常用支擋結(jié)構(gòu)形式與應(yīng)用

■李 媛 ■蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院國(guó)資基建處，甘肅 蘭州 730021

1 常用的支擋結(jié)構(gòu)形式

現(xiàn)今常見的支擋結(jié)構(gòu)形式有很多，各有不同的適用范圍，一般可按照結(jié)構(gòu)形式、建筑材料、施工條件及所處的環(huán)境等條件進(jìn)行劃分。按其結(jié)構(gòu)形式和受力特點(diǎn)可分為重力式擋土墻、懸臂式擋土墻、扶壁式擋土墻、加筋土擋墻、土釘墻、錨定板式擋墻、錨桿擋土墻、框架預(yù)應(yīng)力錨桿擋墻、懸臂式排樁擋墻、地下連續(xù)墻、單支點(diǎn)和多支點(diǎn)排樁、抗滑樁和錨索等形式［1］;按照建筑材料劃分可分為磚砌、石砌、混凝土、鋼筋混凝土、土體錨固體系等;按照支擋結(jié)構(gòu)所處環(huán)境條件可分為一般地區(qū)、浸水地區(qū)、黃土地區(qū)和地震地區(qū)等。

無論種類如何劃分，支擋結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具有足夠的承載力和剛度，要保證被支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全和正常使用。同時(shí)，在設(shè)計(jì)、施工過程中，還應(yīng)滿足技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、方便施工、安全環(huán)保等要求，并與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。

2 支擋結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種支擋結(jié)構(gòu)在各類工程甚至是一些復(fù)雜工程中的應(yīng)用越來越廣泛，并且在各類工程中發(fā)揮著重要的作用。各種新型的支擋結(jié)構(gòu)也應(yīng)運(yùn)而生，更加輕型、柔性、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、安全、便利的結(jié)構(gòu)類型越來越受到重視，并且廣泛地應(yīng)用到各種類型的工程中，應(yīng)用前景是非常樂觀的。下面針對(duì)支擋結(jié)構(gòu)的應(yīng)用情況簡(jiǎn)要做一些介紹，供大家參考。

2.1 混合支擋結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生

在山地、丘陵地區(qū)的工程建設(shè)中常常會(huì)形成高切坡和深填方邊坡，這些邊坡的體積往往巨大。由于建筑功能及環(huán)境需求，使得以往在一個(gè)工程中使用單一形式邊坡支擋結(jié)構(gòu)的方法已逐漸不適應(yīng)邊坡規(guī)模日漸增大的發(fā)展趨勢(shì)，隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，混合支擋結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生，并且在一些地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜的邊坡支護(hù)工程中發(fā)揮著越來越大的作用。

根據(jù)大體積邊坡的各部分土體在地質(zhì)環(huán)境上的差異，本著技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的原則，同時(shí)考慮到建筑功能、環(huán)境要求及邊坡的規(guī)模大小等因素，在邊坡橫斷面上分別采用受力結(jié)構(gòu)體系不同的支擋結(jié)構(gòu)來共同承受邊坡巖土體荷載，并且使這些結(jié)構(gòu)能夠在一起很好地協(xié)同工作，彼此取長(zhǎng)補(bǔ)短。

常見的有:上部柱錨結(jié)構(gòu)(由樁錨結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化)+下部肋錨、樁基托梁重力式擋墻、上部樁錨結(jié)構(gòu)+下部肋錨結(jié)構(gòu)、上部肋錨結(jié)構(gòu)+下部樁錨結(jié)構(gòu)等。以上只是兩種支擋結(jié)構(gòu)的組合，此外還有兩種以上形式的組合。我相信在今后的發(fā)展中，混合型支擋結(jié)構(gòu)一定會(huì)越來越多地應(yīng)用到復(fù)雜支護(hù)工程中去。

