滑坡防治及设计(锚杆工程、锚索工程设计)

3）锚杆（索）工程预应力锚索，预应力锚索是对滑坡体主动抗滑的一种技术。通过预应力的施加强滑带的法向应力和减少滑体下滑力，有效地增强滑坡体的稳定性。主要由锚头、自由段和锚固段组成2M30水泥砂浆110mm锚杆与格构梁纵向钢筋双面焊接N5φ12@2000对中支架1锚杆Φ10@50N1φ3230050501-台座2-锚具3-承压板4-支档结构5-自由隔离层6-钻孔7-对中支架8-隔离架9-钢绞线l0-架线环ll-注浆体12-导向帽Lf-自由段La-锚固段一般规定：锚索设置必须保证达到所设计的锁定锚固力要求，避免由于钢拉线松弛而被滑坡体剪断；锚索长度一般不超过50m。单束锚索设计吨位宜为500kN~2500kN级，不超3000kN级。、堆积层或土质滑坡，预应力锚索应与钢筋砼梁、格构或抗滑桩组合作用。锚索设计时应进行拉拔试验。锚索试验内容包括内锚固段长度确定、砂浆配合比、拉拔时间、造孔钻机及钻具选定等。试验的数量可按工作锚索的3%控制。应根据公式计算和工程类比，选取合适的内锚固段长度，进行设计锚固力和极限锚固力试验，推荐合适的内锚固段长度和砂浆配合比是试验的主要内容。预应力锚索应采用高强度低松弛钢绞线制作，锚索的钢材可采用12.7mm或15.2mm的钢绞线。每孔锚索可由单束或多束钢绞线组成。钢绞线必须符合现行国家标准《预应力混凝土用钢绞线》(GB5224)的规定预应力锚索所用锚具应符合国家现行《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》(JGJ－85)的规定。锚索必须做好防锈、防腐处理。锚固段锚索只需清污除锈，自由段锚索还需涂防腐剂、外套22mm聚乙烯塑料套管隔离防护，张拉段锚索也需涂防腐剂。钻孔根据需要可采用水钻或干钻，当水钻可能影响滑坡(边坡)稳定时，则必须采用干钻。锚孔应用清水洗净，严格执行灌浆施工工艺要求，当用水冲洗影响锚索的抗拔能力时，可用高压风吹净。锚索孔注浆材料宜采用水泥浆或水泥砂浆，一般采用M3.5水泥砂浆。注浆采用孔底注浆法，注浆压力不宜小于0.6～0.8MPa，砂浆灌注必须饱满密实，第一次注浆完毕，水泥砂浆凝固收缩后，孔口应进行补浆。预应力锚索设计：计算锚固力前，应对未施加预应力的滑坡稳定进行计算，作为设计的依据。滑坡设计荷载包括：滑坡体自重、静水压力、渗透压力、孔隙水压力、地震力等。锚索的极限锚固力通常由破坏性拉拔试验确定。极限拉拔力指锚索沿握裹砂浆或砂浆固结体沿孔壁滑移破坏的临界拉拔力；容许锚固力指极限锚固力除以适当的安全系数(通常为2.0~2.5)，它将为设计锚固力提供依据，通常容许锚固力为设计锚固1.2~1.5倍；设计锚固力可根据滑坡体推力和安全系数确定。预应力锚索将根据滑坡体结构和变形状况确定锁定值。即：(1)当滑坡体结构完整性较好时，锁定锚固力可达设计锚固力的100%(2)当滑坡体蠕滑明显，预应力锚索与抗滑桩相结合时，锁定锚固力应为设计锚固力的50%‘~80%预应力锚索设计锚固力的确定两种情况：况进行，水灰比按0.38～0.45调配。锚索自由段长度受稳定地层界面控制，在设计中应考虑自由段伸入滑动面或潜在滑动面的长度不小于1m，自由段长度不得小于3～5m。张拉段长度应根据张拉机具决定，锚索外露部分长度宜为1.5m左右。锚固体的直径应根据设计锚固力、地基性状、锚固类型、张拉材料根数、造孔能力等有关因素来确定，通常采用100～150mm最优锚固角预应力锚索倾角主要由施工条件确定。可根据两种方法综合考虑其最优倾角：1）理论公式理论分析表明，锚索倾角满足下式时是最经济的：式中：θ——锚索倾角（°）；α——滑面倾角（°）；Φ——滑面内摩擦角（°）。2）实际经验对于自由注浆锚索，锚固角倾角应大于11度，否则应增设止浆环进行压力注浆。一般不小于150，不大于450。数量数预应力锚索的数量取决于滑坡产生的推力。间距锚索间距宜大于4m。