淺析邊坡治理中的衡重式擋墻與錨桿聯(lián)合支護(hù)方案

黃薇

（重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系，重慶402160）

淺析邊坡治理中的衡重式擋墻與錨桿聯(lián)合支護(hù)方案

黃薇

（重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系，重慶402160）

衡重式擋墻和錨桿支護(hù)邊坡有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，在滑坡治理工程中可以按照實(shí)際情況考慮采用衡重式擋墻與錨桿聯(lián)合的支護(hù)方案。在邊坡支護(hù)中，通過合理的設(shè)計(jì)，衡重式擋墻和錨桿可以發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，以取得較好的治理效果。本文主要從衡重式擋墻和錨桿聯(lián)合支護(hù)的優(yōu)勢(shì)、支護(hù)形式、失效模式等方面入手，分析了衡重式擋墻和錨桿聯(lián)合支護(hù)的基本受力機(jī)理，為類似工程提供參考。

衡重式擋墻；錨桿；聯(lián)合支護(hù)；邊坡治理

0 引言

在我國西部山區(qū)，地形復(fù)雜多樣，滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害較多，為保障人民群眾生命及財(cái)產(chǎn)安全，必須進(jìn)行邊坡治理。重力式擋土墻、土釘墻、錨桿擋墻、抗滑樁、坡面防護(hù)等都是常用的邊坡治理方法，在單獨(dú)采用一種方法難以達(dá)到較好的支護(hù)效果或經(jīng)濟(jì)效果時(shí)，可以采用兩種或兩種以上的方法進(jìn)行邊坡治理，比如錨桿擋墻與坡面綠化防護(hù)結(jié)合治理、土釘墻與錨桿聯(lián)合支護(hù)[1]等。類似地，衡重式擋墻可以與錨固支護(hù)組合進(jìn)行邊坡治理[2]，讓兩者發(fā)揮其各自的優(yōu)點(diǎn)，更經(jīng)濟(jì)有效地治理邊坡。

1 衡重式擋墻與錨桿聯(lián)合支護(hù)的優(yōu)勢(shì)

1.1 衡重式擋墻和錨桿各自的特點(diǎn)

衡重式擋墻是20世紀(jì)50年代我國鐵道部獨(dú)創(chuàng)的一種擋墻，它通過獨(dú)特的墻背衡重臺(tái)設(shè)計(jì)，充分利用上擋墻墻背的填土，在減小墻身截面尺寸、節(jié)約占地面積、減少開挖及回填量等方面比重力式擋土墻更有優(yōu)勢(shì)。但是由于下?lián)鯄Ρ碁檠鲂笔?，墻體基礎(chǔ)地面尺寸比重力式擋墻小，其基地應(yīng)力較重力式擋墻大，所以衡重式擋墻在地基承載力較差的條件下使用受限。

錨固技術(shù)可以具體分為錨桿和錨索兩種，錨桿最早出現(xiàn)在礦山開采的巷道支護(hù)中，現(xiàn)已廣泛用于邊坡治理、深基坑支護(hù)等工程，它通過鉆孔后將錨桿埋入巖土體，讓錨桿受拉而使得巖土體受壓，以加強(qiáng)巖土體的強(qiáng)度，起到穩(wěn)定邊坡的作用。錨桿支護(hù)質(zhì)量輕、施工的機(jī)械化要求高、土石方工程量較小、對(duì)地基承載力要求低、對(duì)原有邊坡擾動(dòng)小，但錨桿支護(hù)的用鋼量較大，施工比重力式擋墻復(fù)雜，常用在邊坡高陡、變形控制要求高、施工場(chǎng)地受限等情況下的邊坡支護(hù)中。

1.2 衡重式擋墻和錨桿聯(lián)合支護(hù)的優(yōu)勢(shì)

衡重式擋墻和錨桿都有其各自的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)，采取兩種支護(hù)方式聯(lián)合支護(hù)，應(yīng)考慮盡量發(fā)揮它們各自的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)單獨(dú)支護(hù)時(shí)的不足。錨桿與衡重式擋墻共同承受墻后巖土體的作用，比二者獨(dú)自支護(hù)邊坡更為有利。

1.2.1 減小對(duì)原有邊坡的擾動(dòng)

