錨固樁跳樁防護(hù)施工對高邊坡的影響

唐雙林

（中鐵十一局集團(tuán)?第五工程有限公司，重慶??400037）

錨固樁跳樁防護(hù)施工對高邊坡的影響

唐雙林

（中鐵十一局集團(tuán)?第五工程有限公司，重慶??400037）

某橋墩臺樁基處于順層巖體并為高邊坡，由于工期限制，采用樁基與邊坡加固共同施工的錨固樁跳樁防護(hù)施工方案。因為施工工序?qū)е赂哌吰率芰顟B(tài)不同，結(jié)合有限元分析，得到在正常工況、錨索+奇數(shù)錨固樁加固邊坡、坡面刷坡及承臺開挖3種工況下，邊坡穩(wěn)定系數(shù)及水平方向位移。根據(jù)現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)分析，采用錨固樁跳樁防護(hù)施工方案不但能保證順層高邊坡穩(wěn)定性，同時可有效縮短工期，取得良好效果。

高邊坡；變形監(jiān)測；預(yù)應(yīng)力錨索；錨固樁加固；跳樁防護(hù)

1 工程概況

某橋址位于河谷呈“U”形，落差達(dá)80.7?m，山體陡立，墩側(cè)山體坡度達(dá)25°～40°。整個橋墩所處的山體均有順層情況，承臺處地表揭露有4層較厚的順層，厚層中間夾有薄層黃泥填充，層間粘結(jié)力差，擾動后易滑塌。施工時為加快施工進(jìn)度，提早進(jìn)入承臺施工，采用樁基與邊坡加固共同施工的錨固樁跳樁防護(hù)施工方案。研究該方案在不同工況下的邊坡穩(wěn)定系數(shù)及水平方向位移，以保障施工現(xiàn)場的安全。

2 施工方案

由于承臺基坑開挖對整個山體順層擾動較大，所以確定錨固樁樁頂邊坡與塹頂邊坡順層加固方案為：采用錨索與縱梁相結(jié)合的方式，每孔錨索8束；錨固樁樁基錨固深度10?m，共10根（見圖1）。

因坡面防護(hù)施工受地形限制較大，施工風(fēng)險較高，機(jī)械化利用程度低，綜合考慮后采用先對順層進(jìn)行錨索施工，然后施作奇數(shù)錨固樁，施工完畢后立即進(jìn)行承臺開挖，偶數(shù)錨固樁與墩身同時施工的跳樁防護(hù)施工方案。奇、偶數(shù)錨固樁示意見圖2。

錨固樁跳樁防護(hù)施工方案施工順序為：（1）順層錨索施工；（2）奇數(shù)錨固樁施工；（3）坡面刷坡及承臺開挖；（4）主墩樁基與偶數(shù)錨固樁施工。

3 邊坡穩(wěn)定計算

根據(jù)施工順序建模，由于主墩樁基與偶數(shù)錨固樁施工（順序（4））是在坡面刷坡及承臺開挖（順序（3））滿足要求的情況下進(jìn)行的，故模擬建模時不考慮順序（4）。

圖1 邊坡加固立面

3.1 強(qiáng)度折減法

強(qiáng)度折減法在計算最小安全系數(shù)時，認(rèn)為邊坡的彈性模量E和泊松比ν不變，將粘聚力c和內(nèi)摩擦角φ按式（1）逐漸減小，直到計算發(fā)散為止，將發(fā)散時的Fs作為最小安全系數(shù)。在計算邊坡的安全系數(shù)時，首先關(guān)注邊坡上任意單元的高斯點A，并將該點的應(yīng)力狀態(tài)用莫爾圓表現(xiàn)[1]（見圖3）。

圖2 奇、偶數(shù)錨固樁示意圖

3.2 計算模型

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，計算3種施工工況，即：正常工況（工況1，模擬施工順序（1））、錨索+奇數(shù)錨固樁加固邊坡（工況2，模擬施工順序（2））、坡面刷坡及承臺開挖（工況3，模擬施工順序（3）），利用Midas?GTS?NX軟件進(jìn)行計算。

為避免邊界范圍對有限元計算精度的影響，采用鄭穎人等[2]建議的計算范圍：當(dāng)坡腳左端邊界距離為坡高的1.5倍，坡頂?shù)接叶诉吔缇嚯x為坡高的2.5倍，且上下邊界總高不低于2倍坡高時，計算精度較為理想。

采用6面體實體單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分，共有59?079個單元，34?619個節(jié)點，模型底部全約束（見圖4）。

3.3 計算參數(shù)

整體模型計算物理參數(shù)見表1。

3.4 計算結(jié)果

橋墩坡面山體在3種工況下的穩(wěn)定系數(shù)、水平方向位移（對34?619個節(jié)點進(jìn)行分析，提取最大、最小位移）計算結(jié)果見表2。

