重慶山勢(shì)地形邊坡支護(hù)方案優(yōu)化應(yīng)用于工程中的綜合研究

陳 東， 唐 銘, 車(chē)汪速, 陳 翔, 方維娜

(成都建工第六建筑工程有限公司, 四川成都 610072)

作為我國(guó)西南及長(zhǎng)江上游地區(qū)最大的經(jīng)濟(jì)中心城市，重慶擁有著特殊的地勢(shì)環(huán)境。四周環(huán)繞的大巴山及武夷山，讓重慶的地勢(shì)自東南、東北、中至西部逐級(jí)降低。海拔2 796.8m的重慶巫溪縣陰條嶺距海拔73.1m的巫山縣長(zhǎng)江水面，海拔高差達(dá)到了2 723.7m。因此在重慶特有的山勢(shì)地形上筑建工程，邊坡治理則是工程人首先面臨的第一難題。優(yōu)化邊坡設(shè)計(jì)則成為了保證重慶建設(shè)項(xiàng)目獲得最佳的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益的基本方式之一。

本文依托我公司承建的“中航兩江體育公園E05-01/01”工程邊坡治理，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)、水文情況、施工機(jī)械條件、工藝標(biāo)準(zhǔn)要求，按照相關(guān)的行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該工程初期邊坡設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。制定出最合理的邊坡治理方案。

1 工程概況

1.1 工程概述

工程名稱(chēng)：中航兩江體育公園E05-01/01；工程地點(diǎn)：重慶市渝北區(qū)龍駿大道中航小鎮(zhèn)內(nèi)；邊坡全長(zhǎng)：450m邊坡高差：17m;邊坡形式；土質(zhì)邊坡、巖質(zhì)邊坡；該邊坡治理工程安全等級(jí)為一級(jí)和二級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限：50a。

需治理邊坡位于擬建場(chǎng)地南側(cè)呈“W”型。邊坡坡底為擬建住宅小區(qū)。

1.2 水文地質(zhì)條件

工程場(chǎng)地土層有雜填土、粉土、黏土、粗沙等，降水范圍內(nèi)的粗砂沙層的滲透系數(shù)均為10.0m/d。

本工程邊坡開(kāi)挖處的地下水位在自然地面以下6.0m，施工期間地下水穩(wěn)定，做降水設(shè)計(jì)時(shí)把地下水降至邊坡設(shè)計(jì)坑底以下1.0m，即該工程邊坡的實(shí)際降水深度為5.0m，降水范圍內(nèi)的粗砂土透水性良好。

1.3 工程設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)本工程建筑場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件，地面下土的性質(zhì)以及相關(guān)的巖土工程勘察報(bào)告，本設(shè)計(jì)所需要的數(shù)據(jù)可以按表1取值。

1.4 原邊坡工程設(shè)計(jì)及參數(shù)

根據(jù)地勘報(bào)告及超前鉆數(shù)據(jù)分析所得的原邊坡支護(hù)形式有：1∶2.0放坡+格構(gòu)綠化、重力式擋墻、樁板擋墻、下部1∶1.0放坡+錨噴四種。在1∶2.0放坡+格構(gòu)綠化段，邊坡為巖質(zhì)邊坡，支護(hù)高度約10m，土質(zhì)厚度1.0m，坡向約354 °，安全等級(jí)二級(jí)。在樁板擋墻段，邊坡為巖土混合邊坡及土質(zhì)邊坡，支護(hù)高度在4.6～17.0m之間，土質(zhì)厚度在4.0～8.4m范圍內(nèi)，坡向約316～327 °邊坡安全等級(jí)為一級(jí)。在重力式擋墻段，邊坡為土質(zhì)邊坡，土質(zhì)厚約為3m，坡向約20 °，邊坡安全等級(jí)為二級(jí)。放坡+噴錨段，邊坡為巖土混合邊坡，支護(hù)高度為5.30～10.9m，土質(zhì)厚約為0.8～1.2m,坡向約32 °，邊坡安全等級(jí)為二級(jí)。

