懸錨式擋土墻結構設計與穩定性分析

鄒方舟

（上海工程勘察設計有限公司 200120）

懸錨式擋土墻結構設計與穩定性分析

鄒方舟

（上海工程勘察設計有限公司 200120）

懸錨式擋土墻是社會上新興的一種組合式支擋結構，具有一定的經濟性與穩定性。本文主要以懸錨式擋土墻作為研究對象，以精確的分析結果為依托，對懸錨式擋土墻的穩定性與結構設計進行了深入性探究，給出了無限條分析法與專業的拉桿設計方式。本文歸納的設計方法與計算結果具有一定的借鑒意義與應用價值，有效促進了懸錨式擋土墻的發展與應用。

懸錨式擋土墻 穩定性分析 無限條分析 結構設計;

采用專業性手法穩固一些無法維持自身穩定性的土體，從根本上保障路基的安全性，是當前建筑施工隊伍亟待解決的重要課題。一般情況下，墻身自重是傳統重力式擋土墻維持自身穩定性的關鍵性因素，所以，若墻身占地多、施工量大、斷面大，那么將無法將材料的強度與優越性發揮出來，同時也具有難以實現工程機械化、數字化等弊端。懸錨式擋土墻是社會上新興的一種組合式支擋結構，結合懸臂式擋土墻和錨定板技術的特點與優勢，組合而成一種現代化的、輕型的、穩定性較強的支擋結構，由填料、拉桿、錨定板以及鋼筋混凝土墻身（涵蓋底板與立臂兩個部分）共同構成。懸錨式擋土墻具有約束墻身的作用，從某種程度上來看，不僅能夠增加墻身的整體高度，亦減少了懸臂根部的彎矩，對地基本身的承載力也沒有有太高的要求，從而有效提高了墻體結構及內部的穩定性。

一、工程概況

本文主要以西安曲江新區為實例，據調查，因為場地曾被大量取土，造成A區及場地西側形成一個“矩形”深坑，深度大致為15m，于上世紀90年代后期開始回填，據調查，地貌以黃土梁洼為主要單元，地面高程在 430.41m——453.90m之間。按照室內土工、現場觀察、井探及鉆探等試驗結果，發現內地層主要由古土壤、殘積黃土、古土壤以及雜填土構成。根據物理力學性質、野外特征及地質年代，我們可將其劃分為六個不同的地質單元層，具體如下：

（2）黃土。具有針狀孔隙，外表為淺黃色，呈軟塑狀態，土質中含有少量的鈣質結核；

（3）古土壤。具有針狀孔隙，外表為棕紅色，呈軟塑狀態，土質中含有少量的鈣質結核與白色鈣質條紋；

（4）黃土。呈可塑狀態，外表多數為黃褐色與淺黃色，內里含有蝸牛殼；

（5）古土壤。呈現出明顯的硬塑狀態，具有針狀孔隙，外表為棕紅色，土質中含有少量的鈣質結核與白色鈣質條紋；

（6）黃土。呈可塑狀態，外表多數為黃褐色與淺黃色，內里含有蝸牛殼。

二、懸錨式擋土墻設計

（一）室內土工試驗

將現場土作為本次試驗的主要填料，分別以9.4:0.6灰土及1:9灰土為比例，進行了專業性的物理性質試驗與力學試驗，得出精確的土工參數，為后續質量控制和優化設計奠定基礎。據實踐，我們不難發現，選用比例為9.4:0.6的灰土，壓實系數應大于0.97.然而這個數據并非是永久不變的，隨著社會與經濟的進步，灰土強度應繼續提高。

（二）計算基本參數

那么，為什么吉奇和弗雷格都認為作為復合句的子句出現的語句是沒有被斷言的語句呢？原因在于，當我們說出或寫出一個復合句時，受到斷言的是整個復合句，而非其中的任何一個子句。以條件句為例，當我們使用條件句“如果p，那么q”時，得到斷言的是這個條件句本身，而不是其中的子句“p”或“q”。事實上，使用條件句的人雖然在斷言整個條件句是真的，但多半卻并不知道其子句的真假。例如，當某人斷言“如果中國隊獲勝，那么巴西隊將被淘汰”時，他并不知道中國隊會不會勝，也不知道巴西隊會不會被淘汰，因此很自然地，他既沒有斷言“中國隊獲勝”，也沒有斷言“巴西隊被淘汰”。

