淺析板肋式錨桿擋墻在邊坡支護中的應(yīng)用

1、淺析板肋式錨桿擋墻在邊坡支護中的應(yīng)用 摘要：在土木工程建設(shè)中，邊坡支護非常重要，能否對邊坡進行合理支護決定工程是否能順利進行，本文以海棠香閣邊坡工程為實例，淺析板肋式錨桿擋墻在邊坡支護中的應(yīng)用。 關(guān)鍵字：邊坡；擋墻；支護； 中圖分類號： u213 文獻標(biāo)識碼： a 引言 錨桿擋墻特點和常用型式 錨桿擋土墻是由鋼筋混凝土墻面和貓桿組成的支擋結(jié)構(gòu)，它依靠錨固在穩(wěn)定的土層內(nèi)錨桿的抗拔力平衡墻面處的土壓力進行支檔。錨桿的設(shè)計拉拔力可以通過試驗得到，以保證設(shè)計有足夠的安全度。近年來，錨桿技術(shù)應(yīng)用在邊坡支護、圍巖錨定、滑坡治理、洞室加固、高層建筑基礎(chǔ)錨固等等工程中廣泛應(yīng)用，具有實用、安全、經(jīng)濟的特點。使用

2、錨桿技術(shù)的優(yōu)點是對邊坡擾動小，預(yù)應(yīng)力錨桿可控制結(jié)構(gòu)變形。根據(jù)錨桿檔土墻結(jié)構(gòu)形式的不同，通?？梢苑譃榘謇呤藉^桿擋墻、格構(gòu)式錨桿擋墻、排樁式錨桿擋墻?？筛鶕?jù)地質(zhì)及工程具體情況，選用錨桿擋土墻的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)地形、巖層地質(zhì)可采用單級或多級。 板肋式錨桿擋墻支護機理 板肋式錨桿擋墻主要由錨桿、鋼筋混凝土肋柱、檔板構(gòu)成。檔土板的支座為肋柱，墻后的側(cè)向土壓力作用于擋土板上，由于擋土板傳遞給肋柱，而肋柱傳遞給錨桿，錨桿的抗拔力讓墻身與墻后的坡體變得穩(wěn)定。錨桿擋墻肋柱可按支撐于剛性錨桿上的連續(xù)梁計算內(nèi)力，當(dāng)錨桿變形較大時肋柱宜按支撐于彈性錨桿上的連續(xù)梁計算內(nèi)力；根據(jù)擋板與肋柱聯(lián)結(jié)構(gòu)造的不同，擋板可簡化為支撐在

3、肋柱上的水平連續(xù)板、簡支板或雙絞拱板；本地區(qū)多為人工開挖巖質(zhì)邊坡且采用擋板與肋柱一起現(xiàn)澆，故肋柱多采用連續(xù)梁計算，擋板多采用水平連續(xù)板計算。擋板與肋柱分別計算時為考慮其共同作用，計算結(jié)果偏于安全。肋式錨桿擋墻適用于挖方地段，當(dāng)開挖后邊坡穩(wěn)定性較差時可采用“逆作法”施工，即開挖到一定深度，施工錨桿，綁扎鋼筋，墻面板灌注混凝土。待每一層結(jié)構(gòu)達到一定強度后再開挖下一層，重復(fù)各步驟。 3.工程應(yīng)用實例 3.1工程概況 海棠香閣邊坡工程區(qū)位于樂山市城區(qū)海棠路北側(cè)約50米處，地貌上屬構(gòu)造剝蝕淺丘，微地貌位于淺丘斜坡及寬緩微沖溝部位，總體坡度較陡的陡崖地形。該邊坡位于開發(fā)的海棠香閣住宅小區(qū)東北側(cè)。開挖形成的

