混合支挡结构在边坡支护工程中的应用s

混合支挡及复杂边坡勘察设计1引言由于建筑功能及环境需求，在山地、丘陵工程建设中往往形成高切坡、深填方边坡。伴随着经济及技术的发展，边坡规模日趋高大，使得以往单一边坡支挡结构显然不适应发展潮流，混合支挡结构在经济技术发展中应运而生。纵观前人的研究成果、科技论文等，对山地、丘陵地区混合支挡结构涉及较少，本报告结合工程实例，分析了几种混合支挡结构受力特征，简要介绍其设计方法和原理，特别是设计中的关键问题。旨在抛砖引玉，触类旁通，对有关人员在今后工作中有所裨益。2混合支挡结构的概念所谓混合支挡结构定义为：在边坡横断面上，根据地质环境差异、建筑功能及环境要求、边坡的规模大小等特征，本着技术可行、经济上合理、安全可靠的原则，分别采用受力结构体系不同的支挡结构相互作用、相互协调共同承受边坡岩土体荷载的综合支挡体系。根据设计实践，总结了常见的

八种混合支挡结构有：1、上部柱锚结构(由桩锚结构转化)+下部肋锚结构；2、上部肋锚结构+下部重力式挡墙；3、上部重力式或衡重式挡墙+下部肋锚式挡墙；4、上部加筋土挡墙+下部重力式或衡重式挡墙；5、上部重力式或衡重式挡墙+下部抗滑桩或桩锚挡墙；6、上部重力式或衡重式挡墙+中部承台梁(托梁)+下部抗滑桩或桩锚(直桩或斜桩)挡墙（简称桩基托梁重力式挡墙）；7、上部肋锚+下部桩锚挡墙；8、上部抗滑桩或桩锚挡墙+下部肋锚挡墙。3、已有文献及规范研究成果已有组合结构支挡分析研究主要用于软土地区的深基坑支护；采用的形式：上部土钉墙，下部排桩组合结构；主要结论北京建筑基坑支护技术规范4、设计中所遇的几种有特色的混合支挡结构的力学特征、设计方法

4.1上部柱锚结构(由桩锚结构转化)+下部肋锚结构由于已有建筑物限制，无放坡空间，只能近于直立切坡。同时边坡上部人工填土层较厚，土体工程特性较差，如采用肋锚结构，既便是逆作法施工，陡坡土体亦易局部坍塌，使已施工结构处于“悬吊”状态，则支挡结构在锚杆轴力的竖向分力及肋柱自重作用下，极容易发生施工过程中下坠，使得善长于抗拉作用的锚杆承受不利的横向剪力作用，可能造成锚杆剪断而造成结构失效。鉴于此，只能先设置抗滑桩，以下部稳定的基岩作为嵌固段，依靠稳定基岩提供的水平抗力来平衡土体的侧向土压力，然后在桩前开挖土体。为了提高施工进度及方便施工，往往将桩前土体一次清除，此时应按悬臂桩进行设计。但如土压力较大，则可分步开挖土层，逆作法施工锚杆(锚索)，按桩锚结构设计，并应进行施工过程中不同荷载步结构验算。由于场坪需要，桩的锚固段基岩将被挖除，随着锚固段逐渐消失，抗滑桩或桩锚结构功能丧失，可使其转化为柱锚结构，按柱锚结构设计、验算。因此在锚固段基岩挖除前或过程中，应在抗滑桩上设置锚杆(锚索)，由柱锚结构来承担桩长范围的岩土侧向压力。下部岩质边坡则采用肋锚结构，来承担下部岩石侧压力。由于结构体系不一，各结构分别支挡上下岩土体，在下部肋锚结构设计中，应充分考虑上部岩土体及地面超载。如上部支挡结构的锚杆锚固段未位于下部边坡破裂面以下。还应考虑上部结构水平荷载对下部结构的影响。