柔性擋土墻在重力式地錨中的應用研究

王彬鵬 羅明迪 韋冠新

摘要：對斜拉扣掛纜索吊裝系統重力式地錨的上壓重進行設計，以柔性擋土墻形成地錨上壓重四周的圍擋，在中心區域填土壓實，利用土工格柵下墊上蓋形成外包，將上壓重設計成多層堆放的一個壓重體。文章以平南三橋重力式地錨為工程背景，介紹了地錨上壓重柔性擋土墻的具體設計參數，并對其穩定性驗算進行了詳細介紹。柔性擋土墻在重力式地錨中應用的可行性在平南三橋得到了驗證，與傳統的混凝土壓重相比，其在經濟、環保、施工便捷等方面均具有巨大優勢。

關鍵詞：柔性擋土墻;生態袋;重力式地錨;上壓重;環保

中圖分類號：U443.24 文獻標識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.005

文章編號：1673—4874（2020）11—0015-04

0.引言

在斜拉扣掛纜索吊裝系統中，需要修筑大型地下錨定結構物（簡稱“地錨”），用于固定纜索吊裝系統中的承重索、起重繩和牽引繩的轉向固定、纜風索和拱肋安裝過程中的扣索等。地錨結構形式有重力式、樁錨式和錨索式等，常用的地錨結構為重力式地錨。重力式地錨主要包括底板、肋板、下壓重和上壓重，底板、肋板、下壓重為地錨下半部分，主要為鋼筋混凝土或素混凝土結構;上壓重位于上半部分，主要為素混凝土結構。上壓重自身重量較大，通常采用c15混凝土澆筑而成，混凝土方量多，成本高。在纜索吊裝系統施工完成后，需對作為臨時結構的地錨進行拆除，地錨拆除工作量大，同時也會對周圍環境造成一定的影響。在重力式地錨的結構設計中，仍有優化空間，可做到節約成本、降低對周圍環境影響的雙重效果。本文以平南三橋斜拉扣掛纜索吊裝系統的地錨為工程背景，通過借鑒公路路堤施工中土工格柵加筋擋土墻技術，對地錨上壓重進行了改進，并達到了良好的應用效果。

1工程概況

平南三橋主橋為主跨575m中承式鋼管混凝土拱橋，其拱肋和橋面梁采用纜索吊裝系統進行安裝，纜索吊裝系統跨徑布置為（509+601+512）m，斜拉扣掛纜索吊裝系統中共設計有2個主地錨、4個扣地錨A和2個扣地錨B。原地錨設計見圖1。單個主地錨上壓重c15混凝±1150m³，重27600kN;單個扣地錨B上壓重c15混凝±1172m³，重28128kN;單個扣地錨A上壓重c15混凝土250m³，重6000kN。整個斜拉扣掛纜索吊裝系統地錨上壓重混凝土共計5644m³。地錨上壓重僅為配重作用，為節約混凝土材料、減少后期地錨拆除的工作量，并降低對周圍環境的影響，需對地錨上壓重結構重新設計。

2應用方案及效果

2.1應用方案

2.1.1柔性生態加筋擋土墻設計

將地錨上壓重四周看作邊坡，借鑒邊坡的柔性生態加筋擋土墻進行地錨上壓重設計，在地錨四周形成加筋擋土墻，中心填土壓實，利用土壓重替換混凝土壓重。在邊坡工程中，加筋材料水平分層鋪設在填土中，將土體改良成加筋土，利用加筋土的高抗剪強度和一定的抗拉強度形成穩定性好的不同坡度的邊坡工程嘲。在地錨上壓重設計中采用土工格柵柔性生態加筋擋土墻，上壓重四周設計堆碼生態袋，在一定高度利用土工格柵下墊上蓋將生態袋反包拉住，形成一個多層堆放的壓重體。最大上壓重為扣地錨B，其設計見圖2，主地錨、扣地錨A的設計結構相同。

土工格柵柔性生態加筋擋土墻設計技術參數如下：

（1）地錨上壓重總高度不低于設計高度，設計高度根據上壓重總重量設定。

（2）擋土墻壘砌坡度為85°。

（3）擋土墻分層高度≤60cm。

（4）生態袋短邊朝外，長邊長度約為60cm。

（5）每層擋土墻底面滿布土工格柵，頂面土工格柵在填土中的反包長度≥2m。

（6）格柵搭接長度≥20cm。

（7）地錨頂部澆筑20cm厚混凝土防水滲入地錨。

2.1.2受力驗算

柔性擋土墻穩定性驗算包括內部穩定性驗算和外部穩定性驗算。在柔性擋土墻上壓重的應用中，內部穩定性驗算包括筋材抗拉強度驗算、每層筋材抗拔穩定性驗算、全墻抗拔穩定性驗算;外部穩定性驗算包括抗滑穩定性驗算。

（3）驗算結果：通過以上驗算，扣地錨B上壓重柔性生態擋土墻內部穩定性和外部穩定性均滿足要求。采取同樣的驗算方法，可計算得出主地錨和扣地錨A的上壓重擋土墻也滿足要求。

2.2應用效果

平南三橋地錨上壓重采用柔性生態加筋擋土墻設計，2個主地錨、4個扣地錨A和2個扣地錨B的上壓重施工費用共計70萬元，若按c15混凝土上壓重施工共需費用251萬元。而在地錨拆除時，加筋擋土墻的拆除費用遠低于混凝土的拆除費用，柔性生態加筋擋土墻在地錨上壓重的應用具有非常好的經濟性。在纜索吊裝系統試吊過程中，地錨位移均在1m以內。在纜索吊裝系統使用過程中，地錨上壓重擋土墻正常，地錨無異常，地錨結構滿足要求。拱肋扣索拆除后，對扣地錨A上壓重進行拆除，拆除方便、快捷。另外，在節材和降塵降噪方面，柔性生態加筋擋土墻上壓重方案也有較大的優勢。

3結語

斜拉扣掛纜索吊裝系統被廣泛應用于拱橋的建設之中，其重力式地錨上壓重采用柔性生態加筋擋土墻圍成的土壓重，相比傳統的混凝土壓重，在經濟、環保、施工便捷等方面均具有巨大優勢，且不會對結構的使用及安全性產生影響。將柔性生態加筋擋土墻應用于地錨上壓重的可行性在平南三橋地錨上得到了驗證，可為同類工程提供有益借鑒。