2.2 新型支擋結(jié)構(gòu)更加適應(yīng)時(shí)代發(fā)展需要

縱觀支擋結(jié)構(gòu)的變遷，我們不難發(fā)現(xiàn)一些支護(hù)結(jié)構(gòu)因?yàn)閷?duì)各類地基適應(yīng)性強(qiáng)、施工速度快、經(jīng)濟(jì)合理以及墻體與周邊自然環(huán)境相協(xié)調(diào)等特點(diǎn)而得到大范圍的應(yīng)用，這也是今后支擋結(jié)構(gòu)發(fā)展的趨勢(shì)。例如，土工格室擋土墻和格賓擋土墻。在地基條件較差、石料運(yùn)距遠(yuǎn)、景觀要求高的路段較為適用土工格室擋土墻;而格賓擋土墻多應(yīng)用于臨時(shí)支護(hù)、公路養(yǎng)護(hù)或河岸搶險(xiǎn)工程中。所謂“格賓”，即英文單詞gabion 的音譯，是一種新型的石籠網(wǎng)。此結(jié)構(gòu)采用高強(qiáng)度的鍍鋅低碳鋼絲或PVC 包裹鋼絲，由機(jī)器編織成雙絞六角形鋼絲網(wǎng)，內(nèi)部充填塊卵石，具有強(qiáng)度高、抗腐蝕等特點(diǎn)，在河岸治理、邊坡支檔中得到應(yīng)用，尤其在山區(qū)低等級(jí)公路地基承載力弱、基礎(chǔ)開挖難度大的情況下修筑擋墻，以及在導(dǎo)流工程、城市河道治理工程中更具有優(yōu)勢(shì)［2］。

2.3 復(fù)雜地區(qū)的新型強(qiáng)支擋結(jié)構(gòu)得到應(yīng)用

支擋結(jié)構(gòu)在一些復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中的應(yīng)用也越來越廣泛，并得到了較大的發(fā)展。例如，滑坡是一種嚴(yán)重的自然地質(zhì)災(zāi)害，涉及到交通、航運(yùn)、農(nóng)田、城鎮(zhèn)等各個(gè)方面。我國(guó)很多地區(qū)自古以來就受到滑坡的危害，其中尤以西南、西北和中南地區(qū)最為嚴(yán)重。目前，抗滑擋墻、抗滑樁和錨索樁等支擋結(jié)構(gòu)是國(guó)內(nèi)滑坡治理時(shí)主要選用的結(jié)構(gòu)形式，而對(duì)于規(guī)模較大的滑坡，工程中常采用多排抗滑樁和錨索樁進(jìn)行治理。多排抗滑樁是目前用于治理推力較大滑坡的主要支擋結(jié)構(gòu)。其設(shè)計(jì)思想是設(shè)置多排抗滑樁于滑坡體中，從而分層分級(jí)來抵抗滑坡推力，以達(dá)到治理滑坡的目的。但該措施用于滑坡治理具有受力不明確、投資較大等缺陷。錨索樁的主要作用原理是通過錨索和樁協(xié)同作用，聯(lián)合抵抗滑坡推力。但是在實(shí)際工程應(yīng)用中，使用此種支擋結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的最大問題是施工難度較大、施工質(zhì)量難以控制。而且由于錨索本身存在無法避免的應(yīng)力松馳效應(yīng)，往往使得其長(zhǎng)期加固效果難以保證。此外，錨索樁一般不能用于地下水發(fā)育較好以及地下水具有腐蝕性的地段。

基于以上原因，我國(guó)在一些大型復(fù)雜滑坡治理工程中采用了一些新型強(qiáng)支擋結(jié)構(gòu)。例如，斜撐式及椅式抗滑支擋結(jié)構(gòu)，現(xiàn)已獲得國(guó)家專利。

