懸錨式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與穩(wěn)定性分析

鄒方舟

（上海工程勘察設(shè)計(jì)有限公司 200120）

懸錨式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與穩(wěn)定性分析

鄒方舟

（上海工程勘察設(shè)計(jì)有限公司 200120）

懸錨式擋土墻是社會(huì)上新興的一種組合式支擋結(jié)構(gòu)，具有一定的經(jīng)濟(jì)性與穩(wěn)定性。本文主要以懸錨式擋土墻作為研究對象，以精確的分析結(jié)果為依托，對懸錨式擋土墻的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入性探究，給出了無限條分析法與專業(yè)的拉桿設(shè)計(jì)方式。本文歸納的設(shè)計(jì)方法與計(jì)算結(jié)果具有一定的借鑒意義與應(yīng)用價(jià)值，有效促進(jìn)了懸錨式擋土墻的發(fā)展與應(yīng)用。

懸錨式擋土墻 穩(wěn)定性分析 無限條分析 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);

采用專業(yè)性手法穩(wěn)固一些無法維持自身穩(wěn)定性的土體，從根本上保障路基的安全性，是當(dāng)前建筑施工隊(duì)伍亟待解決的重要課題。一般情況下，墻身自重是傳統(tǒng)重力式擋土墻維持自身穩(wěn)定性的關(guān)鍵性因素，所以，若墻身占地多、施工量大、斷面大，那么將無法將材料的強(qiáng)度與優(yōu)越性發(fā)揮出來，同時(shí)也具有難以實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械化、數(shù)字化等弊端。懸錨式擋土墻是社會(huì)上新興的一種組合式支擋結(jié)構(gòu)，結(jié)合懸臂式擋土墻和錨定板技術(shù)的特點(diǎn)與優(yōu)勢，組合而成一種現(xiàn)代化的、輕型的、穩(wěn)定性較強(qiáng)的支擋結(jié)構(gòu)，由填料、拉桿、錨定板以及鋼筋混凝土墻身（涵蓋底板與立臂兩個(gè)部分）共同構(gòu)成。懸錨式擋土墻具有約束墻身的作用，從某種程度上來看，不僅能夠增加墻身的整體高度，亦減少了懸臂根部的彎矩，對地基本身的承載力也沒有有太高的要求，從而有效提高了墻體結(jié)構(gòu)及內(nèi)部的穩(wěn)定性。

一、工程概況

本文主要以西安曲江新區(qū)為實(shí)例，據(jù)調(diào)查，因?yàn)閳龅卦淮罅咳⊥?，造成A區(qū)及場地西側(cè)形成一個(gè)“矩形”深坑，深度大致為15m，于上世紀(jì)90年代后期開始回填，據(jù)調(diào)查，地貌以黃土梁洼為主要單元，地面高程在 430.41m——453.90m之間。按照室內(nèi)土工、現(xiàn)場觀察、井探及鉆探等試驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)內(nèi)地層主要由古土壤、殘積黃土、古土壤以及雜填土構(gòu)成。根據(jù)物理力學(xué)性質(zhì)、野外特征及地質(zhì)年代，我們可將其劃分為六個(gè)不同的地質(zhì)單元層，具體如下：

（2）黃土。具有針狀孔隙，外表為淺黃色，呈軟塑狀態(tài)，土質(zhì)中含有少量的鈣質(zhì)結(jié)核；

（3）古土壤。具有針狀孔隙，外表為棕紅色，呈軟塑狀態(tài)，土質(zhì)中含有少量的鈣質(zhì)結(jié)核與白色鈣質(zhì)條紋；

（4）黃土。呈可塑狀態(tài)，外表多數(shù)為黃褐色與淺黃色，內(nèi)里含有蝸牛殼；

（5）古土壤。呈現(xiàn)出明顯的硬塑狀態(tài)，具有針狀孔隙，外表為棕紅色，土質(zhì)中含有少量的鈣質(zhì)結(jié)核與白色鈣質(zhì)條紋；

（6）黃土。呈可塑狀態(tài)，外表多數(shù)為黃褐色與淺黃色，內(nèi)里含有蝸牛殼。

二、懸錨式擋土墻設(shè)計(jì)

（一）室內(nèi)土工試驗(yàn)

將現(xiàn)場土作為本次試驗(yàn)的主要填料，分別以9.4:0.6灰土及1:9灰土為比例，進(jìn)行了專業(yè)性的物理性質(zhì)試驗(yàn)與力學(xué)試驗(yàn)，得出精確的土工參數(shù)，為后續(xù)質(zhì)量控制和優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。據(jù)實(shí)踐，我們不難發(fā)現(xiàn)，選用比例為9.4:0.6的灰土，壓實(shí)系數(shù)應(yīng)大于0.97.然而這個(gè)數(shù)據(jù)并非是永久不變的，隨著社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，灰土強(qiáng)度應(yīng)繼續(xù)提高。

（二）計(jì)算基本參數(shù)

那么，為什么吉奇和弗雷格都認(rèn)為作為復(fù)合句的子句出現(xiàn)的語句是沒有被斷言的語句呢？原因在于，當(dāng)我們說出或?qū)懗鲆粋€(gè)復(fù)合句時(shí)，受到斷言的是整個(gè)復(fù)合句，而非其中的任何一個(gè)子句。以條件句為例，當(dāng)我們使用條件句“如果p，那么q”時(shí)，得到斷言的是這個(gè)條件句本身，而不是其中的子句“p”或“q”。事實(shí)上，使用條件句的人雖然在斷言整個(gè)條件句是真的，但多半?yún)s并不知道其子句的真假。例如，當(dāng)某人斷言“如果中國隊(duì)獲勝，那么巴西隊(duì)將被淘汰”時(shí)，他并不知道中國隊(duì)會(huì)不會(huì)勝，也不知道巴西隊(duì)會(huì)不會(huì)被淘汰，因此很自然地，他既沒有斷言“中國隊(duì)獲勝”，也沒有斷言“巴西隊(duì)被淘汰”。