1.5 現(xiàn)邊坡地質(zhì)情況分析

BP1～BP3段原邊坡邊坡安全等級(jí)分別為二級(jí)，支護(hù)形式為1∶2放坡支護(hù)。但工程人員現(xiàn)場(chǎng)踏勘過(guò)程中發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)該區(qū)段地質(zhì)情況較差。采用網(wǎng)噴臨時(shí)支護(hù)的部分區(qū)域已經(jīng)出現(xiàn)了開(kāi)裂現(xiàn)象。為了保證工程安全，計(jì)劃調(diào)整邊坡支護(hù)方式，提升邊坡支護(hù)等級(jí)。

2 支護(hù)形式對(duì)比選擇

2.1 BP1～BP3段邊坡

結(jié)合超前鉆勘察報(bào)告數(shù)據(jù)分析，BP1～BP3段邊坡坡頂段雜填土層較厚，表層下6m處有地下水(非承壓水)。故結(jié)合表2數(shù)據(jù)做方案選型。

2.2 邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)方案確定

因BP1～BP3段邊坡高差有10m且邊坡較高、坡度較大，開(kāi)挖機(jī)械不易上坡頂，故不適合降低坡度繼續(xù)采用放坡開(kāi)挖。因土釘墻支護(hù)及重力式圍護(hù)墻支護(hù)安全等級(jí)最高只有二級(jí)且對(duì)支護(hù)后方土體擾動(dòng)較大，故不采用。因現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地較窄，不便于旋挖機(jī)進(jìn)場(chǎng)施工，且采用跳樁法及咬合施工造價(jià)成本太高，故不選用排樁擋墻支護(hù)。支護(hù)亦不適用。綜上所述，錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)能保證邊坡變形小，抗滑移、抗傾覆能力強(qiáng)，安全系數(shù)大，且環(huán)境影響小，經(jīng)濟(jì)、安全、適用。故本工程最終選用樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)。邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)初選方案分析見(jiàn)表3。

表1 邊坡設(shè)計(jì)所用各層土的設(shè)計(jì)參數(shù)

表2 BP1～BP3段各層土質(zhì)情況(324.8～334.8)

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 邊坡上部荷載

常用材料堆放荷載值見(jiàn)表4。所需材料需預(yù)先堆放于邊坡四周，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)以及參考臨近工程，需要水泥約2 000袋，碎石800袋，砂800袋。參考表4，緊鄰邊坡開(kāi)挖處荷載：

q=F/a·b=100kPa

(1)

式中：q為荷載值，kPa；F為重力，kN；a為基礎(chǔ)長(zhǎng)，m；b為基礎(chǔ)寬，m。

3.2 邊坡支護(hù)分析

邊坡開(kāi)挖支護(hù)結(jié)構(gòu)如圖1所示。開(kāi)挖深度10m，地下水距離地面6.0m處，本工程采取先降水再開(kāi)挖。

圖1 邊坡支護(hù)立面(單位:m)

3.2.1 邊坡各土層土壓力系數(shù)

(2)

(3)

式中：Ka為主動(dòng)土壓力系數(shù)；Kp為被動(dòng)土壓力系數(shù)；φ為內(nèi)摩擦角。

3.2.2 邊坡各施工段土壓力及支點(diǎn)

(1)邊坡開(kāi)挖至如圖所示的B點(diǎn)，此時(shí)第一層錨桿還沒(méi)有施工，這時(shí)邊坡中的排樁墻處于懸臂狀態(tài)，在作設(shè)計(jì)時(shí)就按懸臂支護(hù)計(jì)算，由于此時(shí)的開(kāi)挖深度只有2.5m，懸臂狀態(tài)這段在該設(shè)計(jì)中不作計(jì)算。

表3 各種邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)方案

表4 常用材料堆放荷載值統(tǒng)計(jì)

(2)開(kāi)挖到如圖2所示的C點(diǎn)時(shí)，已經(jīng)布置第一層錨桿，但第二層錨桿仍然尚未施工，此時(shí)的支護(hù)結(jié)構(gòu)處于單支點(diǎn)支護(hù)狀態(tài)，此時(shí)邊坡開(kāi)挖深度h=6.0m，采用等值梁法計(jì)算B點(diǎn)的支撐反力。

(3)施工至C點(diǎn)時(shí),計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2所示，其中O點(diǎn)為開(kāi)挖至C點(diǎn)時(shí)，開(kāi)挖面以下土壓力為零的點(diǎn)。

圖2 邊坡ABC段土壓力及支點(diǎn)計(jì)算(單位：m)