上部僵柱锚准结构摆下部督肋锚淋结构戚三维称模型正示意衫图Up最pe督r成co鬼lu谱mn页a棕nc哈ho光r见st挑ru姐ct介ur刮e松an劝d妇bo铜tt生om教r坊ib后s粘an样ch宴or尾s棉tr胞uc代tu馒re亭3厉d描mo积de集l迅sc弃he效me胶s工程阿实例某边氧坡坡享顶为暖已建岭市政筐道路逢及人冈行过撒街地语下通后道，界且坡选顶管袭网密疯集，猜受建跌设场邪地限蜘制，神边坡扛只能森直立脆切坡尸。该拾边坡授坡高22糕.5所m，边链坡上田部素捕填土辉层厚6～7m，下耍部为延砂泥诵岩，每强风启化层煎较薄股。上渠部采控用柱械锚结历构，副柱截物面1.段0m秀×1慈.0洪m，间胞距3m，柱真长12距.5捞0m，由管于坡责顶对扬变形慢要求胆较严净，在狮柱中格下部气设四筐排锚振索，悉间距2m，每蜓孔锚川索采钓用9×侧12束7φ贩15杀.2钢绞屈线。袄边坡柴下部后为肋卷锚挡耀墙，钱高10办m，设等四排医锚杆放，竖骨向间孔距2.就5m，肋张间距2m，每并孔采供用3根φ3逝6H良RB公40腐0钢筋定。施工挥顺序贵如下俗：先怎进行窑桩施巨工，惑待桩芳施工融完成专后，巡寿清除议桩前列土体毒，同漆时施初作上意部锚校索，材此时醒桩起龄抗滑环作用督。接上着开电挖岩候坡，途逆作鸦法施立工下轰部锚爽索，挺桩锚具式结猪构逐钥渐转挨化为去柱锚圾结构肚，最视后进勺行下虎部肋栽锚挡餐墙施坏工。趁该混刘合结较构典煎型剖惭面见给左图龟。上部犯柱锚萝结构(由桩充锚结践构转系化)+下部鸣肋锚僻结构返实景设计岁计算碰要点悉：A、上脑部结扩构先朝按悬挤臂抗鹿滑桩休计算枕，悬粥臂长常度取牲土层扫及强涝风化无厚度析，嵌锯入中稻等风卵化一盛定的仿深度悄。B、按瓦锚拉财桩进坦行施作工过爱程验纹算。C、最始后按丈排桩乳式锚饺杆结培构验倒算。裙设计奇取最携大的合内力距及配装筋。D、下婶部结染构按猾一般剖的肋冷锚挡婆墙设刚计，乏考虑事上部辣荷载郊。如果灰将桩浊加长啊，边通坡采闲用同减一支疯护形桥式，辫如锚装拉桩去或排歼桩式托锚杆米挡墙方，则埋这种检支挡残结构村不属指混合抽支挡杆结构茄范畴终。采涝用此薄设计绝方案虏亦可胜行，构但投赚资可州能会剖增大他。4.密2桩基健托梁舟重力姻式挡周墙该结治构可优用于浴较高浓的土炎质边屯坡，券坡底喂土层宇较厚震，且挤地基灭承载呆力较葡低，职必须斗采用博桩基屯础，章以承取载力进较高耐的岩蚕层作现持力算层。横桩上阿设置刻托梁(承台妹梁)，梁适上设役重力渣式或浪衡重每式挡塌墙。迟承台够可设师置于送坡底挂地面朵以下(低承隙台)，也狼可设畏置于慌边坡凶上(高承耻台)。该杏混合板结构申的受贷力特吊点为辅：上诊部重旋力式早挡墙蜡承受还墙后券土体毛压力筑，下拢部托似梁和炒桩承含受上旅部墙忧体传霉递过居来的势水平纸荷载闯及竖抬向偏约心力专产生煎的弯塘矩，倚其中执竖向牢力包迹括上喘部墙萍体的凭自重各、墙直背与赞第二雷破裂进面之宵间的浴有效惨荷载辟和墙妥背土柳压力俘竖向缴分力遮。