淺析板肋式錨桿擋墻在邊坡支護(hù)中的應(yīng)用

1、淺析板肋式錨桿擋墻在邊坡支護(hù)中的應(yīng)用 摘要：在土木工程建設(shè)中，邊坡支護(hù)非常重要，能否對(duì)邊坡進(jìn)行合理支護(hù)決定工程是否能順利進(jìn)行，本文以海棠香閣邊坡工程為實(shí)例，淺析板肋式錨桿擋墻在邊坡支護(hù)中的應(yīng)用。 關(guān)鍵字：邊坡；擋墻；支護(hù)； 中圖分類號(hào)： u213 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： a 引言 錨桿擋墻特點(diǎn)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(jìn)行支檔。錨桿的設(shè)計(jì)拉拔力可以通過(guò)試驗(yàn)得到，以保證設(shè)計(jì)有足夠的安全度。近年來(lái)，錨桿技術(shù)應(yīng)用在邊坡支護(hù)、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(shí)用、安全、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。使用

2、錨桿技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)邊坡擾動(dòng)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(jí)或多級(jí)。 板肋式錨桿擋墻支護(hù)機(jī)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(jì)算內(nèi)力，當(dāng)錨桿變形較大時(shí)肋柱宜按支撐于彈性錨桿上的連續(xù)梁計(jì)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(jiǎn)化為支撐在

3、肋柱上的水平連續(xù)板、簡(jiǎn)支板或雙絞拱板；本地區(qū)多為人工開(kāi)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(jì)算，擋板多采用水平連續(xù)板計(jì)算。擋板與肋柱分別計(jì)算時(shí)為考慮其共同作用，計(jì)算結(jié)果偏于安全。肋式錨桿擋墻適用于挖方地段，當(dāng)開(kāi)挖后邊坡穩(wěn)定性較差時(shí)可采用“逆作法”施工，即開(kāi)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(dá)到一定強(qiáng)度后再開(kāi)挖下一層，重復(fù)各步驟。 3.工程應(yīng)用實(shí)例 3.1工程概況 海棠香閣邊坡工程區(qū)位于樂(lè)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(kāi)發(fā)的海棠香閣住宅小區(qū)東北側(cè)。開(kāi)挖形成的

4、邊坡總高度為20.524.5米，坡頂為樂(lè)山氣象局的寬緩平臺(tái)，臺(tái)面標(biāo)高約417.5421.5米，下部人工開(kāi)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(duì)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(wú)搖震反應(yīng)，干強(qiáng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(diǎn)。 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(chǎng)區(qū)環(huán)境水及場(chǎng)地土對(duì)砼及砼中鋼筋具微腐蝕性，因此在工程過(guò)程中需要做好排水工作，以免因?yàn)樯嫠霈F(xiàn)工程事故。 3.3邊坡支護(hù)方法分析 1）支護(hù)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(bào)告建議與樂(lè)山城區(qū)該類邊坡防治工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，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(hù)設(shè)計(jì) 海棠香閣邊坡工程邊坡整體設(shè)計(jì)圖 根據(jù)邊坡的立面情況進(jìn)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(lái)說(shuō)，其設(shè)計(jì)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(jìn)行施工，中心間距為25002500，對(duì)潛在滑動(dòng)的位置使用裂隙傾角63度的方法，邊坡分級(jí)高度采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行控制，每級(jí)不超過(guò)13米，貓桿固定巖層的3米?？赡芡ㄟ^(guò)板肋式錨桿擋墻的設(shè)計(jì)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(dòng)

