高速公路路基钢绞线锚索土钉墙支护的设计与施工

高速公路路基钢绞线锚索土钉墙支护的设计与施工

姜彬

关键词：高速公路深基坑钢绞线锚索设计施工

1工程概况

南宁市五象大道K12+900下穿南宁至北海高速公路（下称高速公路）立交桥跨度为108m，该立交桥在高速公路路基每侧采用6个跨度18m的刚架经“对顶”顶进施工而成。立交桥顶进土方开挖深度为14m，为深基坑土方开挖。同时，高速公路经交通管制后车流量大，密度集中。为确保高速公路交通行车安全和立交桥施工安全，需要对高速公路路基进行防护。本工程采用φj15.24钢绞线通过“对拉”形成土钉墙，能够有效对高速公路进行开挖支护，该方法安全、经济、高效，达到较理想的效果。

2钢绞线土钉墙锚索设计

破坏棱体面与竖直面夹角θ计算

南北高速公路原路基为硬性粘土，据地质资料知：内摩擦角φ=18°，摩擦阻力［τ］=40kPa，γ=18kN/m3，α=0°，δ=φ/2=9°

W=φ+α+δ=27°，根据《公路桥涵设计通用规范》得：

θ=tan-1(-tanW+((cotφ+tanW)(tanW-tanα))∧0.5=40°。

2.2锚索设计

支护基坑长约110m，平均深度为14m。根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99，采用φj15.24钢绞线作为锚索，锚索穿到高速公路路基对面，在对面使用钢板夹卡固定，形成“对拉”。锚索孔水平间距竖向间距设计为1.5m。本工程边坡上动荷载为高速公路过往车辆，设计汽车荷载等级：公路一级，如图1-1所示。作用在坡顶破裂面内的动荷载按两个车道计算，取最大值计算为120t，设计破坏棱柱体重取图中的三角形计安全系数取最大值1.3。

①动荷载换算成土层厚度h0=q/γ=(1200&pide;7.32)/18=9.12m

②锚索密度与锚固长度设计

安全系数K=（τf+τ锚）/τ≥1.3

τ=γ(（7.32×14）&pide;2+7.32×9.12)sinα/AC=113.32kN/N2

τf=(γ(7.32×14)&pide;2/AC)cosα=41.29kN/N2

所以在每个截面上锚索提供的最小抗剪分力为

τ锚=Kτ-τf=1.3×113.32-41.29=106.03kN/N2

设每根锚索锚固长度为6m，则锚杆抗拨力：

T=［τ］πdL=40×3.14×0.12×6=90.43kN

每根锚索抗拨剪切分量

τ′锚=Tcosα=90.43cos40°=69.26kN

n=τ锚/τ′锚=106.03/69.26=1.53根取2根/m2

锚索抗剪及“对拉力”可忽略不计（偏安全）

即在竖向每延米有3根锚索可满足要求，所以本设计中锚索间距取1.5m（竖向每延米有6根锚索），长度取17.5-33.20m即满足锚固长度不小于6m及受力稳定性的要求。

3土钉墙锚杆喷射混凝土施工

3.1工艺流程，如图1-2：

3.2技术要点

a)预应力锚杆锚钉板支护基坑坑壁时，逐层开挖，逐层加固；

b)喷射混凝土护壁时，每开挖一层喷射一层，每层高度为1m左右，土层不稳定或有渗水时，不超过0.5m；

c)喷射混凝土的厚度：粘性土，若无渗水，厚度为3cm-8cm，有渗水：5cm-10cm；

d)喷射的混凝土具备早强、速凝、有较高的不透水性和较好的保水性，且其干料能顺利通过喷射机；

e)粗集料最大粒径严格控制在喷射机允许范围，防止堵嘴；细集料用中砂，含水量控制在4%-6%之间，否则，混合料在喷射过程中易胶结，堵塞管路或产生离析。

4结语

本工程中锚固力主要是依靠灌浆后锚索与路基土体的粘结力来抵抗土体的滑移坍塌，所以锚固长度越大抵抗力越大，在外荷载和受力体均相同的情况下，使用锚索穿透锚固，使锚固长度增大，提高路基稳定的安全系数，再在对面使用夹板锚定形成对拉，更一步加强了高速公路的稳定性。同时，在进行另外一侧路基开挖时，钢绞线柔软易弯的特点，对开挖的干扰较小能有效地促进施工进度，缩短了施工工期，收到了较理想的效果。

参考文献

［1］中华人民共和国交通部JTGD60-2004公路桥涵设计通用规范.北京.人民交通出版社，2004。

［2］中华人民共和国建筑工业出版社ISBN7-112-0429-7地基处理手册.北京中国建筑工业出版社,2000。

作业简介：姓名：姜彬；出生年月：1975年12月；性别：男；毕业院校：1997年毕业于西南交通大学桥梁工程，工学学士；工作单位：广西南宁市城市建设投资发展总公司；职称：工程师。住址：南宁市金浦路56-2号万町大厦905号；邮编：530000；E-mail：jbdahai@126.com；联系电话：13307813669。