懸臂式擋墻錨桿加固技術探索和應用

余昊澤　宗淙

摘 要：懸臂式擋墻同重力式擋墻相比，具有墻身斷面尺寸小、質量輕的優點；而較之樁板墻等鋼筋混凝土樁基結構，則具備構造簡單、施工方便等優勢。但是該結構受墻高限制大，僅適用于5 m以下擋墻，因此懸臂式擋墻的應用并不廣泛。該文通過分析懸臂式擋墻的特點，創新性地提出將高擋墻分解成上部懸臂式擋墻和下部重力式擋墻的組合結構，并利用錨桿加固技術將兩種分離的擋墻連接為一個整體，從而將懸臂式擋墻更多地應用到高填路基的支擋結構中，最后對其具體應用做出介紹。

關鍵詞：懸臂式擋墻 錨桿加固技術 探索 應用

中圖分類號：TU476.4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（c）-0074-03

在山區公路建設中，由于地形陡峭，墻高往往要求較大。對于傳統重力式擋墻而言，由于斷面尺寸較大，高擋墻要求地基具備更高的承載力，且較浪費材料。此時若將高擋墻分解為上下兩個重力式擋墻疊加的組合結構，可明顯減小斷面尺寸，但由于上部擋墻底面和下部擋墻墻頂填土線的接觸面較小，易導致抗滑穩定性低，整體性會比較差；相比之下，懸臂式擋墻由于斷面尺寸小且墻底板較長，因此抗滑和抗傾覆穩定性較重力式擋墻高，更適宜應用在擋墻疊加的組合結構上。

1 懸臂式擋墻的特點

懸臂式擋墻由立壁（墻面板）和墻底板（墻底板包括墻墻踵板和墻趾板）組成，整體形狀為“T”字型。

在大多數擋墻結構中，懸臂式擋墻是質量較輕的一種，可以較好地發揮材料的強度性能，且基底應力小，能適應承載力較低的地基；懸臂式擋墻的穩定性是依靠墻身自重與墻踵板上填土的重力來共同保證的[1]，相較重力式擋墻，由于墻踵板比較長，與地基的接觸面更大、重心更向填土側偏移，因此其抗滑穩定性和抗傾覆穩定性更高。

當然，也正因為懸臂式擋墻斷面尺寸小，墻面板厚度薄，在受到土壓力時，墻身較重力式擋墻更易被剪切破壞，因此為避免墻身的彎矩過大，墻面板的高度按規范[2]要求一般控制在5 m以內。

2 懸臂式擋墻技術的探索

由于懸臂式擋墻受墻高限制大，建議可利用原有擋墻（一般為重力式擋墻）并在墻頂疊加懸臂式擋墻構成一個組合結構，從而將一個潛在的高擋墻分解成兩個矮擋墻，并利用懸臂式擋墻墻底板長的特點，充分發揮其抗滑移和抗傾覆強的優勢。

當然，懸臂式擋墻作為組合式擋墻結構時，由于墻趾處無填土，因此缺少了墻前被動土壓力的作用，抗滑穩定性會比有墻前被動土壓力時降低，所以為增大抗滑穩定系數，也為了讓組合式擋墻結構的整體性更好，可以在墻底板下植入短錨桿，通過錨桿的抗滑力和抗拔力來分擔墻后主動土壓力帶來的潛在滑動，從而讓組合結構的擋墻更好地連接固定為一個整體。

這里的錨桿不完全等同于傳統意義的錨桿，傳統意義的錨桿主要依靠土體、注漿體以及錨桿之間的粘結力（抗拔力）來抵抗土體的滑移[3]。而這里的錨桿更類似于地錨，即利用錨桿提供足夠的抗滑力并在潛在滑動面上產生足夠的抗剪強度，這里的潛在滑動面為懸臂式擋墻墻底板與下部擋墻墻頂填土線的接觸面。其受力機理較復雜，可將每根地錨簡化為一根抗滑樁的受力模式，按彈性樁的懸臂梁法進行分析，由于這里已有專著進行過論述，也非該文重點，故不再詳述。

3 懸臂式擋墻在高填路基的應用

為詳細說明懸臂式擋墻作為組合式擋墻結構時的應用，該文采用某山區高速公路項目的一段擋墻進行探討。

該實例為改移地方道路的路基工程，改移道路有上百米建在原臨時便道路基頂上，二者相互高差較大，最大處11 m，且原臨時便道外側是懸崖，并已設有重力式擋墻，因此該改移道路外側也必須設擋墻才能保證路基寬。