4、邊坡總高度為20.524.5米，坡頂為樂山氣象局的寬緩平臺，臺面標(biāo)高約417.5421.5米，下部人工開鑿形成的陡崖區(qū)基巖裸露高度約521米。邊坡坡頂斜坡部位植被普遍尚未發(fā)育，內(nèi)側(cè)局部樹木林立，最大樹直徑約0.4米、高度約20米。 3.2邊坡地質(zhì)情況 邊坡區(qū)地基土呈兩大類三層結(jié)構(gòu)，第一大類為第四系全新統(tǒng)松散堆積層，第二大類為白堊系上統(tǒng)夾關(guān)組巖層，由上而下為： 素填土層：分布于邊坡上部較緩的斜坡區(qū)表層，呈雜色，由于巖塊、卵礫石、建筑垃圾、粘性土、植物根系、樹木根莖、少量生活垃圾構(gòu)成，其厚度為0.5-5.1米； 粉質(zhì)粘土層，分布于邊坡區(qū)相對較緩段的基巖上層，呈褐紅色，稍濕，可塑狀為主，局部硬塑，具

5、韌性，無搖震反應(yīng)，干強度較高，易吸水軟化；局部含砂巖、泥巖風(fēng)化碎塊，其厚度為0.7-1.2米； 基巖層：基底巖層，全區(qū)分布；巖性以砂巖為主，夾粉砂質(zhì)泥巖；砂巖：紫紅色，礦物成分以長石石英為主，粘土礦物次之，粉細(xì)粒結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，泥鈣質(zhì)膠結(jié)；粉砂質(zhì)泥巖：呈紫褐、紫紅色，礦物成分以粘土礦物為主，長石石英次之，粉粒泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，具吸水軟化崩解特點。 據(jù)區(qū)域環(huán)境地質(zhì)條件及該區(qū)內(nèi)主體工程勘察成果，場區(qū)環(huán)境水及場地土對砼及砼中鋼筋具微腐蝕性，因此在工程過程中需要做好排水工作，以免因為涉水出現(xiàn)工程事故。 3.3邊坡支護方法分析 1）支護方法 由于該地區(qū)邊坡的坡頂環(huán)境因素與土層結(jié)構(gòu)較為復(fù)

6、雜，根據(jù)勘察報告建議與樂山城區(qū)該類邊坡防治工程設(shè)計經(jīng)驗，采用重力式擋土墻板肋式錨桿擋墻、格構(gòu)貓桿及地面截排水工程相結(jié)合的綜合治理措施。 支護設(shè)計 海棠香閣邊坡工程邊坡整體設(shè)計圖 根據(jù)邊坡的立面情況進行分割圖切，共分為六段，采用不同的地段使用不同的施工方式，使用不同技術(shù)參數(shù)，綜合來說，其設(shè)計施工方法如下。 本次施工中，錨桿使用梅花型，用豎向的方法進行施工，中心間距為25002500，對潛在滑動的位置使用裂隙傾角63度的方法，邊坡分級高度采用國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進行控制，每級不超過13米，貓桿固定巖層的3米。可能通過板肋式錨桿擋墻的設(shè)計原理可以看到，要將邊坡土體分為穩(wěn)定區(qū)與非穩(wěn)定區(qū)。兩者之間的位置即為滑動

7、面，在穩(wěn)定區(qū)錨桿長度被稱作錨固長度，非穩(wěn)定區(qū)的長度則被稱為反向錨固長度。設(shè)計的目的就是讓錨固力與滑動土體產(chǎn)生拉力平穩(wěn)，使整個壁體得到穩(wěn)固。因此，設(shè)計時以注意以下幾個重點。 錨桿受力 以板肋式擋土墻肌理可以看到錨桿是錨固支護結(jié)構(gòu)關(guān)鍵的受力構(gòu)件，它要承受的拉力要先通過錨桿錨固段周邊的砂漿握課力傳到水泥砂漿里，再由于砂漿柱體與周邊巖體摩擦力傳到巖體中，因此，錨桿受力的計算是設(shè)計的重點。 以海棠香閣邊坡工程為例，受力取自重+暴雨工況+地震工況下的錨固力進行校核，通過不同安全系數(shù)取值，然后通過計算，所需錨固力結(jié)果如下表： 不同安全系數(shù)下開挖邊坡巖體穩(wěn)定性所需錨固力 滑動面位置 錨桿支護方法是利用錨桿與穩(wěn)