若锚索间距小于4m，需进行群锚效应计算，有公式如下：1）日本《VSL锚固设计施工规范》采用公式：2）中国规程推荐公式：式中：D——锚索最小间距（m）；T——设计锚固力（kN）；d——锚索钻孔孔径（m）；L——锚索长度（m）ρ——修正系数。锚索内端排列相邻锚索不宜等长设计，可根据岩体强度和完整性交错布置，长短差在1～2m之间。)2/45(o2/5.1dLD)/ln(2LTD钢铰线标准及锚索构造：固结砂浆用砂含泥量不应超过总重量的3％；云母与轻矿物含量不应超过总重量的3％；有机质含量用比色法试验，不应深于标准色。添加剂为了加速内锚固段的固结强度，可在砂浆中掺人0.3％o的三乙醉胺等无腐蚀性添加剂。添加剂使用应符合《砼添加剂应用技术规》(GBJ119-88)。内锚固段及注浆为了达到预应力钱索对淆带的加固效果，锚索张拉段必须穿过滑带2m以上，对子隐蔽型滑面的松散层滑坡，张拉段要求进人新鲜基岩面1.5m以上。锚具预应力锚索具品种较多，工程设计单必须在工程设计施工图上注明锚具的型号、标记和锚固性能参数。OVM锚具的基本参数如表：OVM锚具的基本参数（mm）OVM锚具钢绞线直径钢绞线根数锚垫板边长X厚度X内径锚板直径X厚度波纹管外径X内径OVM15-6、715.2~15.76根、7根200X180X140135X6077X70OVM15-1215.2~15.712根270X250X190175X7097X90OVM15-1915.2~15.719根320X210X240217X90107X100预应力锚索施工造孔：孔径，预应力锚索孔径与钢纹线根数、砂浆保护层厚度和滑坡体结构有关，一般地：5~10根钢绞线构成的锚索，孔径为75~115mu11~15根钢绞线构成的锚索，孔径为115~135mm15~20根钢绞线构成的锚索，孔径为135~175mm。当滑坡体结构松散，或钻孔缩径明显时，可增大孔径。造孔采用锚杆工程钻机。钻孔结束后，拔出钻杆和钻具,高风压吹孔，或高压水洗孔。造孔精度要求：(1)孔斜误差：成孔后，用孔斜仪量测，符合误差要求。(2)钻孔位置误差。(3)孔深必须保证张拉段穿过滑带2m。钢绞线锚索：(1)钢绞线设计荷载：对于I级滑坡防治工程，钢绞线设计荷载可按破坏荷载的65％进行折减：对于2、3级滑坡防治工程，钢纹线设汁荷载可按65％—80％进行折减。(2)钢绞线的截断：钢绞线的加工长度严格按照锚索参数表确定，包括内锚段、张拉段和外锚段三部分。为便于千斤顶张拉，外锚段长度宜大于1．2m。钢绞线用无齿锯(砂轮锯)截断。亦可用气割，但必须避免烧伤钢绞线o(3)锚索组装：在脚手架上进行。对于长度过大的锚索可在有棚架的场地上组装，然后搬运并吊装入孔。在平整场地上架设高约o．5m、宽1．5m的工作台架，将截好的钢纹线平顺放在架上，逐根检查，凡有损伤的钢绞线均应剔除。(4)锚索入孔：在人孔前，必须校对锚索编号与孔号是否一致。确认孔深和锚索长度无误后，用导向探头探孔，无阻时，可进行锚索人孔。内锚固段固结灌浆：水泥砂浆胶结。水泥标号525#，普通硅酸盐水泥。水灰比o．4，在浆液中可掺入小于o．5％(占水泥重量)的早强剂。锚索的张拉与锚固力锁定：张拉在内锚固段灌浆7天后进行。(1)张拉作业前，须对张拉设备进行标定。标定时，千斤顶、油管、压力表和高压泵联好。在压力机上用千斤顶主动出力的方法反复三次，取平均值，绘出千斤顶出力(kN)与压力表指示压强曲线，作为锚索张拉的依据。标定时，千斤顶的最大出力应高于锚索超张拉时的值。(2)先对锚索进行单根预张拉二次，以提高锚索各钢绞线的受力均匀度。对于3000kN级锚索，单根张拉为30kN；2000kN级锚索，单根张拉为20kN。(3)隔时分级施加荷载，直至压力表无返回现象，方可进行锁定作业。若预应力损失过大，须进行整体张拉与重新锁定。锁定锚固力的大小可用两种方法确定：测力传感器直接测定及张拉锁定时预应力钢绞线变形量计算得出。