿時，可
采用間歇性注漿，確保錨桿孔中砂漿飽滿、密實。
6)錨桿試驗要求：各邊坡必須取各種類型錨桿總
數(shù)的3％且不得少于3根進(jìn)行現(xiàn)場試驗。
4．2 框架梁施工
框架梁施工應(yīng)在錨桿施工后進(jìn)行，框架梁施工應(yīng)
遵循如下規(guī)定：框架梁施工應(yīng)在坡面上人工開槽，然后
在槽中立模、安裝鋼筋，經(jīng)監(jiān)理驗收合格后現(xiàn)澆混凝土
框架，并應(yīng)保證整個框架梁頂面平順、自然，框架梁截
面尺寸不得小于設(shè)計值。
4．3 施工注意事項
1)在挖方高邊坡錨桿框架梁施工前，應(yīng)對各個邊
坡地質(zhì)情況進(jìn)行現(xiàn)場核實，對巖體破碎、可能存在失穩(wěn)
邊坡而在設(shè)計中沒有進(jìn)行特殊設(shè)計的邊坡，應(yīng)及時進(jìn)
行現(xiàn)場優(yōu)化設(shè)計。
2)邊坡應(yīng)采用自上而下分階段邊開挖、邊防護(hù)的
施工原則。
3)挖方高邊坡施工過程中應(yīng)進(jìn)行施工監(jiān)測，獲取
開挖揭示的工程地質(zhì)信息、變形信息、施工技術(shù)信息
等，并對獲取的信息進(jìn)行及時整理分析，據(jù)此以進(jìn)行現(xiàn)
場優(yōu)化設(shè)計。
5 結(jié)語
針對泥巖、砂巖易風(fēng)化、易崩塌、對水敏感等工程
特性及泥巖、砂巖挖方高邊坡易產(chǎn)生崩塌、垮落、淺層
坍塌等病害的現(xiàn)象，設(shè)計采用了錨桿框架梁防護(hù)措施，
以確保邊坡穩(wěn)定及施工安全。成渝高速公路復(fù)線重慶
段挖方高邊坡防護(hù)施工已完成，并經(jīng)受了一個雨季的
考驗，挖方邊坡整體穩(wěn)定，取得了良好的防護(hù)加固效
果。另外，通過施工過程中的信息化動態(tài)設(shè)計，對開挖
后邊坡巖體較破碎，易發(fā)生大塊楔形體滑落區(qū)段的邊
坡，增加錨桿長度，確保了施工安全及邊坡穩(wěn)定。同時
也通過優(yōu)化設(shè)計，將邊坡巖體比較完整、邊坡整體穩(wěn)定
段落的長錨桿進(jìn)行了變更設(shè)計，縮短了錨桿長度。通
過優(yōu)化設(shè)計，較施工圖設(shè)計減少錨桿約2萬多延米，充
分體現(xiàn)了錨桿框架梁防護(hù)隨機(jī)補(bǔ)強(qiáng)、隨機(jī)優(yōu)化的特點(diǎn)。
錨桿框架梁防護(hù)是一種切實可行的挖方高邊坡防
護(hù)措施，具有節(jié)省工程材料、工程造價低、邊坡綠化效
果好的特點(diǎn)，能充分體現(xiàn)低碳環(huán)保設(shè)計理念；具有隨機(jī)
補(bǔ)強(qiáng)、隨機(jī)優(yōu)化的特點(diǎn)，利于對挖方高邊坡進(jìn)行信息化
動態(tài)設(shè)計?？稍诮窈箢愃频母咚俟讽椖恐型茝V應(yīng)
用，以發(fā)揮出更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]閆莫明．巖土錨固手冊[M]．北京：人民交通出版社，2004．
[2]中華人民共和國交通部．JTG D30-2004 公路路基設(shè)計規(guī)
范[s]．北京：人民交通出版社，2004．
[3]中鐵第一勘察設(shè)計院．鐵路工程地質(zhì)手冊[M]．北京：中國
鐵道出版社，1999．
[4]熊保林，王希良，路春嬌．高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索格子梁加固系
統(tǒng)三維有限元分析[J]．鐵道建筑，2010(2)：67—7O．
[5]中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會．CECS 22—2005 巖土錨桿
(索)技術(shù)規(guī)程[S]．北京：中國計劃出版社，2005．
(責(zé)任審編趙其文)

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