土钉边坡支护设计在某路堤边坡工程中的应用

土钉边坡支护设计在某路堤边坡工程中的应用案例说明土钉墙是由天然土体通过土钉就地加固并与喷射砼面板相结合，形成一个类似重力挡墙的结构，以此来抵抗墙后的土压力，保持开挖面的稳定。土钉墙在土体内放置一定长度和分布密度的土钉体与土共同作用，弥补土体自身强度的不足，有效地提高了土体的整体刚度，弥补了土体抗拉、抗剪强度低的弱点。通过相互作用、土体自身结构强度潜力得到充分发挥，改变了边坡变形和破坏的性状，显著提高了整体稳定性。更重要的是土钉墙受荷载过程中不会发生素土边坡那样的突发性塌滑，土钉墙不仅延迟塑性变形发展阶段，而且具有明显的渐进性变形和开裂破坏，不会发生整体性塌滑。本文采用GEO5土钉边坡支护设计模块对贵州某道路路堤边坡工程进行了分析验算，为设计方案的可行性提供了依据。工程概况该路堤边坡为土质边坡，边坡高7米，倾角超过70°。通过分析工程地质条件，结合勘察报告，确定采用土钉墙对其进行支护。土钉边坡设计结构如图1所示。10°HBR400,1Φ30，L=50001.07.0图1土钉边坡支护结构示意图 土钉墙面板采用200mmC30混凝土，面板配筋类型为HBR400；土钉材料、尺寸和间距等参数请参看图1中的标注。边坡岩土参数请参照表1。表1岩土参数表重度内摩擦角黏聚力墙背和土体间摩擦角γ（kN/m3）φ（°）c（kPa）δ（°）岩土材料19.5271215验算操作流程分析设置在“分析设置”中选择“中国-国家标准（GB）”。图2分析设置尺寸在“尺寸”界面包含一列含有坡面节点位置信息的表格，用户可以对坡面形式进行时编辑，需要输入节点深度以及x的坐标。点击按钮，在弹出的“添加点”对话框中依次输入节点的参数。图3坡面节点 土钉类型在“土钉类型”设置界面中编辑土钉的强度参数。点击按钮，逐一编辑土钉类型，考虑到施工方便，本工程实例中土钉类型只设置了一种。图4添加土钉类型对话框土钉尺寸在“土钉尺寸”设置界面中编辑土钉的尺寸参数。点击按钮，逐一编辑土钉尺寸。图5土钉尺寸编辑对话框材料在“材料”设置界面中编辑土钉墙面板的材料参数，包括混凝土强度和配筋类 型。用户可以从软件自带的目录数据库中选择材料，也可以自定义，本工程实例中图6土钉墙面板材料编辑剖面土层在“剖面土层”设置界面中设置边坡高度，点击按钮，在“Z坐标”中输入7，这样就设置好了边坡高度。图7剖面土层添加岩土材料在“岩土材料”设置界面中设置岩土层材料，点击按钮，在弹出的设置面板中添加岩土材料，具体参数请参照表1。 图8添加岩土材料指定材料在“指定材料”设置界面中将刚刚添加的岩土材料指定给对应的土层，选择岩土材料图例，然后在显示窗口中点击要指定的土层即可。图9指定岩土材料墙后坡面在“墙后坡面”设置界面中选择第一个坡面类型。 图10墙后坡面设置工况阶段设置在工况栏中选择“持久设计工况”，即软件默认的工况类型。图11设置工况阶段验算结果分析内部稳定验算在“内部稳定验算”中，可以验算土钉承载力和土钉墙内部稳定性，而内部稳 定性验算滑面又可选择直线滑动或折线滑动。用户可以在分析中添加3个工况分别验算上述三种情况。结果显示土钉承载力、内部稳定性验算均满足要求。图12土钉承载力验算结果图13内部稳定性验算—直线滑动 图14内部稳定性验算—折线滑动点击“详细结果”按钮，可以打开详细的计算结果。倾覆滑移验算在“倾覆滑移验算”界面中，软件给出了各作用力在x和z坐标方向的分力大小及作用点坐标。结果显示倾覆稳定性验算和滑移稳定性验算均满足设计要求。图15倾覆滑移验算结果点击“详细结果”按钮，可以打开详细的计算结果，包括抗倾覆力矩、倾覆力矩、抗滑力、滑动力及安全系数。 图16倾覆滑移验算详细结果承载力验算在“承载力验算”界面中选择承载力验算方式，包括“输入修正后的地基承载力特征值”、“使用扩展基础设计软件分析承载力”及“不计算”，这里选择“输入修正后的地基承载力特征值”，修正后的地基承载力特征值设置为200kPa，容许偏心率选择为“按偏心率验算”。验算结果显示偏心距验算和地基承载力验算均满足设计要求。图17承载力验算结果点击“详细结果”可以查看详细的计算结果，包括荷载设计值与标准值、轴力 最大偏心率、地基承载力及基底平均应力等。图18承载力验算详细结果截面强度验算在“截面强度验算”界面中主要对土钉墙混凝土面层和配筋进行强度验算，结果显示显示截面强度满足设计要求。点击“详细结果”按钮可以查看详细的计算结果。图19截面强度验算 外部稳定性点击“外部稳定性”命令，软件会自动打开土质边坡稳定分析模块，在此模块中可以对挡土墙的外部稳定性进行验算分析。点击命令，在打开的分析界面中设置滑动面为“圆弧”，分析方法选择“毕肖普法”，分析类型为“自动搜索”，点击进行验算分析。需要说明的是，当分析方法选择“所有方法”时，分析类型只能选择“给定滑面”，此时为了得到较为理想的分析结果，建议用户先使用规范中建议的毕肖普法进行分析，得到最危险滑面，然后将此画面进行所有方法的分析。验算结果显示所有的分析方法均满足设计要求。图20外部稳定性验算结果点击管理面板中的“确定”按钮，验算结果会自动导入到重力式挡土墙设计模块中。