斜撐式抗滑支擋結(jié)構(gòu)是由常用的抗滑樁和斜撐組成的組合結(jié)構(gòu)體系。應(yīng)用中將抗滑樁和斜撐臂連接起來，并將抗滑樁錨固段和斜撐臂基礎(chǔ)置于穩(wěn)定地層，使滑坡推力通過抗滑樁錨固段和斜撐臂基礎(chǔ)傳遞至穩(wěn)定地層，從而達(dá)到治理滑坡的目的［3］。由于在抗滑樁的頂部設(shè)置了斜撐，使樁的變形受到約束，從而改善了懸壁樁的受力及變形狀態(tài)，大大加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。與傳統(tǒng)的抗滑樁相比，這種新型結(jié)構(gòu)能承受更大的滑坡推力，適用于治理規(guī)模較大的滑坡。

椅式抗滑支擋結(jié)構(gòu)包括第一抗滑樁和第二抗滑樁，且抗滑樁的錨固段嵌固于滑動(dòng)面以下的穩(wěn)定地層內(nèi)，并在第一抗滑樁的懸臂段和第二抗滑樁懸臂段之間設(shè)置橫梁，從而使第一抗滑樁受到的部分滑坡推力通過這根設(shè)置在兩抗滑樁之間的橫梁傳遞至第二抗滑樁，以此來約束第一抗滑樁的受力變形，這樣就大大改善了第一抗滑樁懸壁的變形和受力狀態(tài)。此種結(jié)構(gòu)中兩個(gè)抗滑樁聯(lián)合受力，穩(wěn)定性好，能夠抵抗較大滑坡推力，特別適用于規(guī)模較大的滑坡治理工程。

以上兩種新型強(qiáng)支擋結(jié)構(gòu)能夠提供較大抗滑力，可用于規(guī)模較大的滑坡治理工程，與傳統(tǒng)能抵抗較大滑坡推力的支擋結(jié)構(gòu)相比，具有以下優(yōu)勢(shì):(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受力明確，經(jīng)濟(jì)可行;(2)與多排樁相比受場(chǎng)地影響小，與錨索樁相比抗侵蝕能力強(qiáng)，并能保證長(zhǎng)期的加固效果;(3)抗滑樁質(zhì)量檢測(cè)手段成熟，施工質(zhì)量易于控制與保證。

2.4 支擋結(jié)構(gòu)在公路建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛

在公路建設(shè)中，支擋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。支擋結(jié)構(gòu)不僅可以用作橋臺(tái)、翼墻，也可用于增加邊坡穩(wěn)定和減少道路用地。許多年來，支擋結(jié)構(gòu)大都采用鋼筋混凝土重力式擋墻或懸臂式擋墻，這些剛性結(jié)構(gòu)往往因?yàn)椴荒軌蚝芎玫剡m應(yīng)地基的不均勻沉降而受到破壞，如果單純用增加填土高度和進(jìn)行軟土地基處理這些措施來改善這一現(xiàn)象，則會(huì)大大增加工程費(fèi)用成本。加筋土擋墻的推廣應(yīng)用能夠解決這一問題，這種結(jié)構(gòu)能夠經(jīng)受比鋼筋混凝土墻大得多的沉降量，并且造價(jià)不高。加筋土擋墻在施工過程中，由于在土體中鋪設(shè)加筋材料，能提高土體的自立穩(wěn)定性，并且，采用面板可阻止土體的坍落并加大邊坡坡度。

3 結(jié)語

隨著支擋結(jié)構(gòu)這一重要的工程體系在工程實(shí)踐中的不斷發(fā)展與不斷創(chuàng)新，各類支擋結(jié)構(gòu)會(huì)越來越多地應(yīng)用于各類工程中，將更好地為社會(huì)服務(wù)。

［1］唐秋元，施毅，周峰，袁恒.混合支擋結(jié)構(gòu)在工程中的應(yīng)用［J］.重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，30(增1):541～544.

［2］辛偉.格賓擋墻在沈吉高速公路中的應(yīng)用［J］.北方交通，2012(5):19～21.

［3］薛元.新型強(qiáng)支擋結(jié)構(gòu)在滑坡整治中的應(yīng)用［J］.四川建筑，2010，30(2):94～95.