如果奋土体坏产生仆的侧随向力惕较大悼，使箩桩顶帜产生猾过大城的位雪移，磁桩截叉面及察桩身汤配筋供较大屈，嵌守岩段腊较深采，则肿可在拍桩顶嗽附近虹设置环锚索(新近宁填土进中应吓对锚诵索预室先进宿行保香护，北避免贼锚索悲承受院竖向祥不利咸荷载)，使雷桩从蹄不利润的“厕悬臂柜”受贤力状取态变贡为较朝为有奴利的西“简悦支梁谣”或牢“连芬续梁绘”受闯力状嘱态。恐也可饰采用科前后作双排欠桩与极托梁指构成摄门字暑形框证架结掠构来君控制昂桩顶羊位移还，减圈少桩律身内番力。近几链年的形工程此设计却实践上中，响下部舅桩基蹄使用酱斜桩(倾斜淹度不药超过15作°)技术窜，依上靠桩轨顶竖仔向荷害载对扎桩身洋截面友负弯艇矩抵班消部剂分桩唉顶向差外水央平力社及向歪外偏渡心力神矩对杜桩身挠截面留产生床的正冈弯矩邮，同坝时由疫于斜框桩后岩为仰键坡，替侧向械土压很力比纳直桩刘要小攻，故蜡此结油构坡姻顶位捷移、您桩身歌截面辰内力垦、配举筋明历显减吃少，努据分努析在躺相同怀嵌固脂深度繁情况箩下，胡一般睬可减艳少30费%～40散%，经惰济效赔益显呢著。直桩室与斜埋桩内很力对傍比图该结套构的陪桩基坡实为醒偏心讲受压西构件桐，其优受力迹状况走比纯炒弯构谱件要梳好（章配筋跃量一纠般少5-警10虎%），霸但设上计中甩应进厉行桩态基竖沿向承疑载力若及桩招身正棉截面刺承载晚力计码算。另外爪，重教力式漠或衡承重式听挡墙泛与托段梁连箩接部怎位的眠构造号处理浙也很猾重要呼，墙纠底应昨设计当成逆屿坡，桨墙底加及托贺梁顶语部设幸置防清滑插逆筋。桩基告托梁恭重力匪式挡驰墙三倘维模舅型示冲意图Pi部le较f饥ou村nd旋at涂io惕n宣jo婚e压be练am认g押ra心vi纺ty肾r忘et石ai查ni倦ng袄w沉al漏l题3d站m练od跌el节s锻ch级em宾es工程般实例某待事填填睁土边若坡高20机.5戏0m，由张于场区地环昏境限吩制，厦边坡俊治理金工程洞只能附近于揭直立挽，而猎且坡层下填钩土层矿厚约6m多，验强风群化基余岩厚污约6m，强黄风化弃及土忌体工胆程特鲜征较瘦差。星如此皇高的指填方芒边坡届且地匹基条轿件较吃差，朝采用灰桩基显托梁+衡重究式挡仿墙较家合适纳。但挽如采甩用直增桩，栋则桩括项位偷移、饮桩身点配筋哭都非筑常大脾。经桃经济井技术洋比较海，采莲用斜拳桩桩乐基托躁梁+衡重后式挡带墙。除衡重僻式挡棕墙高10学m，托半梁高1.陪5m，宽3m，为府高承斤台。秒斜桩意桩长下约24拆m，桩撤间距5m，桩源截面1.哗5尸m×照2.催0m，嵌克入中葬风化甩基岩阔约3m，悬养臂长医约9m，斜愿桩倾鱼角10圣°。某填天方边户坡高饺约17端m，由疾于场店地环煮境限驻制，拦边坡肯治理脂工程换只能比进于崇直立菜。虽冻坡下企土层咽及强跟风化趟层厚最较小段，约2.裁5m，但孔挡墙闻前缘肌为斜廉坡，压经方埋案比返较，瞒采用蜻桩锚缝托梁+衡重哥式挡赵墙。框衡重晕式墙剧高9m，托吉梁高1.躺2m，桩抵长约14吹m，悬拳臂长限约6m，桩舌截面1.薄5逆m×幕2.交0m，桩坦间距5m，嵌肯入中塘等风匆化约4m。离须桩顶2.革5m处设侮一排挠锚索阁，每溉孔9束7φ也15瓶.2钢绞粥线，崭锚入冲中等柿风化蕉基岩6m。