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桩锚支护在路基边坡防护中的应用研究

文档作者：周惠文档来源：湖南省交通规划勘察设计院		点击数：	更新时间： 2022年12月13日
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第39卷，第4期
2 0 1 4年8月
公 路 工 程
Highway Engineering
Vo1．39，No．4
Aug． ，2 0 1 4
桩锚支护在路基边坡防护中的应用研究
周 惠
(湖南省交通规划勘察设计院，湖南长沙410008)
[摘要]永吉高速公路K7+314～K7+334段路基紧邻高压电塔，路基放坡开挖势必影响电塔的稳定。采用
了桩锚支护结构对路基边坡进行防护，减小了开挖量。用理正5．3进行了计算，结果表明桩锚支护结构及电塔是
安全的。
[关键词】路基；放坡；电塔；桩锚支护；稳定
[中图分类号]U 418．5 2 [文献标识码]A [文章编号】1674—0610(2014)04～0191—03
The Application Research about Pile Anchor Supporting in
Subgrade Slope Protection
ZHOU Hui
(Hunan Provincial Communications Planning，Survey＆ Desion Institure，Changsha，Hunan 4 1 0008，
China)
[Abstract]The YounJi highway near high voltage towers in K7+3 1 4～K7+334 section，the slope
excavation of subgrade will influence the stability of the pylon．In this article，the pile anchor supporting
structure is used to protect subgrade slope，which can reduce the excavated volume．Lizheng 5．3 is used
to calculate，the results show that the pile anchor supporting structure and the towers are safe．
[Key words]subgrade；slope；pylon；the pile anchor supporting；stable
1 工程概况及存在的问题
湖南省永顺至吉首高速公路K7+314～K7+
334段为路基，本段地层从上到下依次为；① 全风
化页岩；② 强风化页岩；③ 中风化页岩。页岩属于
硬质岩石，一般都要进行爆破开挖，且页岩遇水就软
化，从而丧失自稳能力。本段路基离高压电塔只有
29 m，如图1所示，本段路基如果按正常的1：0．75
进行放坡的话，放坡高度达27 m，坡顶距离电塔只
有7 m，这将严重影响电塔的稳定。路基放坡开挖
之后，需要对路基边坡进行防护，倘若防护工程设计
不合理或施做不到位的话，将会引起高压电塔产生
位移，从而进一步影响电塔的稳定。
2 本段路基设计
签于本段路基处在页岩之中，且离高压电塔较
近，如果放坡开挖的话，必然会影响电塔的稳定；采
用桩锚支护结构对边坡进行防护，能减少开挖量，见
图1 路基放坡
Figure 1 The slope of subgrade
图2所示。桩锚支护结构将排桩和预应力锚索结合
在一起，刚度大、变形相对较小，桩锚支护体系的特
点为：
① 提供开阔的施工空间，极大地方便土方开挖
和主体结构施工。锚杆施工机械及设备的作业空间
不大，适合各种地形及场地；
② 对岩土体的扰动小，在地层开挖后，能立即
提供抗力，且可提供预应力，控制变形发展；
[收稿日期]2013—10—09
¨乍者简介】周 惠(1983一)，男，湖南长沙人，工程师，主要从事隧道与地下工程方面的设计研究工作。
l92 公路工程 39卷
图2 桩锚防护
Figure 2 Pile anchor protection
③ 锚杆的作用部位、方向、间距、密度和施工时
间可以根据需要灵活调整；
④ 锚杆的抗拔力可通过试验来确定，可保证设
计有足够的安全度；
K7+314～K7+334段采用 l 000 mm的钻孔
灌注桩支挡，纵向桩心间距130 cm，桩身采用C30
混凝土浇注，受力钢筋采用HRB335钢筋，桩长25
m，深人围岩底部为6 m。桩顶设置80 cm×100 cm
钢筋混凝土冠梁，桩身采用5道预应力锚索锚固，锚
索长度及配筋情况见表1所示，锚索间距及预加力
见表2所示。
表1 锚索配筋
Table 1 Anchor cable reinforcement
3 路基支挡结构计算
为了确保K7+3l4一K7+334段路基支挡结构
的稳定性，同时不对高压电塔产生安全影响，采用理
正深基坑5．3计算软件进行本段基坑结构计算，计
算模型见图3，土压力模型见图4，高压电塔采用地
面超载进行简化，见表3所示。计算内容有：① 采
用弹性法和经典法土压力模型，计算钻孔桩的内力
图3 计算模型
A model for the calculation
矩形分布
(a)弹性法土压力模型
“规程”
(h一)经典法土压力模型
图4 土压力计算模式
Figure 4 Soil pressure calculation model
表3 电塔超载
Table 3 Pylon overload
及位移，计算结果见图5和表4，锚索计算内力如表
5所示；② 地表沉降计算，计算结果见图6；③ 基坑
整体稳定性验算，整体验算简图见图7；④抗倾覆稳
定计算，得出抗倾覆安全系数。为了节约篇幅，略去
一些常见的计算公式。