(4)第一層錨桿施工完畢后，邊坡開(kāi)挖深度至設(shè)計(jì)深度。

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

t0=u+x

(10)

式中：Pa為主動(dòng)土壓力，kPa；Pp為被動(dòng)土壓力，kPa；q為超荷載，kN；h為每層土深度，m；h0為支撐反力距離坑頂?shù)木嚯x，m；ai為主動(dòng)土壓力距離坑頂?shù)木嚯x，m；u為土壓力為零點(diǎn)的位置距離坑底的距離，m；x為被動(dòng)土壓力距離彎矩為零點(diǎn)的距離，m；t0為樁的最小貫入深度，m；Ra為支撐反力，kN；Qi為i處的剪力，kN；γ為土重度，kN/m3；Ea為主動(dòng)土壓力，kPa。

PaB下=(γ1×h1+γ2×h2+q)×Ka2-

Pac上=(γ1×h1+γ2×h2+q)×.Ka2-

Ea1距離此時(shí)邊坡坑底開(kāi)挖面的距離

Ea2距離此時(shí)邊坡坑底開(kāi)挖面的距離：

此時(shí)邊坡開(kāi)挖面處主動(dòng)土壓力強(qiáng)度為：

PaC下=(γ1×h1+γ2×h2+q)×Ka3

=(18×2.5+20×3.5+100)×0.217=46.66kPa

此時(shí)邊坡開(kāi)挖面處被動(dòng)土壓力強(qiáng)度為：

ppC=0

假設(shè)此時(shí)邊坡開(kāi)挖面以下u處主動(dòng)土壓力強(qiáng)度為Pau，被動(dòng)土壓力強(qiáng)度為Ppu。

=46.66+1.95×u

支護(hù)樁兩側(cè)主動(dòng)和被動(dòng)土壓力強(qiáng)度之差ΔP為：

ΔP1=PaC下-PpC=46.66kPa

ΔP2=Pau-Ppu=46.66-39.46×u=0

所以：

u=1.18m

邊坡開(kāi)挖面以下u=1.18m處總壓力為：

所有合力對(duì)坑底開(kāi)挖面以下u=1.18m處土壓力為零的點(diǎn)取矩，得：

Ea1×(b1+u)+Ea2×(b2+u)+

所以RB=316.78kPa

(3)邊坡開(kāi)挖深度h=8.5m，此時(shí)邊坡支護(hù)為兩個(gè)支撐點(diǎn)，施工至D點(diǎn)時(shí),計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3所示，其中O點(diǎn)為開(kāi)挖至D點(diǎn)時(shí)，開(kāi)挖面以下土壓力為零的點(diǎn)。

圖3 邊坡ABCD段土壓力及支點(diǎn)計(jì)算(單位:m)

Ea3距離此時(shí)邊坡開(kāi)挖面的距離為

=1.23m

此時(shí)邊坡開(kāi)挖面處主動(dòng)土壓力強(qiáng)度為PaD=51.54kPa

此時(shí)邊坡開(kāi)挖面處被動(dòng)土壓力強(qiáng)度為PpD=0

假設(shè)此時(shí)邊坡開(kāi)挖面以下u處主動(dòng)土壓力強(qiáng)度為Pau，被動(dòng)土壓力強(qiáng)度為Ppu，

=51.54+1.95×u

ΔP1=PaD-PpD=51.54kPa

ΔP2=Pau-Ppu=51.54+1.95×u-41.41×u

=51.54-39.46×u=0

所以u(píng)=1.31m

邊坡開(kāi)挖面以下u=1.31m處總壓力為

所有合力對(duì)坑底開(kāi)挖面以下u=1.31m處土壓力為零的點(diǎn)取矩。

173.65×8.37+403.27×5.43+122.75×2.54+33.76×0.87-316.78×7.31-RC×3.81=0

∴RC=437.98kPa

(4)邊坡開(kāi)挖深度h=10.0m，此時(shí)邊坡 支護(hù)為3個(gè)支撐點(diǎn)，施工至E點(diǎn)時(shí),計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4所示，其中O點(diǎn)為開(kāi)挖至E點(diǎn)時(shí)，開(kāi)挖面以下土壓力為零的點(diǎn)。