设计机计算耕要点A、桩芝顶在话竖向寄、水万平荷就载及祝力矩献作用肠下内秀力计仍算：景桩受仰外部挑荷载夏段按赴静力轮平衡舞法；乘桩的沈嵌固菊段按倡弹性军地基钳梁法低，将初嵌固辽段顶马部的大剪力驶、弯世矩等欧效处唯理来攻反求制作用扒于受坑荷段险的岩扫土压廊力，倍然后食可按瞧常用灭软件评计算剥。B、杆态件有赏限单溉元法崭：可红考虑舅复杂奥的受保力状溜态。C、桩享可按锁偏压撒构件预配筋敞，并候应进息行桩踏的竖驳向承撇载力优验算鹅。D、托删梁受列竖向保、水冻平荷叹载作源用计挨算4.镇3上部拆桩锚坡结构+下部晚肋锚疮结构该组恒合结售构用垂于稳博定性表较差律的岩依土边助坡，脏边坡辞高度膊及岩锻土侧拜压力共或剩昼余下爷滑力昌较大忍，坡荐顶上课已有障建筑钉，对午变形字要求染较高诵，且仙放坡更空间侍有限聋。采鹿取分岭阶治喂理，气上部叨采用旧桩锚级结构逃，下笛部采者用仰揪斜式茎肋锚旧结构恋，由晓于场谈地的芹限制蒸，上陵部位棒于坡狂上的踩半坡坦桩必雁须穿渔过下弟部岩教坡的刘潜在两滑移越面，学或桩劣的嵌龄固段膀离下帆部边捞坡潜扬在滑茶移面仆的水哑平距膝离小登于3～5倍桩丑径。旦则下图阶边比坡的文支挡慈结构葵受到抖岩体狠对桩竿的水镇平抗祥力反翼作用长力及说桩的颠竖向侵嵌固绣力引夹起的待侧向投压力端作用胀，下喂阶边欠坡的键肋锚疑结构释上部县岩土痰侧向似压力堆显著傻增大重，相未应部称位的淹锚杆泊钢筋絮截面圆及锚歉固长装度应袖加强回处理传。上富部桩指锚结恐构可贝按“吊强锚的弱桩后”的唇原则砍设计泊，以老减少萄桩对绞下部澡边坡众的影摩响。如果抖将桩话加长超，嵌团固段香下移寄，以掘满足交嵌固励段离朗坡面冈的边总缘宽丙度要仔求，鸦使上希部与涛下部蔬结构区相互智无影颜响，蕉则这钩种支梦挡结跃构不浑属混捕合支代挡结鉴构范积畴。池采用全此设纷计方昨案亦胶可行毛，但因投资胸可能否会增鹊大。上部岸桩锚必结构龙下部寻肋锚冶结构娱三维锡模型净示意歼图Up心pe贡r巨pi牲le捞a授nc检ho包r拥st乏ru就ct驼ur科e挪an酬d编bo逢tt近om饭r荣ib虫s姑an驶ch虑or盾s恩tr叹uc配tu衣re籍3扁d疾mo闻de幼l猾sc关he违me副s工程这实例某环砍境边眨坡高召约43膜m，以顽岩坡饼为主篇，岩右坡为喂顺向扭坡，尊稳定梅性受弱倾角67斧°的岩奸层岩驼面控揪制。名由于闯建筑鹅场地雕限制饰，放谅坡空愈间有吸限，拼且边传坡稳醋定性虽较差循，如担切坡摧坡角誉大于挎层面国倾角愤，即伴便是娇采用苍逆作爆法施锅工的真肋锚撇挡墙番，也涨难以炎施工乳，几健乎是芳随挖缓随塌句。鉴于损此，华经过与经济嗓技术勉比较锹，上碑部约20区m的高吵边坡亡采用假桩锚僻结构株，桩圆长约30伙m，桩营间距4m，桩踪蝶截面1.踪蝶5贤m×械2.串5m，嵌纱固段鼓长7m，桩燥上设6排锚鹊索，号排距防为2.侮5m，每跪孔7～9束7φ早15永.2钢绞由线，梢中间液设置垂坡率1：1.甚45，宽4m的马盐道，按下部淹约20计m高边释坡采重用1：0.求44的顺菊层放践坡后爷设置董肋锚盾挡墙汗。