錨索樁承式擋墻在陡坡上填方邊坡的應用研究

潘 彪

（福州勘測院，福建福州350001）

填方邊坡是工程上經(jīng)常碰到的一種邊坡類型[1]，然而在陡坡上再進行填方而形成的填方邊坡卻并不多見。由于工程建設(shè)的需要，尤其是在山區(qū)，需要在陡坡上修建道路，這就需要在陡坡上進行填方砌筑，這樣就會在陡坡上形成填方邊坡。位于平地的填方邊坡比較常見，在陡坡上的填方邊坡往往相對少見，而且難度大、風險高、類似工程經(jīng)驗少。邊坡常用的支護方式有坡率法、擋墻支護、錨桿支護、排樁支護以及這幾種支護方式的組合支護等[2-4]。陡坡上的填方邊坡支護就需要用到這幾種支護方式來保證邊坡的穩(wěn)定性，本文結(jié)合工程實例，介紹了錨索樁承式擋墻該種新型支護方式在陡坡上填方邊坡的應用，并闡述了該組合支護方式的技術(shù)亮點。

1 工程概況

某市政道路建設(shè)，經(jīng)過一陡坡，坡率約30°～60°，坡高30m，根據(jù)道路縱段，需在坡上填方約9m高，形成陡坡上的填方邊坡。

擬建場地邊坡地貌單元屬剝蝕殘丘地貌，場地土層自上而下分別為①雜填土：灰色，松散為主，以粘性土為主，層厚1.50～5.80m；②坡積粉質(zhì)粘土：褐紅色，可塑為主，坡積成因，層厚約1.90～7.60m；③殘積粘性土：母巖為中粗粒花崗巖。灰黃色，可塑—硬塑，層厚為1.70～4.10m；④全風化花崗巖：淺黃色，層厚1.90～6.70m；⑤砂土狀強風化花崗巖：灰黃、灰白色，層厚1.20～5.70m；⑥碎塊狀強風化花崗巖：淺灰黃、灰白色，層厚2.70～10.50m；⑦中風化花崗巖：淺灰色，揭示厚度6.7～8.6m。根據(jù)勘察資料，各巖土層參數(shù)指標見表1。場地地下水主要為雜填土中的上層滯水及巖層中的孔隙—裂隙水，主要受大氣降水補給，水量一般，地下水位埋深較大，含水層富水性差。各土層土體物理力學性質(zhì)指標如表1所示。

表1 巖土體物理力學性質(zhì)指標

2 錨索樁承式擋墻的可行性分析

2.1 陡坡上的填方邊坡的支護難點

邊坡支護是一個難度大的，風險高的工程，而陡坡上的填方邊坡支護更是其中的難點。該工程陡坡上的填方邊坡不像平地的填方邊坡，平地的填方邊坡往往采用坡率法或擋墻支護即可保證邊坡的穩(wěn)定，然而當填方邊坡位于陡坡上時，單純采用坡率法或擋墻支護就很難保證坡上填土的穩(wěn)定性，填土很容易發(fā)生溜滑。如果采用樁錨式的支護方式，即排樁+錨索，利用排樁支擋填土，利用錨索控制排樁變形，該支護方式理論上可行，但是實際施工時會碰到問題。因為填土前需完成排樁和錨索的施工，而未填土前進行排樁和錨索的施工是比較困難的，而且填土后需進行填土壓密，壓密過程對錨索的受力也會產(chǎn)生很大的影響。種種的限制造成了在陡坡上進行填方邊坡的困難。因此需要一種更為可行、可靠的支護方式來保證坡上填土的穩(wěn)定性。

2.2 錨索樁承式擋墻支護方式的提出

采用擋墻支擋土體是較常見的一種思路，但擋墻底的地面線較為傾斜時，這就需要采取措施保證擋墻的穩(wěn)定，因此擋墻底可采用排樁支承，一方面可以承受擋墻傳遞給樁的豎向力，另一方面可以承受擋墻傳遞給樁的水平力，同時也消除了擋墻底的地面線為傾斜面的影響。

本文提出了一種新型的組合支護方式——錨索樁承式擋墻，該方法由3種支護方式組合而成，即擋墻、排樁、錨索。其中擋墻主要作用是支擋墻后的填土；排樁的作用是支承上部的擋墻，同時還承受擋墻傳遞給樁的水平力；錨索的作用是控制排樁的變形，把擋墻傳遞給樁的水平力傳遞到深部的穩(wěn)定土層。三者相輔相成，共同作用，理論上具有可行性，其結(jié)構(gòu)形式見圖1。

該組合支護方式的主要技術(shù)亮點是通過3種不同支護方式的組合，每個單一的支護方式（擋墻、錨索、排樁）各司其職，發(fā)揮各自的特點，共同保證了填方邊坡的穩(wěn)定。