圖4 邊坡A～E段土壓力及支點(diǎn)計(jì)算(單位:m)

=54.47kPa

=79.51kPa

Ea4距離此時(shí)邊坡開(kāi)挖面的距離為：

=0.74m

此時(shí)邊坡開(kāi)挖面處主動(dòng)土壓力強(qiáng)度為PaE=54.47kPa

此時(shí)邊坡開(kāi)挖面處被動(dòng)土壓力強(qiáng)度為PpE=0

假設(shè)此時(shí)邊坡開(kāi)挖面以下u處主動(dòng)土壓力強(qiáng)度為Pau，被動(dòng)土壓力強(qiáng)度為Ppu。

=54.47+1.95×u

ΔP1=PaE-PpE=51.54kPa

ΔP2=Pau-Ppu=54.47+1.95×u-41.41×u

=54.47-39.46×u=0

所以：u=1.38m

邊坡開(kāi)挖面以下u=1.31m處總壓力為

所有合力對(duì)坑底開(kāi)挖面以下u=1.38m的O點(diǎn)處土壓力為零的點(diǎn)取矩

Ea1×(b1+h2+h3+u)+Ea2×(b2+h2+h3+u)+

=RB×(h2+h3+h4+u)+RC×

(h3+h4+u)+RD×(h4+u)

∴RD=35.72kPa

所有合力向B點(diǎn)取矩，計(jì)算剪力值Q=71.25kPa

剪力值為零的點(diǎn)彎矩值最大，設(shè)最大彎矩為Mmax，假設(shè)坑底開(kāi)挖面以下z處剪力值為零。

(11)

此時(shí)所有合力向邊坡坑底面z=1.31m取矩

Ea1×(b1+h2+h3+z)+Ea2×(b2+h2+h3+z)+

Ea3×(b3+h4+z)+Ea4×(b4+z)+Ea×0.85

=RB×(h2+h3+h4+u)+RC×(h3+h4+u)+

RD×(h4+u)+Mmax

∴Mmax=-1.82kN·m

=2.27m

t0=u+χ=1.38+2.27=3.65m

3.3 支護(hù)計(jì)算

3.3.1 樁長(zhǎng)計(jì)算

樁的最小入土深度t，根據(jù)JGJ120-2012《建筑邊坡支護(hù)技術(shù)規(guī)程》中4.1確定：

t=1.2t0

(12)

L=H+t0

(13)

式中：t0為樁嵌入土壓力為零的點(diǎn)以下的深度標(biāo)準(zhǔn)值，m；t為樁嵌入土壓力為零的點(diǎn)以下的深度設(shè)計(jì)值，m；L為樁長(zhǎng)，m；H為覆土層以上的樁長(zhǎng)，m。

由工程概況及式(11)、式(12)得：

t=1.2t0=1.2×3.65=4.38m

L=H+t0=10+4.38=14.38m

3.3.2 樁體配筋計(jì)算

根據(jù)JGJ120-2012《建筑邊坡支護(hù)技術(shù)規(guī)程》中4.9.11支護(hù)樁樁徑D確定多在500～1000mm，同時(shí)圓形截面的樁即可以用不對(duì)稱(chēng)配筋，也可以采用對(duì)稱(chēng)配筋。結(jié)合一期工程工程經(jīng)驗(yàn)，取支護(hù)樁樁徑D=800mm，樁距t=2.5D=2000mm，對(duì)稱(chēng)配筋。在上述規(guī)范4.8.3中，樁體縱向配筋選用HRB400級(jí)螺紋鋼筋，直徑不宜小于φ16mm，選為φ22mm，fy=360N/mm2。箍筋選用HPB235級(jí)螺旋圓鋼，直徑為φ8mm，箍筋間距200mm,主筋HRB400級(jí)鋼筋，直徑為φ14mm,混凝土C30，fc=14.3N/mm2。

M=1.25γ0(D+t)Mmax

(14)

(15)

(16)

式中：M為截面彎矩設(shè)計(jì)值,kN·m；A為圓形截面面積，m2；As為全部縱向鋼筋的截面面積，m2；r為圓形截面半徑，m;rs為縱向鋼筋重心所在的圓周半徑，m；α為受壓區(qū)混凝土截面面積與全部縱筋截面面積的比值，m2。