本次設計以“L”型懸錨式擋土墻為主，擋土墻埋深為1.8m，肋寬0.8m,伏壁肋凈距5m，底板厚度設置為0.5m，底板總長（包括墻踵拖板、基礎拖板與墻趾臺階）為4m，墻身寬度為0.4m，墻體高度為12m。

結合豐富的建設經驗，我們可假設別墅內每層樓的荷載為15KN/m2，通過試驗，將灰土重度為9.4:0.6的 γ設置為18kN/m3。結合工程實際特點及不確定性特征，參照內摩擦角Φ=35°、灰土內聚力為c=40kPa這組數據進行設計。

（三）錨定板拉桿軸心受拉承載力設計值計算

據計算，灰土重度取值為 γ = 20. 5 kN/m3 ，運用無限條分析法得出土坡穩定系數高達1.148；滑移半徑為79m；破壞面弦線角α = 62°，與當前國際通行的《建筑邊坡工程技術規范》中的要求不符，因而，應增加整體結構的穩定性能。

本工程采用錨定板扶壁式擋土墻，為加強其穩定性，擋土墻后設置了5道錨定板，頂部與第一道錨定板相距2.5m，其余水平間距統一設置為2m，豎直間距則為2m。錨定板厚度為0.3m，長度與寬度均為0.35m。

通過開展大量的實踐工作，我們不難發現，在墻體中，土釘具有明顯的應力松弛效應，因此，在設計階段，應綜合性考慮應力松弛特征所具有的安全性能。

三、穩定性分析

從專業的角度來看，相比于其他結構，懸錨式擋土墻的整體安全性及內部平衡性較強，通過計算鋼筋、墻體及拉桿的尺寸及位置，對其進行布局，要求墻體內部及外部均保持穩定狀態。

懸錨式擋土墻具有承受移動摩擦力、結構自重產生反力及外部土壓力等作用。為了保障結構的安全性，應平衡墻體內部、外部各部件之間的關系，保證整體結構穩定、平衡，避免發生傾覆及滑動等現象。

（一）懸錨式擋土墻破壞形式

一般而言，懸錨式擋土墻具有下述三種常規的破壞形式，即為：①局部破壞。由于外部受力等因素，導致懸錨體系局部遭受破壞，譬如說：錨固處的剪切破壞、墻體斷裂及錨定板損壞等；②整體結構失去穩定性。因為墻體下臥軟土層遭受破壞，地面下滑過程中會向外推移，導致整個結構下滑，從而破壞土體；③懸錨式擋土墻的傾覆破壞及滑動。當土體出現滑裂面時，整個墻體將會沿著底板向前傾覆或向外推移，從而造成墻體傾覆破壞或滑動。

（二）土坡穩定性分析的無限條分法

分析突破穩定性的主要方式有：折線破裂面法、Kranz法、圓弧滑面法及平面滑裂面法等。本文在分析懸錨式擋土墻穩定性實驗中，主要采用了無限條分法，假設破壞面已經超過坡腳，突破的破壞滑動面呈柱面或圓弧面，兩端抗滑力則不在具體的設計范疇之內，如出現這種情況，可采用常規的平面應變方式進行處理；土坡滑動是整體移動的過程，并不會影響土坡整體的穩定性與安全性。

四、結語

現階段，在擋土墻的修建與設計環節，確保墻體的穩定性可以說是保證整個工程結構安全性的關鍵性因素，因而施工隊伍應給予其高度關注。本文主要以西安曲江新區作為研究對象，以精確的分析結果為依托，對懸錨式擋土墻的穩定性與結構設計進行了深入性探究，給出了無限條分法與專業的拉桿設計方式。通過實踐，我們不難發現，本文歸納的設計方法與計算結果相對較為精準，從某種程度上來說，具有一定的借鑒意義與應用價值，希望能夠為相關工程帶來有益的、正面的幫助，從而促進懸錨式擋土墻的可持續發展，將其大范圍的應用于各類施工項目之中，為我國路面修建工作作出巨大的貢獻。

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1007–6344（2015）01–0184–01