上部涉桩锚属结构酬下部忙肋锚琴结构丛典型祸剖面醒图由于鲁桩嵌担固段腹离下的部坡慢顶较携近，未则在赢下部串肋锚仆挡墙醋设计陈时，原共设8排锚槐杆，虑其上告部2排锚啦杆考私虑了坚上部套桩对隐下部锤岩坡组的水盛平作用力虏，采脏用2根HR惑B4蝴00直径32砍mm的钢牺筋，蹦锚固今段长钞度6m，下渡部6排锚澡杆采来用2根HR戴B4桨00直径25月mm的钢宣筋，他锚固遮段长垦度3m，锚免杆间畜距为2.英5m届×2神.0伪m。上部辱桩锚柔结构揭下部搭肋锚承结构治实景设计雀计算善要点4.道4上部娱肋锚福结构+下部舅桩锚脸结构该结预构可房诚用于徒边坡诵稳定脉性受猾外倾舱结构跪面控晶制的恶高陡窄岩坡胳，边顷坡的答岩土贷侧压臂力或晒剩余惯下滑虑力较剑大，衡如果凳采用低单一糕的肋顷锚结鹊构，筑几乎片无法群支挡姐。于简是，密可以裁在边昨坡上引部采树用肋贱锚结凉构，队坡脚烟附近佣采用差桩锚仔结构吃。该惜组合全结构希能承乏受较王大的葬岩土置体边特坡荷妻载，刊同时广充分馆运用乒“强竞顶固观脚”烛设广计理校念，劈燕与支委挡结梦构实障际受摇力状鉴态相隆吻合手。上部京锚杆尼设计唱可按塑破裂冈面为厕上部似边坡戴坡脚搏临空吧的浅铁层滑河移面脏计算仗岩石串侧压润力或渠剩余径下滑天力及则确定塘锚固琴段起炮始位霞置。她但应尺充分卸考虑帐是否叙存在霞深层是多级杨组合鸟滑面敲，即蔑应注咸意是设否有丽越顶翁破坏公的可啦能。攻如从航下部棕边坡听坡脚孝临空猫的深裳层滑粉移面吩与缓雀倾角键层面泥组合岔，即段可由脆两个获结构盘面组副成滑衡动面塌的滑摧体，品这种碰破坏葡模式货往往纯被工救程技旨术人逼员忽面视。此时贸，上多部边答坡部抵分锚驻杆(索)可深回入深兰层滑蛾面，伙除可府承担戒部分酸浅层突滑动效的剩疮余下蔬滑力量或岩理石侧碗压力刷外，庸还可善承担唐部分黄深层演滑动岸的剩次余下疾滑力终或岩管石侧隆压力捧，以叶减少伐下部镇桩锚市结构敬的岩叹土荷应载。上部晶肋锚碧结构似下部掏桩锚计结构琴三维猪模型担示意扔图Up方pe屑r童ri番bs鸦a腔nc谱ho贿r杀st委ru量ct袖ur浓e可a蔬nd哄b旧ot涂to帜m肾pi惠le陡a卵nc械ho扎r浆st仁ru亦ct宜ur视e格3d骗m凭od绕el加s义ch花em赛es设计牺计算秘要点A、按他极限裤平衡架法计凳算出锯总的淘下滑耻力B、计止算上晋部锚讲杆（幕索）扎能抵遥挡的喊下滑柿力或挠先拟扇定部猎分下态滑力泰，计挤算所岗需锚销杆（摧索）烤量。C、由胖下部袜锚拉纸桩来衔承担设剩下观的下交滑力钩。工程穗实例某岩切质边瓣坡高陪约32励m，边倾坡后泼部为夏一斜膀坡，娱岩体约中有摧一组柿外倾径裂隙陪，倾冲角48方°，边证坡稳赤定性佩主要立受该顶外倾削裂隙割控制还。此竿外，葡边坡怨上部至还受洒该外冒倾裂柔隙与恭内倾隔层面姻组合野控制判。外摆倾裂乏隙有塔粘土纤充填眼，遇义水易皂泥化墓，抗朋剪强畏度指负标较导低，昌裂隙迫结合弃很差砍或为械泥化每夹层纷，剩姥余下慈滑力拴达50贝00～60镜00系kN券/铃m。经陕方案泼比选笋，上踏部高22吴m的岩坦坡采殿用后音仰式躺肋锚沙结构醉，坡帝比1:歇0.份45，锚规杆竖养向间备距2.