支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計要求及關(guān)鍵問題研究

趙文鋒

引言

邊坡是自然或者人工造成的斜坡。隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展，交通、水利、礦山等工程活動中遇到大量的邊坡。加強對邊坡危害的認識，通過合理的設(shè)計，將邊坡危害降低，提高邊坡的穩(wěn)定性。邊坡治理常見的方法就是支擋結(jié)構(gòu)，支擋結(jié)構(gòu)分為重力式擋土墻、懸臂式擋土墻、扶壁式擋土墻、錨桿擋土墻、加筋土擋土墻以及地下連續(xù)墻。支擋結(jié)構(gòu)在設(shè)計的時候一定要結(jié)合具體工程項目，并采取合適的治理方法，確保支擋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

1 支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

1.1 必須具有一定的承載力

為了確保邊坡工程的穩(wěn)定性和安全性，支擋結(jié)構(gòu)必須滿足結(jié)構(gòu)正常使用的極限狀態(tài)以及承載能力極限狀態(tài)，并對支擋結(jié)構(gòu)的承載力進行計算。支擋結(jié)構(gòu)正常使用的極限狀態(tài)驗算包括結(jié)構(gòu)變形驗算、鋼筋混凝土構(gòu)件的抗裂縫能力；支擋結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)計算內(nèi)容包括支擋結(jié)構(gòu)形式計算土體的穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性指結(jié)構(gòu)不會沿著墻底地基中的某一個滑動地面產(chǎn)生滑動[1]；支擋結(jié)構(gòu)抗滑性能、支擋結(jié)構(gòu)抗隆起性能；支擋結(jié)構(gòu)抗?jié)B透流性能；支擋結(jié)構(gòu)的受壓、受彎、受剪切、受拉承載力水平等；當有錨桿和支護結(jié)構(gòu)支撐的時候，必須計算承載力和穩(wěn)定性能。

1.2 因地制宜滿足工程實際需求

支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候必須綜合工程實際的用途、地形、地質(zhì)條件，確定支擋結(jié)構(gòu)的平面布局和立體布局，并根據(jù)分析地形地貌、土地性能、荷載條件以及現(xiàn)場施工技術(shù)、材料來源等綜合因素，確定支擋結(jié)構(gòu)的類型和界面尺寸。

1.3 支擋結(jié)構(gòu)和環(huán)境相協(xié)調(diào)

鐵路、公路、水利、礦山工程在施工過程中，對當?shù)氐沫h(huán)境造成一定的破壞。邊坡施工過程中，破壞當?shù)氐闹脖?，影響到當?shù)氐沫h(huán)境。因此，支擋結(jié)構(gòu)在設(shè)計的時候，必須符合國家建筑工程環(huán)保相關(guān)規(guī)范和要求，采用綠色防護工程，提高支擋結(jié)構(gòu)的環(huán)境效益。

2 支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計要求

支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計必須符合國家技術(shù)經(jīng)濟政策，按照國家全面規(guī)范、遠期目標以及統(tǒng)籌兼顧的原則。

支擋結(jié)設(shè)計必須滿足各種設(shè)計荷載組合下，支擋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、堅固性和耐久性。支擋結(jié)構(gòu)位置選擇根據(jù)實際情況確定，陡坡路堤、地面橫坡、路邊邊坡形成薄層填方，采用支擋結(jié)構(gòu)收回坡腳，提高路基的穩(wěn)定性。不同地質(zhì)地段，必須提高邊坡的穩(wěn)定性或者提高支擋結(jié)構(gòu)的安全性，在特殊地段或者軟弱土層地段的路塹邊坡必須采用坡腳預(yù)加固技術(shù)。

按照支擋結(jié)構(gòu)荷載分為主力、附加力以及特殊力。主力指支擋結(jié)構(gòu)承載的巖土側(cè)壓力、滑坡推力；支擋結(jié)構(gòu)頂面承載荷載、重力荷載；軌道、列車、汽車、房屋等產(chǎn)生的荷載側(cè)壓力；結(jié)構(gòu)基底產(chǎn)生的摩擦力；常水位時靜水壓力和浮力。附加力包括設(shè)計水位的靜水壓力和浮力；波浪壓力；凍脹力和冰壓力。特殊力主要指的地震作用力、施工荷載、臨時荷載。支擋結(jié)構(gòu)的特殊力一般指在浸水和地震作用力。其中鐵路列車的動力荷載必須按照鐵路標準活載進行計算，在不計算沖擊力、制動力、搖擺力的情況下，軌道和列車負載使用土柱進行換算，公路車輛荷載標準按照《公路橋梁設(shè)計通用規(guī)范》中的要求進行計算[2]。

擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候要考慮到可能出現(xiàn)的作用荷載，并根據(jù)作用荷載，選擇合適的荷載方式，并對不利于荷載組合進行計算。

支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計前，必須對現(xiàn)場施工環(huán)境進行地質(zhì)勘查，了解施工山體地質(zhì)條件、水文條件、地形地貌，并獲得巖土物理力學參數(shù)。支擋結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)工程，抗滑樁和預(yù)應(yīng)力錨固索錨固段設(shè)計的時候，必須考慮到地基基礎(chǔ)、錨固段位的深度和巖土力學指標。

3 常見支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

3.1 重力擋土墻

重力擋土墻主要應(yīng)用在浸水、地震以及特殊巖土的路肩、路堤和路塹等部位，路肩、路堤擋土墻的高度小于10m，石質(zhì)路塹擋土墻的高度小于12m。本文以鐵路工程為例，重力擋土墻的材料的強度以及適用范圍符合如表1。

表1

按照容許應(yīng)力法計算重力擋土墻的混凝土、石片混凝土的容許應(yīng)力值，具體數(shù)值如表2。

表2

擋土墻的地基基礎(chǔ)工程采用明挖法，如果基坑比較深、且邊坡不穩(wěn)定則可以采用臨時支護，如果基礎(chǔ)工程地基為軟土土層，則可以通過加寬地基基礎(chǔ)工程、換填土方法、強夯法、混凝土噴射方法加固軟土土層。擋土墻基礎(chǔ)埋深深度必須符合以下條件：①地基基礎(chǔ)埋置深度小于1m。②如果凍結(jié)深度≤1m/時，則凍結(jié)深度線以下必須0.25＜H＜1（m），凍結(jié)深度大于1m/時，凍結(jié)深度線小于1.25m，且凍結(jié)線以下0.25的地基土必須換填為非凍脹土[3]。③水流沖刷線小于1m。④路塹擋土墻的基底在路肩以下大于1m，且低于側(cè)溝砌體底面。⑤擋土墻的位置如果設(shè)計在縱向斜坡上，則基底的縱坡必須大于5%，基底適合設(shè)計為臺階式。

如果路基基礎(chǔ)在穩(wěn)定的斜坡上，那么趾部埋深和距離地面的水平距離必須符合表3要求。

表3

3.2 預(yù)應(yīng)力錨索支護結(jié)構(gòu)

預(yù)應(yīng)力錨索支護結(jié)構(gòu)施工流程如下：預(yù)應(yīng)力錨索支護施工流程為鉆孔→編索→穿索→灌漿→外錨墩→安裝錨具→張拉→封閉外錨頭。在鉆孔的時候，要嚴格控制鉆具的鉆進傾角和方位，鉆進20～30cm時，要及時校正角度，在鉆進過程中要及時測量鉆孔傾斜度，并及時進行糾偏，孔軸偏差不能超過孔深2%，方位偏差不能大于3°[4]。鉆孔遇到巖體破碎或者地下水滲透問題，必須采取相應(yīng)的措施。錨索制作好以后，要進行編號、注明生產(chǎn)日期、使用部位和孔號，編號錨索以后，按照要求進行傳索。固定錨索以后，進行灌漿，漿液按照預(yù)應(yīng)力錨索支護結(jié)構(gòu)性能要求配置，漿液灌注以后，必須等漿液穩(wěn)固以后，才進行錨索張拉，張拉的時候必須逐級增加或者減少，并做好張拉記錄[5]。

4 結(jié)束語

支擋結(jié)構(gòu)在建筑、水利、鐵路、公路等基礎(chǔ)工程中廣泛應(yīng)用，在設(shè)計的時候，必須綜合考慮到工程的實際功能，并做好相關(guān)的地址勘察工作，然后按照國家各類工程的標準和規(guī)范進行設(shè)計，確保支擋結(jié)構(gòu)質(zhì)量合格。