锚索灌注桩板墙在河道护岸工程中的应用分析

南英尧

（惠州市华禹水利水电工程勘测设计有限公司，广东 惠州516000）

1 工程概况

东莞市区某河道左岸河段桩号Z0+162.92～Z0+209.63 段需要新建护岸挡墙，该段现状岸坡为土质边坡，边坡坡比不足1∶1，坡高约8～10m，且已有局部塌陷，此段岸坡后建有污水处理厂厂区，现场不具备大开挖条件。经综合分析，新建护岸宜采用非开挖式灌注桩板墙护岸结构，再根据计算决定是否需要增加锚索等辅助支护措施。

2 支护计算原理

悬臂式灌注桩板墙宜采用平面杆系结构弹性支点法进行分析。锚拉式灌注桩板墙可将整个结构分解为挡土结构、锚拉结构（锚索及冠梁）分别进行分析；挡土结构宜采用平面杆系结构弹性支点法分析；作用在锚拉结构上的荷载应取挡土结构分析时得出的支点力。

1）悬臂式灌注桩板墙的桩嵌固深度应符合下式嵌固稳定性的要求：

式中，Ke为嵌固稳定安全系数，该工程取1.25；Eak、Epk分别为岸坡外侧主动土压力、河道内侧被动土压力标准值，kN；aa1、ap1分别为岸坡外侧主动土压力、河道内侧被动土压力合力作用点至挡土构件底端的距离，m。

2）锚索灌注桩板墙嵌固深度应符合下式嵌固稳定性的要求：

式中，aa2、ap2分别为岸坡外侧主动土压力、河道内侧被动土压力合力作用点至支点的距离，m。

3）悬臂式灌注桩板墙和锚索式灌注桩板墙均应按以下进行整体滑动稳定性验算：（1）整体滑动稳定性可采用圆弧滑动条分发进行验算；（2）采用圆弧滑动条分发时，其整体滑动稳定性应符合以下规定：

式中，Ks为圆弧滑动稳定安全系数，本工程取1.35；Ks，i为第i 个圆弧滑动体的抗滑力矩与滑动力矩的比值；cj、φj分别为第j土条滑弧面处土的黏聚力（kPa）与内摩擦角（°）；bj为第j 土条的宽度，m；θj为第j 土条滑弧面中点处的法线与垂直面的夹角，（°）；lj为第j 土条的滑弧长度，m，取lj=bj/cosθj；qj为第j土条上的附加分布荷载标准值，kPa；ΔGj为第j 土条的自重，kN；uj为第j 土条滑弧面上的水压力，kPa；R′K，k为第k 层锚索在滑动面意外的锚固段的极限抗拔承载力标准值与锚索杆体受拉承载力标准值（fptkAp）的较小值，kN；αk为第k 层锚索的倾角，（°）；θk为滑弧面在第k 层锚索处的法线与垂直面的夹角，（°）；Sx，k为第k 层锚索的水平间距，m；ψv为计算系数，可按ψv=0.5sin（θk+ak）tanφ 取值；为第k 层锚索与滑弧交点处土的内摩擦角，（°）。

3 支护结构设计计算成果

根据上述计算原理，最后验算求得本工程护岸支护方案为：采用φ1 500mmC30 钢筋混凝土灌注桩支护，嵌固深度9～15m，桩中心距为2m，迎水面采用150mm 厚C30 钢筋混凝土挂板，并于灌注桩冠梁处设置一道预应力锚索，锚索间距为2m，与水平面夹角为30°，设计值为450～650kN。

4 锚索桩板墙护岸施工工艺

填筑灌注桩板墙桩基施工平台→灌注桩钻孔→钢筋笼制作→灌注桩混凝土桩身浇筑→灌注桩冠梁施工→冠梁处锚索施工→拆除桩基施工平台→临河侧挂板施工成墙。

4.1 钻孔桩施工工艺要求

钻孔桩施工工艺要求如下：（1）布孔：钻孔桩施工工艺要求如下：按设计要求进行布孔，保证布孔位置的准确性；（2）确保桩长设计的合理性；（3）钻孔桩分二序隔桩施工，在第一序混凝土达到70%的设计强度后开始第二序成孔施工；（4）钢筋笼制作及安装：纵向钢筋的接口应优先采用焊接，接口必须按规范要求错开，钢筋笼外侧需设定位钢筋环以确保钢筋保护层厚度；（5）钻孔桩施工容许偏差：桩径的容许偏差为±50mm、垂直度容许偏差为1%；（6）灌注混凝土时应确保水下混凝土的质量。

4.2 锚索施工工艺要求

锚索施工工艺的要求包括：（1）锚索采用5 束（1×7-φ15.20mm）钢绞线，钢绞线强度标准值为1 860MPa；锚索下料长度应满足锚索自由段、锚固段长度之和，且锚头外露长度须满足台座及张拉作业要求；沿锚杆轴线方向每隔2.0m 设置1 个定位支架，锚索杆体防腐应严格按照CECS 22：2005《岩土锚杆（索）技术规程》[1]执行，采用Ⅰ级防腐保护标准；（2）锚索钻孔水平方向孔距在垂直方向误差宜≤100mm，偏斜度应≤3%；（3）锚索注浆一次注浆采用水灰比为0.5～0.55 的纯水泥浆，二次高压注浆采用水灰比为0.45～0.55 的纯水泥浆，注浆体的设计强度≥30MPa；（4）锚索锚固体强度应≥20MPa 并达到设计强度等级的80%后方可张拉锚索，张拉应有序进行，顺序需考虑到临近锚索的相互影响因素。

5 实际应用情况

该工程岸坡周边专设固定监测点。根据GB 50330—2013《建筑边坡工程技术规范》[2]，边坡监测应符合下列规定：（1）坡顶位移观测，应在每一典型边坡段的支护结构顶部设置不少于3 个监测点的观测网，观测位移量、移动速度和移动方向；（2）锚索拉力和预应力损失监测，应选择有代表性的锚索测定锚索预应力损失；（3）预应力锚索的应力监测根数不宜少于锚索总数的5%，且均不应少于3 根；（4）监测工作可根据边坡稳定性、周边环境和施工进程等因素动态调整；（5）边坡工程施工初期，监测宜每天一次，且应根据地质环境复杂程度、周边建（构）筑物、管线对边坡变形敏感程度、气候条件和监测数据调整监测时间及频率，当出现险情时应加强监测。

经过施工期间和施工后3 个月的监测，岸坡顶部水平位移和支护结构侧位移的观测值都在设计要求范围内。现该段护岸锚索灌注装板墙已安全运行一年多，且通过了2 个汛期的考验，运行良好，周边建筑物也稳定如初。实践证明，锚索灌注桩板墙方案是安全、有效和可行的。

6 结语

随着城市化建设的发展，城市建设用地越来越少，市政配套设施和居民楼大都临河而建，河道的建设普遍滞后，致使新建河道挡墙如果采用旧有大开挖形式的支护方案难以实施，因此，需要根据河岸的特点进行设计，并参考周围的地质条件，对具体工程需求进行分析，从而进一步制订护岸方案。