懸臂式擋土墻與錨定板組合支擋結構的應用與穩定性分析

王興科（陜西鐵路工程職業技術學院,陜西　渭南　714000）

懸臂式擋土墻與錨定板組合支擋結構的應用與穩定性分析

王興科
（陜西鐵路工程職業技術學院,陜西渭南714000）

摘要：在工程實際應用中，懸臂式擋土墻的墻身高度限制等因素影響了其應用范圍，本文提出了利用懸臂式擋土墻與錨定板組合支擋結構來提高懸臂式擋土墻應用范圍的方法，對此組合支擋結構的應用特點進行分析，并給出了組合支擋結構的穩定性分析方法。

關鍵詞：懸臂式擋土墻；錨定板；組合支擋結構；穩定性

擋土墻是抵擋土壓力、防止土體塌滑的構筑物，用來支撐路基填土或山坡土體，防止其變形失穩。懸臂式擋土墻作為一種常見的輕型支擋結構，具有結構尺寸較小、自重輕、便于施工等特點，廣泛應用于國內外的鐵路、公路等建設工程中石料缺乏和地基承載力較低的填方段[1]。在工程實際應用中，懸臂式擋土墻的墻身高度限制影響了其應用范圍，本文主要論證在懸臂式擋土墻上加裝錨定板形成的組合支擋結構的穩定性分析和工程應用。

1　懸臂式擋土墻與錨定板組合支擋結構

懸臂式擋土墻作為一種常見的輕型支擋結構，廣泛應用于國內外的鐵路、公路等建設工程中。此類支擋結構的抗滑、抗傾覆主要取決于墻身自重和墻底板以上填筑土體（包括荷載）的重力效應，其優點主要體現在結構尺寸較小、自重輕，便于在石料缺乏和地基承載力較低的填方段使用[2]。

錨定板擋土墻是由墻面系、拉桿、錨定板以及充填墻面與錨定板之間的填土所共同組成的一個整體。在這個整體結構的內部，存在著作用于墻面上的土壓力、拉桿的拉力和錨定板的抗拔力等相互作用的內力，這些內力必須互相平衡，才能保證結構內部的穩定。此類擋土墻具有結構質量輕、圬工數量少、構件可預制、有利于實現機械化施工等優點。

利用錨定板擋土墻的錨定板技術與懸臂式擋土墻相配合組成的新型的支擋結構可以稱作懸臂式擋土墻與錨定板組合支擋結構體系，這種結構由鋼筋混凝土墻身、錨定板及填充在墻身與錨定板之間的填料所構成。

2　懸臂式擋土墻與錨定板組合支擋結構的特點分析

（1）主要通過錨定板來承受懸臂式擋土墻墻體所受的部分土壓力，從而使墻身立臂根部處的受拉彎矩減少，使墻身根部集中彎拉力過大的情況得以改善，這樣就使墻身從上到下處在一個較為合理的受力狀態中。

（2）為了維持墻體的穩定性，L型擋墻與錨定板組合支擋結構將墻后踵板之上土體自重和錨定板的抗拔力充分利用，從而支撐墻后土體的穩定性。因此可以使墻身截面積大大減小，在缺少石料的地區使用該種支擋結構且具有重要的意義。

（3）對于地基承載力較低的土質地區來說，L型擋墻與錨定板組合支擋結構墻身截面小、自重小的優點也有著較低的地基承載力要求。

（4）墻后填料類型選擇由于L型擋墻與錨定板組合支擋結構的抗拔力從土體對錨定板的被動土壓力而獲得而要求不嚴，只要按規定做好防排水設計及達到壓實密度的要求即可。

（5）通過錨定拉桿的連接，L型擋墻與錨定板組合支擋結構將土體、錨定板和鋼筋混凝土墻身組合成一個共同作用的整體。作用于立臂上的側向土壓力由埋置于墻后穩定土層內的錨定板與它和墻體之間的土體的作用來抵抗，因此具有較高的墻體抗傾覆性和抗滑動性能。

（6）墻身做成直立狀的L型擋墻與錨定板組合支擋結構還能夠節約土地資源。

3　懸臂式擋土墻與錨定板組合支擋結構的穩定性分析

作為一個整體復合結構體系，存在的作用力包括邊界以外傳來的土壓力、活動荷載、結構自重產生的地基反力作用以及支擋結構的位移趨勢產生的摩擦力作用等。必須使以上各種力保持靜力平衡狀態以保證結構的整體穩定性，避免結構滑動和傾覆的發生。假定破裂面為郎肯破裂面時，見圖1。

圖1　郎肯破裂面時滑動體形狀

（1）抗滑穩定性驗算

式中，F——抗滑力（kN）；Kc——抗滑穩定系數；E1X——WC面上主動土壓力的水平分力（kN）；E1Y——WC面上主動土壓力的垂直分力（kN）；W1——滑動體ABCW重量（kN）；f——底板底面與地基之間的摩擦系數，f=tаn(φ/2)；T1、T2——錨定桿拉力（kN）。

（2）抗傾覆穩定性驗算

式中，K為抗傾覆穩定系數；∑MY為穩定力系對墻趾的穩定力矩（kN·m）；∑M0為對墻趾的傾覆力矩（kN·m）。

4　結論

懸臂式擋土墻與錨定板組合支擋結構充分利用了懸臂式擋土墻對地基承載力要求不高、截面形式簡單、墻后填料限制不嚴、便于施工等優點，同時克服了懸臂式擋土墻隨著墻身高度的限制，充分利用土體的自重及錨定板的抗拔力，大大提高墻體內部穩定性和結構的整體穩定性，具有較高的墻體抗傾覆性和抗滑動性能。在實際應用中，可以使用以上方法對組合結構進行穩定性分析。

參考文獻：

[1]聶勇，付江山，吳肖俊.錨桿對懸臂式擋墻抗滑穩定性的影響[J].西部交通科技，2010(01):29-37.

[2]施小平.懸臂式擋土墻抗滑穩定性分析[J].南水北調與水利科技，2015(01):34-38.

基金項目：陜西鐵路工程職業技術學院科研基金項目（2013-39）

作者簡介王興科（1982-），男，河北石家莊人，碩士，講師。