錨定板擋土墻

趙 云

(石家莊宏業(yè)交通建設(shè)監(jiān)理有限公司)

1 錨定板擋土墻的構(gòu)造

錨定板擋土墻是由鋼筋混凝土墻面、鋼拉桿、錯(cuò)定板以及其間的填土共同形成的一種組合擋土結(jié)構(gòu)，它借助于埋在填土內(nèi)的錨定板的抗拔力，平衡擋土墻墻背水平土壓力，從而改變擋土墻的受力狀態(tài)，達(dá)到輕型的目的。它具有省料省工、能適應(yīng)承載力較低地區(qū)的特點(diǎn)，在我國(guó)鐵路與公路工程中，已開始應(yīng)用于路肩或路堤擋土墻和橋臺(tái)。

錨定板擋土墻的結(jié)構(gòu)形式和受力狀態(tài)與錨桿擋土墻基本相同，都是依靠鋼拉桿的抗拔力來保持墻身的穩(wěn)定。它們的主要區(qū)別是:錨桿擋土墻的錨桿系插入穩(wěn)定地層的鉆孔中，抗拔力來源于灌漿錯(cuò)桿與孔壁之間的黏結(jié)強(qiáng)度，而錨定板擋土墻的鋼拉桿及其端部的錨定板都埋設(shè)在人工填土當(dāng)中，抗拔力主要來源于錨定板前的填土的被動(dòng)抗力。

錨定板擋土墻的墻面是由擋土板和立柱組成。擋土板通常為鋼筋混凝土矩形板或槽形板，有時(shí)也可為混凝土拱板。立柱為鋼筋混凝土矩形截面柱;當(dāng)墻面采用拱板時(shí)，立柱應(yīng)具有六邊形截面。立柱長(zhǎng)度可依據(jù)施工吊裝能力決定。在墻高范圍內(nèi)，立柱可設(shè)一級(jí)或多級(jí)。當(dāng)采用多級(jí)立柱時(shí)，相鄰立柱間可以順接，也可以錯(cuò)臺(tái)。立柱間距多采用1～2 m。根據(jù)立柱的長(zhǎng)度和土壓力的大小，每根立柱上可布置單根、雙根或多根拉桿。為了施工安裝的方便，錨定板 擋土墻一般采用豎直墻面。鋼拉桿采用普通圓鋼，外設(shè)防銹保護(hù)層。每根拉桿端部的錨定板通常為單獨(dú)的鋼筋混凝土方形板。

2 錨定板擋土墻設(shè)計(jì)

錨定板擋土墻的設(shè)計(jì)理論與方法尚不夠成熟，經(jīng)過有關(guān)單位的研究和實(shí)踐，正在不斷充實(shí)與完善。

錨定板擋土墻設(shè)計(jì)包括各組成構(gòu)件的設(shè)計(jì)和整體穩(wěn)定性驗(yàn)算兩部分。關(guān)于錨定板擋土墻方案的選擇、土壓力計(jì)算、擋土板和立柱等構(gòu)件的設(shè)計(jì)，以及鋼拉桿截面設(shè)計(jì)等方法，均與錨桿擋土墻的設(shè)計(jì)原理相同，這里不再敘述。在錨定板擋土墻設(shè)計(jì)中，必須決定錨定板的極限抗拔力，選擇錨定板的尺寸。在整體穩(wěn)定性驗(yàn)算中，還要分析各個(gè)錨桿的穩(wěn)定長(zhǎng)度以及群錨的有效間距等。

下面介紹錨定板設(shè)計(jì)和錨定板擋土墻整體穩(wěn)定性驗(yàn)算。

2.1 錨定板設(shè)計(jì)

確定錨定板尺寸，首先要確定錨定板的容許抗拔力，即對(duì)于一定大小的拉桿拉力要用多大面積的錨定板去支撐。要解決這一問題，較好的辦法是在現(xiàn)場(chǎng)做錨定板抗拔試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)測(cè)的拉力與位移關(guān)系曲線，確定錨定板的極限抗拔力。試驗(yàn)證明，極限抗拔力隨著錨定板面積的加大而增大，兩者近似地成比例關(guān)系。極限抗拉力除以一定的安全系數(shù)，便是所采用的容許抗拔力，也就是錨定板所能承受的拉桿拉力。

實(shí)測(cè)的極限抗拔力只是單塊錨定板在短時(shí)間所能承受的極限值?？紤]到在實(shí)際建筑物中多塊錯(cuò)定板的相互作用以及在長(zhǎng)期荷載作用下多種因素的影響。有必要采用不小于2.5～3.0的安全系數(shù)。

單塊錨定板的抗拔力與錨定板的埋設(shè)位置(它取決于拉桿長(zhǎng)度和埋置深度)、板的尺寸和填料的物理力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。鐵道科學(xué)研究院等單位根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)抗拔試驗(yàn)的結(jié)果，提出容許抗拔力的建議值，對(duì)于埋置深度為3～5 m的錨定板，其容許抗拔力為100～120 kPa;埋置深度 為6～10 m的錨定板，其容許抗拔力為130～150 kPa。錨定板尺寸由拉桿拉力及容許抗拔力計(jì)算確定。

2.2 錨定板擋土墻的整體穩(wěn)定性

錨定板擋土墻的整體穩(wěn)定性與拉桿的長(zhǎng)度有關(guān)，拉桿愈長(zhǎng)，其穩(wěn)定性愈大。要根據(jù)整體穩(wěn)定性的要求來確定各層拉桿的長(zhǎng)度，以確保安全。

錨定板擋土墻的整體穩(wěn)定性主要由抗滑性控制。對(duì)于錨定板結(jié)構(gòu)喪失整體穩(wěn)定性時(shí)滑動(dòng)面的形式，科研工作者分別作了不同的假定，下面介紹兩種設(shè)想，即土墻假定和折線滑面假定。

西南交通大學(xué)等單位提出:當(dāng)錨定板的布設(shè)達(dá)到足夠的密度時(shí)，墻面與各錨定板以及其中的填料形成一個(gè)整體墻(有的叫土墻)，用這個(gè)整體柔性結(jié)構(gòu)來共同支承側(cè)壓力，保證路基的穩(wěn)定，這就形成了群錯(cuò)作用。群錨形成后，土體破裂面的位置后移，它的起始點(diǎn)由墻面底部移至最下層錨定板的下緣B'(圖1)，其形狀近似于平面，其破裂角θ接近于用庫(kù)倫公式計(jì)算的破裂角。破裂棱體的另一側(cè)，不是沿墻面破裂，而是沿各鋪定板中心連線A'B'破裂，也就是錨定板中心的連線形成假想墻背，墻面和鋪定板及其中間的填料形成整體墻ABB'A'。這時(shí)，可利用庫(kù)倫公式計(jì)算該假想墻背的主動(dòng)土壓力，和驗(yàn)算重力式擋土墻的方法一樣，來驗(yàn)算土墻的抗滑和抗傾覆穩(wěn)定性。

圖1 群錨式擋土墻