αt為縱向受拉鋼筋截面面積與As的比值，αt=1.25-2α，當(dāng)α>0.625時(shí)，取αt=0；α1為受壓區(qū)混凝土矩形應(yīng)力與砼軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值比；2fc為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，kPa；fy為普通鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，kPa。

由規(guī)范對(duì)應(yīng)公式得：

M=1.25γ0(D+t)Mmax=1.25×(0.8+2)×1.82

=6.37kN·m

式中比例系數(shù)α取經(jīng)驗(yàn)值0.33，α1=1.0，αt=1.25-2α1=0.59，將數(shù)據(jù)代入公式，解得樁體縱向受力筋可按最小配筋率配筋，選用10根直徑為φ28mm的三級(jí)鋼，A=5542mm2。

3.3.3 錨桿設(shè)計(jì)計(jì)算

根據(jù)JGJ120-2012《建筑邊坡支護(hù)技術(shù)規(guī)程》中4.7.8的第3條，錨桿傾角宜取15～25 °，且不應(yīng)大于45 °，不應(yīng)小于10 °，同時(shí)參考一期工程的工程資料，暫定水平面傾角均為20 °。通過(guò)支撐力的計(jì)算，以及JGJ120-2012《建筑邊坡支護(hù)技術(shù)規(guī)程》中4.7.9的第2條，本工程采用豎向三排錨桿。

對(duì)于樁間距確定，結(jié)合了土力學(xué)與結(jié)構(gòu)力學(xué)。在邊坡工程中，樁后土壓力在水平方向上沿樁間土均勻分布，在豎向通常呈上小下大的三角形分布，因此在一定土層內(nèi)結(jié)合工程概況分析便將土拱問(wèn)題簡(jiǎn)單化了。因此結(jié)合式(4)、式(14) ～式(16)得：

(17)

(18)

(19)

s=l+d

(20)

式中：β為樁后填土傾角；θ為拱角；δ為破壞面與最大主應(yīng)力面的夾角；d為樁的直徑，m；s為樁中心間距，m；l為假設(shè)土跨度，m。

=0.714

故β=45.6°

因此：

所以根據(jù)式(18)～式(20)暫得樁間距為2.92(m)。根據(jù)JGJ120-2012《建筑邊坡支護(hù)技術(shù)規(guī)程》中4.7.8的第1條，同時(shí)參考一期工程的工程資料水平間距均按2m布置。

根據(jù)JGJ120-2012《建筑邊坡支護(hù)技術(shù)規(guī)程》中4.7.1的第1條，同時(shí)參考一期工程的工程資料，錨桿桿體材料均使用鋼絞線(xiàn)。錨固段直徑根據(jù)CECS22:89《土層錨桿設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》中第2.3.3條公式：

(21)

式中：Nt為錨桿的設(shè)計(jì)軸向拉力，kN；K為安全系數(shù)，根據(jù)CECS22:89《土層錨桿設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》中第2.3.2條，下表3.1錨桿安全系數(shù)表(表5)；fptk為鋼絲、鋼絞線(xiàn)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，根據(jù)CECS22:89《土層錨桿設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》附錄四，下表3.2鋼絲、鋼絞線(xiàn)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(表6)。

表5 錨桿安全系數(shù)

根據(jù)場(chǎng)地土層情況，同時(shí)參考GB50330-2013《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》中的表7.2.3-2土體與錨固體粘結(jié)強(qiáng)度特征值，參見(jiàn)表3.2與3.3。結(jié)合工程地質(zhì)信息得到第一排錨桿錨固體與土體間極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qs=100kPa，第二排錨桿錨固體與土體間極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qs=160kPa，第三排錨桿錨固體與土體間極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qs=50kPa，邊坡安全等級(jí)為二級(jí)(表7)。

表6 鋼絲鋼絞線(xiàn)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值

表7 錨桿極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值 kPa

土體內(nèi)摩擦角(樁長(zhǎng)范圍內(nèi))的加權(quán)平均值為：

對(duì)于錨桿的長(zhǎng)度確定根據(jù)JGJ120-2012《建筑邊坡支護(hù)技術(shù)規(guī)程》中4.7.5中提供的算法。

(22)

(23)