第4期 周 惠：桩锚支护在路基边坡防护中的应用研究 193
— 360 0 360 -25 一l3 0 l3 25
20
30
33．00 33
土压力／(kN·m—I】
(一231．83)⋯ (299．88)
(一327．43)⋯ (218．20)
2
位移／mm
(一23．13)⋯ (4．96)
(o．o)⋯ (o．o)
l300 —650 0 650 l300 —620—3l0 0 3l0 620
10．00
20
30
33．0O
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33
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：一
弯矩／(kN·m) 剪力，kN
(一1190．46)⋯ (274．11) (一465．05)一(561．33)
(一724．78)⋯ (1106．34) (一438．88)一(461．75)
— — 弹性法的数值 ___经典法的数值
图5 钻孔桩内力及位移
Figure 4 The internal force and displacement of Bored piles
表4 钻孔桩内力表
Table 4 The internal force of Bored piles
经典法计算值 内力设计值 内力实用值
支锚道号 锚杆最大内力／kN 锚杆内力／kN
弹性法 经典法 设计值 实用值
① 从图5和表4可以看出：钻孔桩最大弯矩、
最大剪力都比内力设计值小，钻孔桩是安全的。从
表5中可以看出锚索计算内力比设计值小，表明锚
索是安全的；
② 从图6地表沉降中可以看出：电塔在安全范
离坑边距离／m
0 2 4 6 8 l0 l2 l4 l6 l8 20 22 24
图6 地表沉降位移
Figure 6 The displacement of su~ace subsidence
-
3 2 ．24． ．／ ／ ⋯ ⋯
／
／
／
＼
r=20 0
c=44 0
=24
图7 整体稳定验算简图
Figure 7 Cheekion of overall stability
围之内；
③ 根据图7，计算方法：瑞典条分法，应力状态：
总应力法，条分法中的土条宽度：0．40 m，滑裂面数
据：圆弧半径R=30．418 m，圆心坐标X=一3．281
m，圆心坐标Y=24．115 m。
整体稳定安全系数K =1．486>1．30，满足规
范要求。
④ 抗倾覆安全系数K = ／M。，其中M。为主
动土压力对桩底的弯矩， 为被动土压力及支点力
对桩底的弯矩，对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚
索的锚固力和抗拉力的较小值，见表6。锚固力计
算依据锚杆实际锚固长度计算。
表6 锚索锚固力及拉拔力
Table 6 Anchor cable anchoring force and drawing force
经计算得出： =4 =
1．324≥1．20，满足规范要求。
(下转第210页)
O ∞ ∞
目g、咖进蛙
N—N N—N N—N N—N N —N
k —k k —k k —k k —k k —k
48 —0 O● 一45 3 ——24 89 —一5l 37 —一0
8l● 一 0 03l —一 5 34 —23 578 ——246 59O —一5Rl
00．n00．寸 00．0n 舯，¨ ”4
210 公路工程 39卷
大位移为1．3 mm，方案2桥桩最大位移为2．1 mm，
从整体上看前者支护型式的位移要比后者支护型式
的位移小，可以看出挖孔桩+横撑支护型式能更好
地控制基坑的变形。
3．4 方案的确定
从以上分析可以看出：方案1桥桩位移、基坑
位移都比方案2要小一些，因此可得出在控制桥桩
及基坑变形等方面方案1要优于方案2；另外从施
工角度来考虑，方案1中水平横撑可能会影响主体
结构施工，方案2在破碎的全一强风化板岩中锚索
钻孔容易造成塌孔，而在岩质较硬的中风化板岩中
钻孔速度慢，且方案2在桥桩处不利于锚索施工；从
造价上来考虑，方案1中水平钢管横撑能回收，而方
案2中的锚索不能回收，因此方案1的造价要比方
案2低。从以上分析，综合各个方面进行考虑，最终
确定本段基坑的支护型式为挖孔桩+横撑支护。
4 结论
本文探讨了在紧邻桥桩的情况下基坑的支护型
式，对挖孔桩+横撑、桩锚等两种支护型式进行必
选，并对两种支护型式下基坑开挖进行数值模拟，重
点探讨了两种支护型式下桥桩位移、基坑位移。主
要结论有：
① 通过计算，得出在挖孑L桩+横撑支护型式
下，桥桩桩顶的最大水平位移为3．3 mm，基坑最大
水平位移为1．3 mm；在桩锚支护型式下，桥桩桩顶
的最大水平位移为11 mm，基坑最大水平位移为
2．1 mm。可以看出挖孔桩+横撑支护型式能更好
地控制桥桩与基坑的变形。
② 从施工角度看，挖孔桩+横撑支护在整体上
也要优于桩锚支护，另外从造价角度看，前者也要比
后者低。综合各个方面进行考虑，最终确定本段基
坑的支护型式为挖孔桩+横撑支护。
[参考文献]
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(上接第193页)
4 结论
在那些紧邻建筑物的路基工程边坡防护的设计
除了要保证自身的安全，且不能对旁边的建筑带来
损害。本文探讨了永顺至吉首高速公路K7+3l4一
K7+334段路基边坡防护设计、结构安全验算等，得
出如下结论：
桩锚支护能控制路基边坡地层的变形，减小边
坡工程的开挖量，同时减少对周边建筑物的影响；在
桩锚支护结构设计过程中，采用理正深基坑5．3计
算软件进行本段基坑结构进行计算，得出钻孔桩内
力及位移、地表沉降、基坑整体稳定性、抗倾覆等均
满足要求。
[参考文献]
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