8、定區(qū)的拉結(jié)來支撐不穩(wěn)定地區(qū)，使之不致滑動或者垮塌。因此要確定滑動面的位置與形狀才能確定錨固長度與反向錨固長度。通過實踐可以知道邊坡的破壞都是從最大拉應(yīng)力點開始。目前，對滑動面位置的確定，有以下幾種方法：滑動面傾角接近郎金理論破裂角45度+/2；滑動面的下面接近郎金理論，上面與擋墻面平行，頂面的交點與擋墻的距離為0.3h；通常滑動面為螺旋的曲線；滑動面面向擋墻面時為弓形狀態(tài)，滑動面由于最不利于結(jié)構(gòu)面開始進行開始。因此，可以參看海棠香閣邊坡工程設(shè)計圖中的設(shè)計思路，它是隨邊坡開挖層層進行的，每次開挖的深度都通過計算，不能達到滑動面深度。 3）穩(wěn)定性施工 板肋式錨桿擋墻支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性包括內(nèi)部和外部的

9、穩(wěn)定性，內(nèi)部穩(wěn)定性是以錨桿是指內(nèi)部是否會出現(xiàn)不穩(wěn)定，比如錨桿是否會被拉斷或拔出，外部穩(wěn)定性是將板肋式錨桿擋墻結(jié)構(gòu)當(dāng)作一個整體，分析外部作用是否會讓支護結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)。板肋式錨桿擋墻結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要是通過對各種外部的資料進行分析，比如工程的結(jié)構(gòu)、土層的分析等，通過內(nèi)部設(shè)計，使內(nèi)部穩(wěn)定性增強。而目前如何將外部的穩(wěn)定性融入到設(shè)計過程中，主要還是從實驗中得到必須讓土壓力與錨桿拉力得到一個平穩(wěn)的方法，目前還沒有最標(biāo)準(zhǔn)、最權(quán)威的施工方法，因此本次施工，綜合這兩種方法，使工程得到穩(wěn)定。內(nèi)部穩(wěn)定的方法施工中，主要是通過土壓力與錨桿拉力之間的平衡達到穩(wěn)定性，因此，邊坡開挖的深淺與側(cè)向土壓力成正比，要形成穩(wěn)定形，就要

10、考慮這種結(jié)果。本施工考到穩(wěn)定性，選擇分成數(shù)段，層層開挖的效果。 由于板肋式錨板在完整的硬質(zhì)巖層里，極限拉拔力主要取決于砂漿對錨桿的握裹力，通過實踐中可以了解25鋼筋錨桿在完整的硬質(zhì)巖圖孔中應(yīng)力傳遞深度2米，而在軟巖與風(fēng)化巖層中，錨桿孔壁對砂漿的摩擦力一般低于砂漿對錨桿的握裹力。 3.5主要技術(shù)難點 板肋式錨桿擋墻的設(shè)計施工中，技術(shù)難點并非來自墻體與錨桿技術(shù)，而是臨時坡面的穩(wěn)定性。通過板肋式錨桿擋墻的施工方法與工程邊坡設(shè)計圖中可以看到，即施工的同時，側(cè)向壓力不斷變大，一旦外向的壓力過大，造過錨桿壓力的承受范圍，即會造成工程事故，因此本次施工的方法是根據(jù)實際情況進行計算，分六段施工，采用垂直開挖的方式。在施工時，要隨時關(guān)注到外側(cè)壓力變化，要隨時關(guān)注外側(cè)壓力是否會超過錨固力的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。因此要保證施工的穩(wěn)固性，主尋先確保能準(zhǔn)確計算錨固力的值，在實際施