排桩式锚杆在深厚卵石区边坡工程中的应用

栗金文 1 赵鑫 2

1.中国核电工程有限公司郑州分公司，郑州 450000; 2.中国核电工程有限公司郑州分公司，郑州 450000

摘要 基于焦作某深厚卵石区边坡工程，从支护设计、质量控制和工程监测等角度，对排桩式锚杆的工程特性进行应用分析。结果表明：对于深厚卵石区边坡工程，采用排桩式锚杆挡墙进行工程支护的方案是合理可行的，具有较好的经济效益和社会效益；本案例为深厚卵石地层下排桩式锚杆的应用提供了有益参考。

关键字 深厚卵石；排桩式锚杆；工程特性

中图法分类号 472； 文献标志码 A

Application of Row-pile Anchor Rods in Slope Engineering in Deep and Thick Pebble Area

Li Jin-wen, Zhao Xin

(1.Zhengzhou Branch,China Nuclear Power Engineering Co.,Ltd., Zhengzhou 450000,China; 2.Zhengzhou Branch,China Nuclear Power Engineering Co.,Ltd., Zhengzhou 450000,China;)

[Abstract] Based on a slope project in a deep pebble area in Jiaozuo, the engineering characteristics of row-pile anchors are analyzed from the perspectives of support design, quality control and engineering monitoring. The results show that for the slope project in the deep pebble area, it is reasonable and feasible to adopt the row-pile anchor retaining wall for engineering support, and it has good economic and social benefits; this case is a row-pile type under the deep pebble stratum The application of anchor rod provides a useful reference.

[Keywords] Thick Pebble Area；Row-pile Anchor Rods；Engineering characteristics

0引言

排桩式锚杆是一种排桩和预应力锚杆（索）共同作用的边坡工程支护结构体系。其工作机理是运用排桩的支承作用承担边坡土体的侧向土压力，并利用锚杆（索）和周边岩土体的侧摩阻力提高桩体的稳定性，排桩和锚杆共同作用加固边坡^[1-5]。排桩式锚杆因其安全可靠的加固性能，在边坡工程治理中得到广泛的应用。目前国内对排桩式锚杆的作用机理和工程性能均做了一定的分析研究^[1-5]。

目前国内针对深厚卵石区排桩式锚杆的作用机理的研究较少^[1-5]，为此，本文以河南焦作某山区边坡治理工程，对桩锚结构在深厚卵石区的工程性能进行研究分析，得到一些有益于工程的结论，为类似工程条件下的边坡治理工程提供有益的参考。

1工程概况

1.1边坡概况

拟建项目，位于焦作市修武县境内。工程建设将形成边坡，其中包含因开挖形成的挖方边坡和因回填场地形成的填方边坡，边坡最大高度17米，边坡位置详见图1。

边坡北侧为拟建道路和拟建46-48#商业建筑；拟建道路宽 7.0米；拟建46-48#商业建筑宽约13.0米，采用高杯口基础，距拟建道路边界最近距离约为13.0米。

边坡南侧为拟建19-22#住宅楼；拟建 19-22#住宅楼，宽约 14.0米，采用独立基础，距道路边界最近距离约为8.1米。

图1 边坡位置图

1.2工程地质和水文地质条件

1.2.1工程地质条件

依据勘察报告，勘探深度范围内地层共分为3层。各土层自上而下特征描述如下：

第1层卵石(Q₄^dl+pl)：杂色，稍湿，中密~密实。岩性成份主要为灰岩、砂岩，微风化，磨圆度较差，多呈不规则次棱角状，一般粒径2-6cm，最大粒径可达13cm。分选性一般，级配一般。充填物多为硬塑粉质黏土，局部充填有少量细砂、中砂。

第2层卵石(Q₃^dl+pl

)：杂色，稍湿，中密~密实。岩性成份主要为灰岩、砂岩，微风化，磨圆度较差，多呈不规则次棱角状，一般粒径2-8cm，最大粒径可达17cm，局部为卵石胶结，岩芯呈短柱状，一般长度5~20cm。分选性一般，级配一般。充填物多为细砂、中砂，局部充填有粉质黏土。

第3层卵石(Q₃^dl+pl)：杂色，稍湿，密实。岩性成份主要为灰岩、砂岩，微风化，磨圆度较差，多呈不规则次棱角状，一般粒径2-6cm，最大粒径可达13cm，局部为卵石胶结，岩芯呈短柱状，一般长度5~20cm。分选性一般，级配一般。

1.2.2 水文地质条件

钻孔揭露深度30米范围内未见地下水。边坡支护工程不考虑地下水的影响。

1.3 岩土设计参数

表1 岩土设计参数表

2 边坡治理综合方案

拟建边坡工程坡顶和坡脚均有建筑物。坡顶为道路，道路宽度约7.0米，道路另一侧为住宅楼，住宅楼基础形式为高承台独立基础；坡脚为住宅楼，最小距离约8.1米。边坡安全等级较高，对边坡支护提出更高的要求。

拟建边坡最大高度约17米，挖方深度约9米，填方高度约8米。对于深厚卵石区边坡，关键是选择可靠的支护形式，控制其变形和不均匀沉降，进而减少次生灾害。

该边坡工程既有填方，又有挖方；周边拟建建筑物较多，坡顶和坡脚均有建筑物，且距离边坡距离较近，边坡周边环境复杂，

经过多次讨论和严格论证，针对深厚卵石边坡采用排桩式锚杆的治理方案。排桩式锚杆在深厚卵石地层中应用案例较少，关键是验证锚杆在卵石中的施工可行性。本工程是通过抗拔试验来验证锚杆的适用性和可靠性。