式中：Lf為錨頭中點(diǎn)至邊坡底面以下的邊坡外側(cè)荷載標(biāo)準(zhǔn)值與內(nèi)側(cè)抗力標(biāo)準(zhǔn)值相等出的距離，m；φk為各土層厚度加權(quán)的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值；θ為錨桿與水平面的夾角；K為抗力安全系數(shù)，根據(jù)邊坡安全等級(jí)選取，一級(jí)邊坡取1.8，二級(jí)邊坡取1.6，三級(jí)邊坡取1.4；d為錨固體直徑，m；qs為土體與錨固體間黏結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，參考GB50330-2002《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》中的表7.2.3-2土體與錨固體粘結(jié)強(qiáng)度特征值，參見(jiàn)表3.2。

Lf=2.96m<5m,取Lf=5m。

由于第二層和第三層錨桿的Lt均小于第一層錨桿的Lt，所以其自由段長(zhǎng)度均小于5m,所以第二層和第三層錨桿的自由段長(zhǎng)度均取5m。

第一層錨桿水平抗力為：

Td=1.25γ0RA×2=1.25×1.0×316.78×2=791.95kN

錨桿的錨固段長(zhǎng)度：

錨桿長(zhǎng)度L=Lf+La=5+24=29m

第二層錨桿：錨桿水平抗力：

Td=1.25γ0RB×2=1.25×1.0×437.98×2=1094.95kN

錨桿的錨固段長(zhǎng)度：

取La=21m

錨桿長(zhǎng)度：L=Lf+La=5+21=26m

第三層錨桿：錨桿水平抗力：

Td=1.25γ0RC×2=1.25×1.0×35.72×2=89.3kN

錨桿的錨固段長(zhǎng)度：

取La=6m

錨桿長(zhǎng)度：L=Lf+La=5+6=11m

錨桿配筋圖如圖5所示。

圖5 錨桿配筋

3.4 樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)施工設(shè)計(jì)

根據(jù)JGJ120-2012《建筑邊坡支護(hù)技術(shù)規(guī)程》中4.8中提供的錨桿支護(hù)施工步驟總結(jié)，施工順序總體如下：

支護(hù)排樁施工—樁頂冠梁施工—土方開(kāi)挖至第一層錨桿標(biāo)高下0.5m，然后掛網(wǎng)噴射排樁的樁間混凝土面層—逐層逐根施工錨桿—安裝腰梁和錨板，按要求逐根張拉至錨桿設(shè)計(jì)承載力的0.9～1.0倍后，再將錨桿進(jìn)行鎖定—繼續(xù)開(kāi)挖下一層土方并施工下一排錨桿直至邊坡開(kāi)挖到設(shè)計(jì)坑底。

3.5 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

本工程的排樁、腰梁以及冠梁的鋼筋用量和錨索的鋼絞線(xiàn)的用量如表8所示。

表8 鋼筋及鋼絞線(xiàn)用量 kg

4 支護(hù)效果

4.1 邊坡穩(wěn)定性分析目的

在邊坡開(kāi)挖的時(shí)候，由于邊坡中的土體被挖出后，荷載減小，使地基應(yīng)力場(chǎng)與變形發(fā)生一定的變化，可能會(huì)導(dǎo)致邊坡的穩(wěn)定性下降。同時(shí)，在邊坡降水之后土體的自穩(wěn)能力也會(huì)發(fā)生改變，從而導(dǎo)致邊坡開(kāi)挖過(guò)程中預(yù)估穩(wěn)定性下降，所以應(yīng)該及時(shí)準(zhǔn)確進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗隆起驗(yàn)算，抗傾覆驗(yàn)算，以及抗?jié)B流穩(wěn)定性驗(yàn)算。例如邊坡整體或局部的滑坡，邊坡底部的隆起以及涌沙等。所以進(jìn)行邊坡的支護(hù)設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要仔細(xì)驗(yàn)算邊坡的穩(wěn)定性，同時(shí)做好監(jiān)測(cè)工作。必要時(shí)應(yīng)該采取適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)和防范措施，使邊坡穩(wěn)定性具有一定的安全度，保證邊坡開(kāi)挖的整個(gè)過(guò)程是安全的。

4.2 邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算

4.2.1 抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算

通過(guò)規(guī)范JGJ120-2012《建筑邊坡支護(hù)技術(shù)規(guī)程》中第4.2.3查得公式：

(24)