加入錨桿支護(hù)后，原有邊坡的穩(wěn)定性提高，可在設(shè)計(jì)中適當(dāng)減小衡重式擋墻的尺寸，相應(yīng)的邊坡土方開挖量可以減少；在施工中，隨著錨桿的打入，邊坡自身的穩(wěn)定性也得到了提高，降低了施工的難度，從而降低了對(duì)原有邊坡的擾動(dòng)。

1.2.2 衡重式擋墻穩(wěn)定性提高

錨桿打入墻后巖土體，可以控制原有裂隙，使得裂隙減小甚至閉合，提高了邊坡的穩(wěn)定性，起到了幫助衡重式擋墻支擋邊坡的作用。另外錨桿給擋墻提供了沿錨桿方向指向巖土層的拉力，增大

了擋墻的抗傾覆力矩。

1.2.3 錨桿錨固性能提高

錨桿的外錨頭設(shè)在衡重式擋墻上，擋墻對(duì)外錨頭起到了固定、包裹以及防銹的保護(hù)作用，提高了錨桿的耐久性。擋墻在錨桿的外圍起到圍擋和支護(hù)的作用，減小了錨桿的拉力，降低了錨桿受拉破壞的可能性。衡重式擋墻在承擔(dān)墻背巖土壓力的同時(shí)，穩(wěn)固了錨桿錨頭，防止錨桿被拔出。

2 衡重式擋墻與錨桿聯(lián)合支護(hù)的形式

在設(shè)置錨桿時(shí)，首先要考慮在墻后巖土體的破裂面處布置錨桿，然后再從擋墻與錨桿的聯(lián)合支護(hù)整體穩(wěn)定性等方面設(shè)置錨桿。衡重式擋墻與錨桿聯(lián)合支護(hù)可以按照錨桿的布置位置進(jìn)行分類，可以分成在基礎(chǔ)設(shè)置錨桿、在墻身設(shè)置錨桿、基礎(chǔ)和墻身均設(shè)置錨桿3類，如圖1～3所示[3]。

2.1 在基礎(chǔ)部位設(shè)置錨桿

當(dāng)?shù)鼗休d力偏低時(shí)，在衡重式擋墻的基礎(chǔ)部位設(shè)置錨桿?；A(chǔ)部位加設(shè)錨桿后，提高了基礎(chǔ)的抗滑移能力，可以在一定程度上克服地基承載力偏低的問題，增加了基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。

圖1 錨桿設(shè)置在衡重式擋墻基礎(chǔ)部位[3]

2.2 在墻身部位設(shè)置錨桿

衡重式擋墻以衡重平臺(tái)為分界，分為上擋墻和下?lián)鯄ΑＲ驗(yàn)樯蠐鯄Ρ车幕靥钔羺^(qū)域大，錨桿的設(shè)置必須考慮回填土的沉降、壓縮、固結(jié)變形等問題，如參考文獻(xiàn)[4]所述，工程中曾經(jīng)出現(xiàn)過填方區(qū)錨桿受彎出現(xiàn)撓曲破壞的情況，所以，盡量將錨桿布置在下?lián)鯄?。在墻身布置錨桿后，錨桿能給擋墻提供沿著錨桿方向指向墻背的拉力。以擋墻墻趾為抗傾覆計(jì)算的距心，錨桿提供的抗傾覆力矩越大，擋墻的抗傾覆穩(wěn)定性越高。

圖2 錨桿設(shè)置在衡重式擋墻墻身部位[3]

2.3 在墻身和基礎(chǔ)部位均設(shè)錨桿

可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況的需要在衡重式擋墻的基礎(chǔ)和墻身部位都設(shè)置錨桿，提高擋墻的抗滑移能力和抗傾覆能力。當(dāng)然這也必須考慮擋墻的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)的問題，因?yàn)殄^桿的增多雖然提高了擋墻的穩(wěn)定性和安全性，但是也增加了工程的造價(jià)，應(yīng)該從經(jīng)濟(jì)合理的角度出發(fā)設(shè)置必要的錨桿，保證邊坡的穩(wěn)定性。

圖3 錨桿設(shè)置在衡重式擋墻基礎(chǔ)、墻身[3]