計算表明：2#橋墩坡面山體在正常工況下，原始邊坡的穩(wěn)定系數(shù)1.02不能滿足要求；在使用錨索+奇數(shù)號錨固樁加固邊坡后穩(wěn)定系數(shù)達(dá)到1.75；坡面刷坡及承臺開挖穩(wěn)定系數(shù)為1.28，滿足規(guī)范要求，錨固樁跳樁防護(hù)施工方案可行。

圖3 強(qiáng)度折減法示意圖

圖4 有限元模型

表1 整體模型計算物理參數(shù)

表2 3種工況下穩(wěn)定系數(shù)、水平方向位移

4 現(xiàn)場監(jiān)測

4.1 測點布置

根據(jù)工況3理論計算結(jié)果可知（見圖5），水平方向最大位移發(fā)生在奇數(shù)號錨固樁之間的邊坡位置處，且最大值在3#、5#錨固樁間，監(jiān)測時重點對該位置進(jìn)行布點監(jiān)測[3-5]。3#、5#錨固樁間布置21個測點，測點編號為1#—21#（見圖6）。

4.2 監(jiān)測結(jié)果

監(jiān)測結(jié)果表明：7#測點為水平最大值，其值為1.9?mm，該點與理論計算工況3中水平方向位移最不利（9421#點，計算水平方向位移為1.81?mm）結(jié)果基本一致。7#測點水平方向位移見圖7。

圖5 工況3下水平方向位移云圖

圖6 3#、5#錨固樁測點布置

5 結(jié)論

根據(jù)理論計算和現(xiàn)場監(jiān)測，得出以下結(jié)論：

（1）實際監(jiān)測結(jié)果與有限元計算結(jié)果基本一致，最大水平方向位移約為1.9?mm。在未施工偶數(shù)錨固樁的情況下，可進(jìn)行承臺基坑開挖。

圖7 7#測點水平方向位移

（2）在正常施工條件下，按設(shè)計工況，原始邊坡處于不穩(wěn)定狀況，經(jīng)過預(yù)應(yīng)力錨索與奇數(shù)錨固樁加固后，滿足《鐵路路基設(shè)計規(guī)范》的安全系數(shù)控制要求。

（3）在施工完成奇數(shù)錨固樁及坡面預(yù)應(yīng)力錨索的情況下，穩(wěn)定系數(shù)為1.28，能夠滿足先施工奇數(shù)錨固樁后坡面刷坡及承臺開挖的要求，承臺施工完成后應(yīng)立即施作偶數(shù)錨固樁。

[1]?吳海真，顧沖時.?聯(lián)合運用改進(jìn)的極限平衡法和動? 態(tài)規(guī)劃法分析邊坡穩(wěn)定性[J].?水利學(xué)報，2007，? 38(10)：1?272-1?277.

[2]?鄭穎人，趙尚毅，張魯渝.?用有限元強(qiáng)度折減法進(jìn)? 行邊坡穩(wěn)定分析[J].?中國工程科學(xué)，2002，4(10)：? 57-61.

[3]?肖武權(quán)，阮波.?滑坡整治中錨固樁的優(yōu)化設(shè)計方法[J].? 中國鐵道科學(xué)，2006，27(6)：7-11.

[4]?劉建吾.?滑坡治理中錨固樁的設(shè)計施工與監(jiān)測[J].?? 山西建筑，2009(4)，35-10.

[5]?姚男，鄧輝，王小群，等.?軟弱夾層巖質(zhì)橋臺邊坡變? 形穩(wěn)定性分析[J].?中國鐵路，2010(8)：58-60.

責(zé)任編輯??李葳

Impact of One-pile-spaced Construction of Anchoring Slope on High Slope

TANG Shuanglin
（5th Engineering Company of China Railway 11th Bureau Co Ltd，Chongqing 400037，China）

The abutment foundation of one bridge is located on bedding rocks and high slope, due to the limit of construction duration, the solution of one-pile-spaced anchoring pile construction by simultaneous strengthening with pile foundation and slope. Since the construction consequence leads to diferent stress states of high slope, the author, using fnite element analysis, concludes the stability coefcient and horizontal displacement of slope under three working conditions as normal operation, slope strengthening with anchoring able + odd number anchoring pile, and slope cutting with bearing platform excavation. Based on actually measured data, the second method not only ensures the stability of bedding rock and high slope, but also shortens duration, achieving good results.

high slope protection；deformation monitoring；pre-stressed cable；strengthening of anchoring pile；one-pile-spaced protection

U455.4

：A

：1001-683X（2017）06-0079-04

10.19549/j.issn.1001-683x.2017.06.079

2017-02-11

唐雙林（1976—），男，高級工程師。

E-mail：258624906@qq.com