本次設(shè)計(jì)以“L”型懸錨式擋土墻為主，擋土墻埋深為1.8m，肋寬0.8m,伏壁肋凈距5m，底板厚度設(shè)置為0.5m，底板總長（包括墻踵拖板、基礎(chǔ)拖板與墻趾臺階）為4m，墻身寬度為0.4m，墻體高度為12m。

結(jié)合豐富的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，我們可假設(shè)別墅內(nèi)每層樓的荷載為15KN/m2，通過試驗(yàn)，將灰土重度為9.4:0.6的 γ設(shè)置為18kN/m3。結(jié)合工程實(shí)際特點(diǎn)及不確定性特征，參照內(nèi)摩擦角Φ=35°、灰土內(nèi)聚力為c=40kPa這組數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（三）錨定板拉桿軸心受拉承載力設(shè)計(jì)值計(jì)算

據(jù)計(jì)算，灰土重度取值為 γ = 20. 5 kN/m3 ，運(yùn)用無限條分析法得出土坡穩(wěn)定系數(shù)高達(dá)1.148；滑移半徑為79m；破壞面弦線角α = 62°，與當(dāng)前國際通行的《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》中的要求不符，因而，應(yīng)增加整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能。

本工程采用錨定板扶壁式擋土墻，為加強(qiáng)其穩(wěn)定性，擋土墻后設(shè)置了5道錨定板，頂部與第一道錨定板相距2.5m，其余水平間距統(tǒng)一設(shè)置為2m，豎直間距則為2m。錨定板厚度為0.3m，長度與寬度均為0.35m。

通過開展大量的實(shí)踐工作，我們不難發(fā)現(xiàn)，在墻體中，土釘具有明顯的應(yīng)力松弛效應(yīng)，因此，在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)綜合性考慮應(yīng)力松弛特征所具有的安全性能。

三、穩(wěn)定性分析

從專業(yè)的角度來看，相比于其他結(jié)構(gòu)，懸錨式擋土墻的整體安全性及內(nèi)部平衡性較強(qiáng)，通過計(jì)算鋼筋、墻體及拉桿的尺寸及位置，對其進(jìn)行布局，要求墻體內(nèi)部及外部均保持穩(wěn)定狀態(tài)。

懸錨式擋土墻具有承受移動(dòng)摩擦力、結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生反力及外部土壓力等作用。為了保障結(jié)構(gòu)的安全性，應(yīng)平衡墻體內(nèi)部、外部各部件之間的關(guān)系，保證整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、平衡，避免發(fā)生傾覆及滑動(dòng)等現(xiàn)象。

（一）懸錨式擋土墻破壞形式

一般而言，懸錨式擋土墻具有下述三種常規(guī)的破壞形式，即為：①局部破壞。由于外部受力等因素，導(dǎo)致懸錨體系局部遭受破壞，譬如說：錨固處的剪切破壞、墻體斷裂及錨定板損壞等；②整體結(jié)構(gòu)失去穩(wěn)定性。因?yàn)閴w下臥軟土層遭受破壞，地面下滑過程中會(huì)向外推移，導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)下滑，從而破壞土體；③懸錨式擋土墻的傾覆破壞及滑動(dòng)。當(dāng)土體出現(xiàn)滑裂面時(shí)，整個(gè)墻體將會(huì)沿著底板向前傾覆或向外推移，從而造成墻體傾覆破壞或滑動(dòng)。

（二）土坡穩(wěn)定性分析的無限條分法

分析突破穩(wěn)定性的主要方式有：折線破裂面法、Kranz法、圓弧滑面法及平面滑裂面法等。本文在分析懸錨式擋土墻穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)中，主要采用了無限條分法，假設(shè)破壞面已經(jīng)超過坡腳，突破的破壞滑動(dòng)面呈柱面或圓弧面，兩端抗滑力則不在具體的設(shè)計(jì)范疇之內(nèi)，如出現(xiàn)這種情況，可采用常規(guī)的平面應(yīng)變方式進(jìn)行處理；土坡滑動(dòng)是整體移動(dòng)的過程，并不會(huì)影響土坡整體的穩(wěn)定性與安全性。

四、結(jié)語

現(xiàn)階段，在擋土墻的修建與設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，確保墻體的穩(wěn)定性可以說是保證整個(gè)工程結(jié)構(gòu)安全性的關(guān)鍵性因素，因而施工隊(duì)伍應(yīng)給予其高度關(guān)注。本文主要以西安曲江新區(qū)作為研究對象，以精確的分析結(jié)果為依托，對懸錨式擋土墻的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入性探究，給出了無限條分法與專業(yè)的拉桿設(shè)計(jì)方式。通過實(shí)踐，我們不難發(fā)現(xiàn)，本文歸納的設(shè)計(jì)方法與計(jì)算結(jié)果相對較為精準(zhǔn)，從某種程度上來說，具有一定的借鑒意義與應(yīng)用價(jià)值，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)工程帶來有益的、正面的幫助，從而促進(jìn)懸錨式擋土墻的可持續(xù)發(fā)展，將其大范圍的應(yīng)用于各類施工項(xiàng)目之中，為我國路面修建工作作出巨大的貢獻(xiàn)。

[1]王保群，王志謙，張文聯(lián)． 懸錨式擋土墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算[J].濟(jì)南交通高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)， 2001，9(1):7－11．

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1007–6344（2015）01–0184–01