3 衡重式擋墻與錨桿聯(lián)合支護(hù)失效模式分析

衡重式擋墻與錨桿聯(lián)合支護(hù)的破壞可以從錨桿失效、擋墻失效、整體破壞3個(gè)方面來考慮。

3.1 錨桿失效

從錨桿失效來考慮，主要可能出現(xiàn)因錨桿承受的拉力過大出現(xiàn)受拉破壞、錨桿受剪切而破壞；

錨桿被拔出、外錨頭失效等情況出現(xiàn)的概率較低。

3.2 擋墻墻身失效

衡重式擋墻可能因?yàn)閴ι韽?qiáng)度不足，在墻背土體的作用下或墻背土體與錨桿的共同作用下，出現(xiàn)墻身變形、開裂，甚至墻身被剪壞的情況。

3.3 傾覆破壞

由于墻背土壓力較大，而擋墻和錨桿提供的抗傾覆力矩不足，出現(xiàn)傾覆力矩大于抗傾覆力矩，墻體前傾出現(xiàn)傾覆破壞。

3.4 滑移破壞

擋墻和錨桿產(chǎn)生的抗滑力偏小，不足以抵抗巖土體產(chǎn)生的下滑力而出現(xiàn)擋墻基底滑動(dòng)，造成支護(hù)失效。

3.5 地基承載力不足引起的失效

由于原地基承載力偏低，在設(shè)計(jì)和施工中又處理不當(dāng)，施工后出現(xiàn)地基的不均勻沉降，從而引起擋墻開裂的支護(hù)失效。

3.6 整體失穩(wěn)

邊坡的支護(hù)沒有有效地控制好滑動(dòng)面或潛在滑動(dòng)面，巖土體沿著滑動(dòng)面發(fā)生位移，擋墻和錨桿的聯(lián)合支護(hù)體發(fā)生整體失穩(wěn)破壞。

4 工程應(yīng)用及治理效果

重慶渝北區(qū)某段道路邊坡治理工程，在治理前已經(jīng)發(fā)生過兩次滑塌，地勘報(bào)告表明：邊坡的坡頂及表層主要為第四系全新統(tǒng)殘坡積層、第四系全新統(tǒng)崩坡積層，邊坡的中部到坡腳的主要組成巖是砂巖和粉砂質(zhì)泥巖；邊坡的巖體有兩組構(gòu)造裂隙，泥質(zhì)充填，結(jié)構(gòu)面結(jié)合差，屬于軟弱結(jié)構(gòu)面；場(chǎng)地內(nèi)無地下水。經(jīng)綜合分析，工程采用衡重式擋墻與錨桿相聯(lián)合的邊坡支護(hù)方案，最終經(jīng)計(jì)算后確定在全段衡重式擋墻的基礎(chǔ)部位設(shè)置錨桿。施工期間及完工后的半年檢測(cè)表明：治理區(qū)域無明顯的變形和滑移，整體治理效果較好。

5 結(jié)語

衡重式擋墻與錨桿聯(lián)合支護(hù)邊坡是一種可行的治理方法，應(yīng)通過合理的設(shè)計(jì)計(jì)算布置錨桿的位置，讓衡重式擋墻、錨桿在支護(hù)中發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，避免可能出現(xiàn)的失效情況，做好穩(wěn)定性分析，并綜合考慮工程的造價(jià)，從方便施工、節(jié)省工期的角度出發(fā)設(shè)計(jì)錨桿的數(shù)量，最大限度地提高邊坡治理的性價(jià)比。

［1］王洪慶.淺談土釘墻錨桿聯(lián)合支護(hù)在三峽庫區(qū)某高切坡防護(hù)工程中的應(yīng)用［J］.資源環(huán)境與工程，2011（10）：515.

［2］鄭防修，萬曉東.錨桿擴(kuò)大基礎(chǔ)衡重式擋墻在工程中的應(yīng)用［J］.山西建筑，2008（10）：133.

［3］黃薇.錨桿基礎(chǔ)衡重式擋土墻設(shè)計(jì)理論與工程應(yīng)用研究［D］.重慶：重慶大學(xué)，2015.

［4］侯俊偉.填方區(qū)錨桿擋墻試驗(yàn)研究與數(shù)值分析［D］.重慶：重慶大學(xué)，2010.

U455.7+1

A

1673-1093（2015）09-0088-03

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.09.023

黃薇（1985），女，重慶人，工程師，工程碩士，就職于重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系，研究方向：土木施工、結(jié)構(gòu)工程、防災(zāi)減災(zāi)工程及防護(hù)工程等。

2015-04-28；

2015-05-02