7、面，在穩(wěn)定區(qū)錨桿長(zhǎng)度被稱作錨固長(zhǎng)度，非穩(wěn)定區(qū)的長(zhǎng)度則被稱為反向錨固長(zhǎng)度。設(shè)計(jì)的目的就是讓錨固力與滑動(dòng)土體產(chǎn)生拉力平穩(wěn)，使整個(gè)壁體得到穩(wěn)固。因此，設(shè)計(jì)時(shí)以注意以下幾個(gè)重點(diǎn)。 錨桿受力 以板肋式擋土墻肌理可以看到錨桿是錨固支護(hù)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵的受力構(gòu)件，它要承受的拉力要先通過(guò)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(jì)算是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。 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(jìn)行校核，通過(guò)不同安全系數(shù)取值，然后通過(guò)計(jì)算，所需錨固力結(jié)果如下表： 不同安全系數(shù)下開(kāi)挖邊坡巖體穩(wěn)定性所需錨固力 滑動(dòng)面位置 錨桿支護(hù)方法是利用錨桿與穩(wěn)

8、定區(qū)的拉結(jié)來(lái)支撐不穩(wěn)定地區(qū)，使之不致滑動(dòng)或者垮塌。因此要確定滑動(dòng)面的位置與形狀才能確定錨固長(zhǎng)度與反向錨固長(zhǎng)度。通過(guò)實(shí)踐可以知道邊坡的破壞都是從最大拉應(yīng)力點(diǎn)開(kāi)始。目前，對(duì)滑動(dòng)面位置的確定，有以下幾種方法：滑動(dòng)面傾角接近郎金理論破裂角45度+/2；滑動(dòng)面的下面接近郎金理論，上面與擋墻面平行，頂面的交點(diǎn)與擋墻的距離為0.3h；通?；瑒?dòng)面為螺旋的曲線；滑動(dòng)面面向擋墻面時(shí)為弓形狀態(tài)，滑動(dòng)面由于最不利于結(jié)構(gòu)面開(kāi)始進(jìn)行開(kāi)始。因此，可以參看海棠香閣邊坡工程設(shè)計(jì)圖中的設(shè)計(jì)思路，它是隨邊坡開(kāi)挖層層進(jìn)行的，每次開(kāi)挖的深度都通過(guò)計(jì)算，不能達(dá)到滑動(dòng)面深度。 3）穩(wěn)定性施工 板肋式錨桿擋墻支護(hù)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(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定，比如錨桿是否會(huì)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(gè)整體，分析外部作用是否會(huì)讓支護(hù)結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)。板肋式錨桿擋墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是通過(guò)對(duì)各種外部的資料進(jìn)行分析，比如工程的結(jié)構(gòu)、土層的分析等，通過(guò)內(nèi)部設(shè)計(jì)，使內(nèi)部穩(wěn)定性增強(qiáng)。而目前如何將外部的穩(wěn)定性融入到設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要還是從實(shí)驗(yàn)中得到必須讓土壓力與錨桿拉力得到一個(gè)平穩(wěn)的方法，目前還沒(méi)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(guò)土壓力與錨桿拉力之間的平衡達(dá)到穩(wěn)定性，因此，邊坡開(kāi)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(kāi)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(duì)錨桿的握裹力，通過(guò)實(shí)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(duì)砂漿的摩擦力一般低于砂漿對(duì)錨桿的握裹力。 3.5主要技術(shù)難點(diǎn) 板肋式錨桿擋墻的設(shè)計(jì)施工中，技術(shù)難點(diǎn)并非來(lái)自墻體與錨桿技術(shù)，而是臨時(shí)坡面的穩(wěn)定性。通過(guò)板肋式錨桿擋墻的施工方法與工程邊坡設(shè)計(jì)圖中可以看到，即施工的同時(shí)，側(cè)向壓力不斷變大，一旦外向的壓力過(guò)大，造過(guò)錨桿壓力的承受范圍，即會(huì)造成工程事故，因此本次施工的方法是根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行計(jì)算，分六段施工，采用垂直開(kāi)挖的方式。在施工時(shí)，要隨時(shí)關(guān)注到外側(cè)壓力變化，要隨時(shí)關(guān)注外側(cè)壓力是否會(huì)超過(guò)錨固力的設(shè)計(jì)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(jì)算錨固力的值，在實(shí)際施