3 支护设计

3.1设计标准

1）边坡工程安全等级：一级边坡。

2）按一般抗震地区，其抗震设防烈度7度，设计基本地震加速度值为0.15g。

3）附加均布荷载影响按照20kPa统一考虑。

4）边坡挡土墙按变形控制设计。桩板式挡土墙墙体的变形按≤30mm控制。

5）边坡稳定性安全系数：一般工况为≥1.35，地震工况为≥1.15。

6）桩板式挡土墙：一级边坡，主动土压力增大系数取1.3；

7）本边坡工程为永久性支护工程，使用年限同工程主体建筑使用年限同步。

3.2 支护方案

针对该边坡工程采用排桩式锚杆的支护方案。典型支护断面图详见图2。

图2 典型支护断面图

具体设计参数如下：

放坡：单级放坡，每级高度3米，按1：1.25放坡，边坡平台宽度为2.0米。

排桩：尺寸1800mmX2400mm，桩间距为5.0m，立柱桩长为27米，嵌固深度不低于13.0米；桩端持力层选用第3层卵石层。排桩嵌岩按地层和深度双控。

第一排锚索：自由段长度9米，锚固段长度15米，锚索倾角20度，锚索设计值624KN。

第二排锚索：自由段长度8米，锚固段长度11米，锚索倾角25度，锚索设计值427KN。

第三排锚索：自由段长度7米，锚固段长度10米，锚索倾角30度，锚索设计值363KN。

3.3 防排水方案

坡顶处均设置截水沟，坡脚处均设置排水沟，墙身设泄水管，管口进水处设反滤包，最下一排泄水孔应高出实际地面线0.5m。泄水管材料采用φ100PVC塑料管，外倾坡度不小于5%，无特殊要求泄水孔间距2.0m

4 质量控制措施

1. 施工顺序：先施工立柱桩，后施工挡土板（整平地面以上），再桩后挡土回填，进而施工锚索（整平地面以上）；基坑挖方后，施工挡土板（整平地面以下）和锚索（整平地面以上）。

2.锚索施工前，通过取各类型锚索(杆)进行了性能试验(钻孔、安放锚索、灌浆张拉、锁定)，其施工工艺和施工设备均能满足设计要求，

支护锚杆设计所采用的各种参数时也是较为合理的，其抗拔力可以满足设计要求。

3.人工挖孔桩属于危险性较大的分部分项工程，施工单位了编制专项施工方案，并经专家评审会通过后实施，进而保证人工挖孔桩的施工质量。

4.人工挖孔桩施工完毕须进行质量检测，采用低应变动测法和声波法检验桩身完整性。声测法检验桩身完整性时，须桩身四周预留声测管，检测数量不宜少于总桩数的50%，且不得少于5根；低应变检验桩身完整性时，检测数量为总桩数的100%；当根据低应变动测法和声测法判定的桩身缺陷可能影响桩的水平承载力时，应采用钻芯法检测，检测数量不宜少于总桩数的2%，且不得少于5根，并应扩大桩身完整性的检测数量。

5.排桩成桩施工时土体易发生坍孔，为保证排桩的成桩质量，采取间隔跳打的方式进行施工；采用膨润土泥浆护壁进行成桩施工。

6.排施工前须进行试成孔。通过测定垂直度、孔壁稳定、沉积厚度、孔径等，验证排桩设计参数，验证施工设备、施工方法及相关技术要求是否适宜。

7.排桩尺寸较大，混凝土灌注属大体积混凝土，采取特殊添加剂保证大体积混凝土灌注质量。

4 工程监测

为确保支护结构安全，施工时应进行变形监测，及时预警，快速解决现场问题，防患于未然。故本工程制定了专门的监测专项方案。

本工程监测等级为一级。重点监测项目：1）坡顶水平位移和垂直位移；2）地表裂缝；3）坡顶建（构）筑物变形；4）锚杆（索）拉力；5）支护结构水平和垂直位移；6）支护结构应力。

监测周期：施工期监测：施工期（填方、挖方、基坑开挖），监测宜每天一次；竣工后监测：监测时间不少于 2年，频率不低于4次/年，雨季前后分别观测一次。

根据监测数据分析，排桩位移和内力均能满足设计要求，另外锚索轴向拉力实测值小于设计值，对于深厚卵石区边坡工程，采用排桩式锚杆挡墙进行工程支护的方案是合理可行的。

5 结论

（1）对于深厚卵石区边坡工程，采用排桩式锚杆挡墙进行工程支护的方案是合理可行的。具有较好的经济效益和社会效益

（2）锚索在深厚卵石地层中的成孔和注浆时，其抗拔力安全裕度较高，具备优良的工程性能。

（3）本案例为深厚卵石地层下排桩式锚杆的应用提供了有益参考。

参考文献

[1]钱家欢,殷宗泽.土工原理与计算[M].北京:中国水利水电出版社,1996.

[2]蒋竞舶.基于桩锚结构参数对深基坑变形影响的支护设计方法研究[D].中南大学.2013.

[3]张力.高速铁路陡坡地基路堤桩板墙受力特性监测分析[D].西南交通大学. 2014.

[4]王惠队.桩锚联合支护在砂砾石高边坡加固中的应用[J].工程建设.2006(03)

[5]何昌荣.南昆线锚拉式桩板墙的弹性约束地基系数法[J].路基工程. 2002 (06).

作者简介：栗金文（1986--），男，汉族，河南郑州，硕士，工程师。研究方向：边坡治理和地基处理