计算公式如下：式中：px——锁定后可获得的预应力(kN）：p——锚固所须张拉力(kN)；p0——最大张拉荷载(kN)；pi——初始张拉荷载(kN)；ΔL——加载至几时的锚索回缩量(mm)。当采用无帖结钢绞线加工锚索时，对张拉段无须进行专门的涂层防腐可采用一次注浆方法安装锚索。Lppppix/}{604）格构锚固一般规定及设计：1格构锚固技术是利用浆砌块石、现浇钢筋混凝土或预制预应力混凝土进行坡面防护，并利用锚杆或锚索固定的一种滑坡综合防护措施。格构锚固包括预应力和非预应力格构锚。预应力格构锚适用于岩质滑床的滑坡；非预应力格构锚适用于中浅层土体滑坡。2格构技术应与美化环境相结合，利用框格护坡，并在框格之间种植花草达到美化环境的目的。同时，应与城市规划、建设相结合，在防护工程前沿，可规划为道路、广场或其他建设用地在护坡工程体内，可预留管网通道。3根据滑坡结构特征，选定不同的护坡材料4在对格构进行设计之前，应对滑坡稳定系数进行计算，作为设计的依据。滑坡设计荷载包括：滑坡体自重、静水压力、渗透压力、孔隙水压力、地震力等。5方案选择如下表6格构内力计算1）、简支梁根据计算求得的锚固荷载和边坡实际情况，确定锚索分布及不同高度的锚索设计锚固力，然后计算格构的内力。为了方便，将两个锚固点之间的格构梁简化为一个简支梁来计算其内力。严格讲，简化模型梁上的分布荷载应根据相应格构所处边坡位置上的岩土压力和设计锚固力确定，但对于某些边坡的岩土压力分布极其复杂，因此通常按最不利原则，用锚索的最大设计荷载T近似计算分布荷载P如果T1=T2=T，则格构梁上的荷载均匀分布，有p1=p2=p=T/l112221(2)/(2)/pTTlpTTll——两锚索之间格构梁的长度；T1，T2——格构梁两端锚索的设计荷载(T1≥T2)。2）、连续梁将锚固点作为固定铰支座，认为岩土压力呈线性分布，把格构梁简化为一个连续梁来计算其内力。支座弯矩系数跨中弯矩系数剪力系数MBMCM1M2M3QA左QB左QB右QC左QC右0.1050.079-0.078-0.033-0.046-0.3950.606-0.5260.474-0.500CplQCplM2P为单位长度的反力)(00sSysSyahAfhAfM——安全系数，取值为1.5；——钢筋抗拉、抗压强度(N/mm2)；——受拉钢筋、受压钢筋截面面积(mm2)；——受拉区混凝土塑性影响系数；——截面有效高度(mm)；——纵向受压钢筋合力砂浆保护层厚度(mm)。KyfyfSASAs0hsa、格构结构设计若maxKMM格构强度满足设计要求h0asas'As'As滑坡防治工程设计与施工技术规范（DZ/T0219－2006）C=1fcbxTs=AsM1fcx=bxnfy式中：M——设计弯矩值，N·mm；α1——等效矩形应力图形系数，混凝土强度等级≤C50时取1.0；fc——混凝土轴心抗压强度设计值，N/mm2；b——桩宽度，mm；h0——截面有效高度，mm，h0=h-as，as为受拉区边缘到受拉钢筋合力作用点的距离sycAfbxf1)2()2(001xhAfxhbxfMMsycumaxKMMK安全系数，取值为1.5矩形应力图的应力值取为混凝土轴心抗压强度设计值fc乘以系数α1。当混凝土强度等级不超过C50时，α1取为1.0，当混凝土强度等级为C80时，α1取为0.94，其间按线性内插法确定。C=1fcbxTs=AsM1fcx=bxnfy)21()2(20101bhfxhbxfMccucycsyffbhfAfhx1010型7构造要求式格构材料格构型式格构间距设计要求边坡坡度锚杆（管）或锚索方型指顺边坡倾向和沿边坡走向设置方格状浆砌块石格构水平间距应小于3.0m菱型指沿平整边坡坡面斜向设置浆砌块石格构间距应小于3.0m弧型指顺边坡倾向设置浆砌块石条带，沿条带之间向上设置弧形浆砌块石拱格构横向间距应小于3.0m浆砌块石格构人字型指顺边坡倾向设置浆砌块石条带，沿条带之间向上设置人字形浆砌块石拱格构横向间距应小于3.0m浆