首先，該支護方式提高擋墻的承載力。填方邊坡常采用衡重式擋墻進行支護。重力式擋墻往往要求地基土有一定的承載力，當不滿足要求時就需繼續(xù)地基處理。從地質(zhì)剖面可以看出，擋墻基礎(chǔ)挖深2m時，仍位于坡積粘土上，如果繼續(xù)開挖會造成上邊坡失穩(wěn)。而且擋墻重量落在斜坡上，相當于給斜坡增加荷載，對斜坡的穩(wěn)定性造成不良影響，因此需把重力式擋墻自身的重量傳遞到深部穩(wěn)定土層。

其次，該支護方式提高邊坡的整體穩(wěn)定性。由于擋墻后填方的土壓力會通過擋墻傳遞至樁頂，且排樁前離臨空面較近，覆土較薄，容易造成排樁樁頂位移過大甚至傾覆，因此在樁身增加錨索支護，可以有效地控制樁的變形位移。

圖1 錨索樁承式擋墻

3 錨索樁承式擋墻的簡化計算分析

本工程結(jié)合了3種主要的邊坡支護方式，擋墻+錨索+排樁[5]，是一種新型的組合支護方式，國內(nèi)外尚無完善的計算理論。錨索樁承式擋墻的結(jié)構(gòu)體主要有4部分，分別為擋墻、樁頂連板、樁、錨索，因此計算內(nèi)容也分成4部分。為了能在工程中應用，本文對計算進行如下簡化：①樁頂連板計算時不考慮地基反力的作用；②樁計算時不考慮樁頂連板的摩擦力和支承力，認為擋墻底的水平力、豎向力、彎矩全部傳至樁頂。計算流程及模型如圖2、圖3所示。

本工程通過以上簡化計算得：擋墻底的滑移力約282kN，整體穩(wěn)定系數(shù)1.386,滿足規(guī)范要求[5]。

4 錨索樁承式擋墻的可行性驗證

錨索樁承式擋墻在陡坡上填方邊坡能否成功應用需要后期的施工實踐及監(jiān)測數(shù)據(jù)來衡量。首先施工順序是保證錨索樁承式擋墻能否成型的關(guān)鍵所在。

本邊坡支護施工自下而上進行：先進行樁基施工，然后進行錨索施工，最后進行上部的擋墻施工，再回填土壓密，完成整個邊坡支護。

（1）排樁施工。先施工排樁，要求間隔跳打，排樁施工完成后，整平樁頂?shù)孛妫M行樁頂連板施工，而且按設(shè)計要求的位置預留錨索孔。

（2）錨索施工。樁基施工完后可施工錨索，開挖至錨索（桿）位置，錨索（桿）施工后，待冠梁強度和錨索錨固體強度達到設(shè)計強度80%以上，鎖定錨索。根據(jù)規(guī)范要求，進行了預應力錨索基本試驗和驗收試驗。

（3）擋墻施工。在樁頂連板達到強度后就可以進行擋墻的砌筑，至下而上分層砌筑，使得擋墻跟排樁形成整體，共同發(fā)揮作用。

其次，施工完后進行了邊坡水平位移、深層位移、樁身應力、錨索應力及支護結(jié)構(gòu)體的位移監(jiān)測等。本邊坡高度較大，支護復雜，風險大，成敗關(guān)鍵在于3種支護形式能否有效結(jié)合發(fā)揮作用，保證邊坡安全。根據(jù)監(jiān)測資料，施工完成后前幾天擋土墻產(chǎn)生3～6mm的位移，1個月后擋土墻基本上不產(chǎn)生位移（增量小于3mm），支護效果良好，邊坡位移小于30mm。

后期的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，錨索樁承式擋墻這種組合支護方式在陡坡上填方邊坡成功應用，也說明了錨索樁承式擋墻的可操作性及可靠性。在陡坡上填方邊坡中，比單純的擋墻支護或錨索支護更為可靠有效，值得類似工程參考借鑒。

此外，設(shè)計上的一些細節(jié)措施也提高了該支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,如：

（1）在樁頂?shù)倪B板上設(shè)置防滑凸榫與擋墻連接，提高擋墻的抗滑移能力。

（2）設(shè)計時應要求擋墻后填土需回填密實，且擋墻應盡量增加排水孔，使得墻后的土壓力和水壓力降至最低，減小對樁的影響。

這些細節(jié)的處理都可以在類似工程項目中借鑒推廣。

圖2 錨索樁承式擋墻計算流程圖

圖3 錨索樁承式擋墻計算模型

5 總結(jié)

本文提出了一種陡坡上填方邊坡的新型組合支護方式——錨索樁承式擋墻，并提出了該支護方式的簡化計算方法。監(jiān)測結(jié)果表明，該種新型組合支護方式有效地保證了邊坡的穩(wěn)定性，該支護方式可供類似工程參考借鑒，尤其可在陡坡上填方邊坡防護中推廣應用。但由于理論計算上采用了一些等效及簡化方法，因此還存在一些問題亟待后續(xù)研究，如擋墻與樁頂連板及樁之間內(nèi)力的傳遞問題等。