陜北某建筑邊坡中錨桿擋土墻的應用研究

吳小強　王　磊

（延安大學建筑工程學院　陜西　延安　716000）

陜北某建筑邊坡中錨桿擋土墻的應用研究

吳小強王磊

（延安大學建筑工程學院陜西延安716000）

隨著中國現代化建設事業的不斷發展，建設工程的大規模修建，使建設項目中的高邊坡等巖土工程項目急劇增加。如何解決高邊坡與復雜地形地質條件之間的矛盾，已成為亟待解決的問題。本文結合具體工程實例介紹錨桿擋土墻技術在建筑高邊坡中的設計與應用。錨桿擋土墻施工靈活、安全經濟，在本工程中得到了很好的應用。錨桿擋土墻也在鐵路、公路工程中大量應用，使用情況良好。因此，錨桿擋土墻在高邊坡防護工程中有著廣泛的應用前景。

巖土工程；錨桿擋土墻；設計；施工

1　引言

錨桿擋土墻是一種新型的聯合支護技術，它是由鋼筋混凝土墻面（肋柱、面板）和錨桿組成的支擋結構，它依靠錨固在穩定巖土層內錨桿的抗拔力平衡墻面處的土壓力，使結構維持穩定。隨著城市工程的建設，工程建設中不可避免地要出現一些高邊坡。特別是針對由于場地平整，位于山坡上的高處路基臨近陡峭地形，如不設擋土墻，路基邊坡高達十幾米，無法保證建設工程本身使用安全，路基的穩定和安全；因此應進行邊坡支護。早期笨重的重力式圬工擋土墻工程量巨大，不僅不經濟，同時也因其自重較大，地質因素考慮較高，本身就存在不利因素。高邊坡支護一般宜采用錨桿擋土墻，錨桿擋土墻與一般重力式擋土墻相比，墻高可不受限制，可改善施工條件，降低勞動強度，實現擋護工程的機械化，裝配化，施工比較靈活、方便。所以，在一些困難地段采用新型的錨桿擋土墻也就變得很有必要了[1～2]。

2　工程設計應用實例

本工程位于延安市，該工程旁為兩棟住宅樓，且原有擋土墻因自然災害部分損毀，故需要進行加固和改造維修。該地址原為拆遷房屋后形成的斜坡，高差20多米，地形比較復雜。為充分利用土地，保護原有房屋工程，采用錨桿擋土墻對原有建筑邊坡擋墻進行加固與保護。

2.1支擋結構計算

（1）面層按支承于框架梁上的雙向板按彈性理論進行計算。面板上的永久荷載為主動土壓力，分項系數取1.2；活荷載為地面附加荷載產生的側壓力，分項系數取1.4；面板上的三角形分布荷載按固端彎矩相等的原則簡化為均布荷載。

（2）錨桿力取豎向連續梁和水平連續梁的梁端剪力之和。錨桿力確定之后，就可進行錨桿體選筋及錨固段長度的確定。錨桿力確定之后，就可進行錨桿體選筋及錨固段長度的確定。因工程中錨桿破壞后果嚴重，且有公共安全問題，按《土層錨桿設計與施工規范》（CECS22：90）取錨桿的安全系數K=2.2。同時，錨桿選筋計算時應適當考慮錨桿體銹蝕的影響。

（3）基礎梁按柱下條形基礎計算。

（4）抗震驗算

該工程所在地設防烈度為Ⅵ度，同時考慮水平地震作用和垂直地震作用。水平地震系數KH=0.1，垂直地震系數KV=2KH/3= 1/15。地震產生的側壓力增量的分項系數取1/13。地面附加荷載產生的側壓力不參與組合。抗震驗算包括：面層的抗震驗算、連續梁的抗震驗算、錨桿的抗震驗算。

（5）分層開挖的整體穩定性按Bishop條分發驗算。每步開挖時均應計算整體穩定性。要求每步開挖時整體穩定安全系數大于1.25，邊坡開挖到底時整體穩定安全系數大于1。