若新擋墻做成路肩墻，在保證擋墻埋深的條件下，墻高至少超過13 m，重力式擋墻無論從施工難度以及地基承載力上都很難滿足；若做成樁板墻則不經濟，且工期較長。因此考慮做成路堤懸臂式組合擋墻結構，如圖1所示。

圖1中，懸臂式擋墻的墻趾板已取消，目的是能和原臨時便道的擋墻銜接得更美觀，并盡可能地用最小墻高保證路基寬度。當然墻趾板節省了，墻踵板就必須加長，這樣墻底板和原擋墻墻頂填土線的接觸面積也才能夠得到保證，從而確保懸臂式擋墻的抗滑移穩定性；而抗傾覆穩定力矩的力臂長也才能因墻踵板長度的增大而得到保證。另外與普通懸臂式擋墻相比，該結構增加了腋，目的是在懸臂式擋墻受力的最薄弱處（最大彎矩和最大剪力出現的底端）加大斷面尺寸，以保證墻面板不發生剪切破壞。

按最不利斷面考慮，該懸臂式擋墻填土高6 m，路基寬7 m；由于填土為砂質土，內摩擦角30°，容重19 kN/m3，地基承載力按不低于250 kPa考慮；墻身尺寸采用如下值：墻高4.5 m，墻頂寬0.6 m，墻面坡坡比和原擋墻一致，為1∶0.05，墻踵高0.4 m，墻踵懸挑長2.6 m，腋寬和腋高均為1 m；全墻均采用C30混凝土澆筑。

經過理正軟件計算，可得滑移驗算滿足：Kc=1.305>1.300；傾覆驗算滿足：k0=2.848>1.500；作用于基底的合力偏心距驗算滿足：e=0.470<0.737（m）；墻趾處地基承載力驗算滿足：壓應力=228.223<300（kPa）；墻踵處地基承載力驗算滿足：壓應力=50.446≤325（kPa）；地基平均承載力驗算滿足：壓應力=139.334≤250.000（kPa）。墻踵板根部加腋處剪力設計值=102.570（kN）<243.250（kN），滿足剪切驗算要求；墻面板距墻頂4.1 m處為最大剪力處，剪力設計值=224.364（kN）<524.725（kN），滿足剪切驗算要求。由此可見，即使是最不利的情況，驗算結果也能滿足設計安全的要求。

從計算結果中我們不難發現，抗滑穩定系數指標是最接近臨界值的，需要我們對該結構的抗滑移穩定性提高警惕，因此建議使用錨桿加固技術，如圖2所示，可在墻底板下植入6號C32鋼筋（短錨桿）。

通過該技術的應用，路基寬度得到了保證，兩個擋墻的銜接處也不突兀，達到了美觀的效果，項目也最終得以按期完工，這說明該技術是可行的。當然該組合結構也暴露出一些問題：（1）當墻踵板較長時，對于半填半挖路基，其基坑開挖面也就相應較大，對山體的擾動也就大；但對于全填方路基，由于不存在挖基，受施工因素影響小，因此墻踵板長度適當大一些會更安全。（2）當懸臂式擋墻墻頂有較高的填土時，墻背主動土壓力會顯著增大，這時對截面尺寸的強度要求也會明顯提高，這時需適當增大截面尺寸并加強配筋。（3）由于墻面板是垂直的，在施工過程中墻背填土的壓實度也就難以保證，而如果壓實度差，土的內摩擦角就小，主動土壓力也就大，不安全隱患也就相應提高。當然，懸臂式擋墻由于斷面尺寸小，質量輕，與普通重力式擋墻相比較，綜合優勢還是明顯的。

4 結語

綜上所述，該文利用在原擋墻墻頂疊加懸臂式擋墻的組合結構來克服懸臂式擋墻墻高受限的問題（即將一個潛在的高擋墻分解成兩個矮擋墻），并采用錨桿加固技術（地錨）連接兩種分離的構造物（擋墻）為一個整體，從而充分發揮了懸臂式擋墻抗滑穩定性和抗傾覆穩定性較高的優勢，克服其不適用于高填路基的弊端，使懸臂式擋墻在高填路基的支擋防護中得到了更為廣泛地應用，實現了工程的安全性和經濟性，其中在已建成擋墻的墻身加高方案設計中，該技術更適宜推廣。

參考文獻

[1] 陳忠達.公路擋土墻設計[M].人民交通出版社，2005.

[2] 中交第二公路勘察設計有限公司.公路擋土墻設計與施工技術細則[M].人民交通出版社，2008.

[3] 湯勇.加錨懸臂式擋墻理論分析與工程應用研究[D].中南大學，2010.

[4] 魏永幸，羅一農，劉昌清.基于極限狀態法的懸臂式擋土墻設計研究[J].鐵道工程學報，2014（11）：6-9.