(25)

式中：Ks為樁墻錨撐支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)；MEp為支護(hù)結(jié)構(gòu)底部以上被動(dòng)側(cè)水土壓力對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)最底部點(diǎn)的彎矩，kN/m；MEa為支護(hù)結(jié)構(gòu)底部以上主動(dòng)側(cè)水土壓力對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)最底部點(diǎn)的彎矩，kN/m；Ti為第i個(gè)支撐對(duì)支護(hù)墻體的水平作用力，但錨桿按θ角設(shè)置時(shí)，Ti=Tkicosθ，其中，Tki為錨桿錨固力，kN；di為第i個(gè)支撐點(diǎn)至支護(hù)墻體底部的距離，m；si為第i個(gè)支撐的水平間距。

結(jié)合上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所得數(shù)據(jù)：

=106.4kN·m，MEp=0

故滿(mǎn)足要求。

4.2.2 抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算

采用太沙基的地基承載力公式計(jì)算方法，通過(guò)規(guī)范JGJ120-2012《建筑邊坡支護(hù)技術(shù)規(guī)程》中第4.2.4查得公式：

(26)

(27)

(28)

式中：Kwz為抗隆起安全系數(shù)，采用太沙基公式時(shí)，要Kwz≥1.15～1.25；c為加權(quán)粘聚力，kN；γ1為坑內(nèi)開(kāi)挖面以下至圍護(hù)墻底，各土層重度加權(quán)平均值，kN；γ2為坑外地表至圍護(hù)墻底，各土層重度加權(quán)平均值，kN；Nc、Nq為地基承載力系數(shù)。

根據(jù)工程概況提供數(shù)據(jù)得：

γ1=21kN/m3,

查太沙基公式承載力系數(shù)表得：

Nc=25,Nq=12

因此滿(mǎn)足要求。

4.2.3 抗?jié)B流穩(wěn)定性驗(yàn)算

通過(guò)規(guī)范JGJ120-2012《建筑邊坡支護(hù)技術(shù)規(guī)程》中附錄C滲透穩(wěn)定性驗(yàn)算中C.02查得公式：

(29)

式中：Kse為抗?jié)B透安全系數(shù)，安全等級(jí)為二級(jí)Kse不小于1.5；D為截水帷幕底面至坑底的土層厚度，m；D1為潛水水面或承壓水含水層頂面至坑底面的土層厚度，m；γ′為土的浮重度，kN/m3；γw為水重度，kN/m3；Δh為邊坡內(nèi)外的水頭差，m。

結(jié)合工程概況以及式(29)得：滿(mǎn)足所需要求。

綜上所得，邊坡的抗傾覆驗(yàn)算，抗隆起驗(yàn)算，抗?jié)B流驗(yàn)算均符合規(guī)范要求。故邊坡在理論設(shè)計(jì)中滿(mǎn)足穩(wěn)定性要求。

5 結(jié)論

本論文結(jié)合中航兩江體育公園E05-01/01項(xiàng)目工程中臨時(shí)邊坡支護(hù)出現(xiàn)的開(kāi)裂現(xiàn)象，結(jié)合超前鉆施工勘察報(bào)告及施工組織計(jì)劃，對(duì)局部區(qū)域的永久邊坡支護(hù)方案進(jìn)行了優(yōu)化。根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求對(duì)各土層的土壓力做出了計(jì)算。對(duì)比各支護(hù)方案后，因地制宜的制定出采用樁錨支護(hù)的方案對(duì)邊坡進(jìn)行加固。然后結(jié)合規(guī)范及參考文獻(xiàn)，通過(guò)算出每層樁所需的支撐反力，而得出樁所需打入深度為14.38m。錨桿傾角為20 °，采用三排豎向的形式布置，樁間距為2m。第一層錨桿長(zhǎng)29m，第二層錨桿長(zhǎng)26m，第三層錨桿長(zhǎng)11m。依據(jù)GB50010-2010(2015版)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》按受彎構(gòu)件配筋的要求對(duì)進(jìn)而算出所需配筋，計(jì)算所得錨桿全采用7φ5的鋼絞線(xiàn)，而樁體則選用10根直徑為28mm的三級(jí)鋼。最終該部分邊坡的永久支護(hù)方案制定為樁錨支護(hù)。