（6）擋土結構的位移采用三節點有限元法計算。計算時將土體視為均質連續的線彈性體[3～4]。

2.2錨桿擋土墻設計方案

2.2.1重要參數

（1）邊坡安全等級為一級；

（2）邊坡設計使用年限為5年；（3）抗震設防烈度Ⅵ度；

（4）永久荷載分項系數取1.30；

（5）結構重要性系數為1.1。

2.2.2錨桿鉆孔前期準備工作

（1）詳細調查錨桿鉆孔線15.0m范圍內地下管溝、管線，鄰近水池、化糞池、排水涵洞，有無滲水現象，做到心中有數；

（2）查清鄰近已有建筑物地基處理深度和基礎構造形式；（3）詳查鄰近已有建筑物有無裂縫，測量有無先天性傾斜，對舊有裂縫造冊登記，錄像備案；

（4）錨桿鉆孔前到當地氣象部門了解天氣變化及降雨規律，避免雨天開挖；

（5）提前做好地表水排泄溝渠，基坑周邊不得低洼積水，以防雨天下滲，浸濕坑壁，護壁失效；

（6）備好防水彩條布，下雨時及時覆蓋坡面，防止淋濕土體。

2.2.3永久性錨桿、框架梁、柱施工

（1）錨桿施工

錨桿孔道至錨桿錨頭標高0.5m處停挖，進行錨桿定位、鉆孔作業，采用機械成孔，嚴禁注泥漿護壁。錨桿外端螺紋部分為二級鋼（直徑36mm），預先加工為成品后焊接在三級鋼（直徑25mm）錨桿上，沿長度1.5m設一道定位架。機械鉆孔直徑160mm，向下傾斜15°。用PVC管包裹錨桿自由段（Lf=5.5m）。注漿管宜于錨桿綁扎在一起，一次注漿管口距底200mm，采用M25水泥砂漿（禁止采用純素漿）。注漿壓力0.5～1.0MPa之間（可加入水泥用量的3%膨脹劑）。

（2）梁柱施工

錨桿一層施工完畢后，按圖紙要求支模澆筑梁柱，28d后張拉錨桿。拆模后用M10水泥砂漿粉刷20mm。預先放入直徑50mmPVC泄水管，后背填入卵石濾水層。伸縮縫處填入瀝青砂漿。

（3）錨桿拉力試驗

第一層錨桿施工完畢后，按照《JGJ120-99》附錄E試驗，試驗土層Q中2組，N土層中2組，調整相關數據。錨桿的極限承載力小于120kN時，不得進行鎖定，通知設計人員，大于115kN時停止張拉。

（4）錨桿的張拉與施加預應力

錨桿張拉應力120kN，鎖定應力115kN。錨桿未鎖定前，不得進行下階段土方開挖。

（5）開挖支護信息化監控

在錨桿施工期間，對擋墻進行沉降、傾斜觀測，對擋土墻進行水平位移觀測。監測項目在錨索施工前測得的初始值不應少于兩次。開挖期間每天早晨觀測一次，開挖后一月內，兩天觀測一次，此后至回填前每周一次。當擋土墻水平位移超過10mm或有事故征兆時，應連續觀測，2h讀數一次，并及時通知設計、監理和業主，盡快采取應對措施。測量單位須具備相應的資質，工程結束后提交完整的監測報告。

（6）材料

錨桿注漿為M25（禁止采用素漿）；預應力錨頭，錨桿：2根直徑25二級鋼，Fy=360。焊條E55；凡金屬外露部分刷防銹漆兩遍。

（7）擋土墻加固對施工單位的要求

擋土墻加固屬于風險性大，技術含量高，影響因素較大的施工作業，施工管理人員，現場作業人員須有一定的工程經驗和技術水準，施工單位應具備一定專業化機械，現場施工人員必須具有一定的巖土工程知識和支護施工基本要領，熟悉地勘報告，出現異常情況后，能采取正確的應對措施。

3　在巖石中設置錨桿應注意的問題

灰漿與巖石之間的容許粘結力取決于完整巖石的抗壓強度、巖石中節理和裂縫的尺寸間距，受鉆頭影響的巖石的銷結性，以及巖孔表面的潔凈度。大直徑或寬厚的圓環空間，由于灰漿收縮減弱粘結力。如果采用膨脹性砂漿，則能取得較好效果。在錨桿設計中，灰漿和巖石的粘結力是關鍵因素，寧可增加錨固長度而不增加鉆孔的直徑，以便獲得應有的容許值。設置錨桿時要注意巖層水平分層狀態，傾斜層理面和層理裂縫方向，巖層厚薄相間影響等。

4　結論

通過本工程設計，可等到如下結論：

（1）邊坡采用錨桿式擋土墻支擋結構，并采用上述的計算方法是可行的。

（2）面層和框架梁均采用澆灌混凝土既方便施工又節省工程造價。

（3）永久性邊坡應考慮抗震的影響。

（4）邊坡的位移計算應考慮施工因素的影響。

總之，錨桿擋土墻具有用料省、占地少、施工方便等特點，錨桿對邊坡的擾動小，預應力錨桿可控制結構的變形等特點，隨著錨桿技術的進一步發展，錨桿擋土墻將在鐵路、公路路基工程及建筑工程等巖土工程中將得到更廣泛的應用。

[1]《滑坡防治工程設計與施工技術規范》（DZ/T0219-2006）[S].

[2]《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330-2002）[S].

[3]周維垣.巖體力學數值計算方法的現狀與展望[J].巖石力學與工程學報，1993，12（1）：84～88.

[4]張季如.邊坡開挖的有限元模擬和穩定性分析[J].巖石力學與工程學報，2002，21（6）：843～847.

TU476+.4

A

1673-0038（2015）39-0040-02

2015-9-11

吳小強（1977-），男，陜西延安人，講師，碩士，研究方向主要為結構可靠度及建筑結構加固與防治。

王磊（1985-），男，陜西西安人，碩士，研究方向主要為結構可靠度及建筑結構加固與防治。