烤5m，水推平间瓶距2.御0m，每咳孔采面用3根HR仗B4喊00直径28蜓mm的钢刃筋，罢上5排锚住杆锚长入浅训层滑谱面，哈下4排锚丙入深迅层滑俱面。愉下部10译m高岩寨坡采太用桩猫锚结余构，跪桩截腾面1.谷5m墨×2抗.0书m，桩旧长约15果m，桩凳间距3m，嵌炼入中届等风盾化5m，桩附上设6排锚唯索，册排距肃为1.稀5m，每唱孔17束7φ拳15潮.2钢绞竿线，治为避位免群表锚效遥应，锐锚固歉段错有开布际置。拿该混枝合结扛构典详型剖蚁面见惠左图4.吩5上部芬支挡选结构吊的水趴平荷死载引基起的晋侧向榨应力热计算或集痒中荷理载作旅用在住下部替结构躺的顶容部如上吴部结球构锚帽杆锚陈固段宴已深装入边歪坡整切体岩招土体团的破菜裂面粥以下来，可敲不考顽虑上杂部结亏构的索水平窃荷载过对下管部支麻挡结沙构的暗影响纱。倒三所角形睛法5其它糠复杂浑边坡绍支护双实例谢岩谢！工况分步工况1工况2工况3

有限元ANSYS坡体最大竖向位移(mm)52.97129.08101.25斜坡顶最大水平位移(mm)15.0367.2728.1预设桩顶最大水平位移(mm)27.0686.54-5.93滑面1穿刺最大位移(mm)2.793.473.11滑面2穿刺最大位移(mm)1.875.985.41滑面1滑动最大位移(mm)4.6211.582.02滑面2滑动最大位移(mm)2.651.817.88边坡安全系数1.281.081.55顺层蜓岩质缠滑坡浅实例某岩喷质切冰坡高陶约12～16米，愈坡度沿约70决°，边践坡未忧进行酬支护伙处理膛。由法于近采期当东地连图续暴五雨，酷该边膊坡于20蓄12年5月22日下湖午13很:3屑0产生风沿层洲面顺斩层滑涂坡。腾滑坡曾横宽喊约11宽0m，纵蕉长约42赵m，滑落体厚毅度约5～22扭m，面咸积约3.度28嗓×1罚03萄m2，体遗积约3.倾6×吉10削4m或3。若贩滑坡吊进一裂步发桂展，连将危镜及到膨坡顶锅四条22敞0k盲V铁塔此的安酱全根据畏恢复令坡体款极限火平衡爪状态竭的检嗓算，队对近新期发王生的彻滑坡盈，可起将边梁坡轮命廓恢毒复至净开始射滑动渣瞬间图的形极状，须并认咳为它苏处于萌极限蹄平衡梨状态还，即证稳定尤系数K=崇1。利纽奉用两般条剖喂面（1-歉1’、2-磁2’）进叮行综角合计尿算，众抗剪株强度型指标现反算楚值采崭用敏土感性胀分析扭后确债定，性最终粗经反蛮算并借结合摧地区护经验波，软迈弱结暖构面c值取13饺kP景a，φ取18躁°，此笼时得险到的册抗剪胖强度私指标塔介于旁峰值泽抗剪瞒强度携指标便与残次余抗微剪强节度指田标之芽间。对滑块坡体票变形源已不咬再发余展，多裂缝皱不再慕增多数、扩秃大，宽滑坡证壁明辜显。蔬此时柄滑坡志体处付于停项滑阶帝段，见滑面分的抗眯剪强之度指腹标在叫峰值逮抗剪象强度陷指标指与残惠余抗杂剪强去度指络标之霜间选非取，绝建议c值取13舌kP搅a，φ取18典°。滑陪坡堆搞积体慕与原耽地面夫综合插内摩也擦角φ饱和推取22守°。稳腊定性滋系数巨为1.宫49魂~2地.3刃4，为制稳定率状态城。计烫算结愁果和肿现场旨实际辩情况央相吻搜合