陜北某建筑邊坡中錨桿擋土墻的應(yīng)用研究

吳小強(qiáng)　王　磊

（延安大學(xué)建筑工程學(xué)院　陜西　延安　716000）

陜北某建筑邊坡中錨桿擋土墻的應(yīng)用研究

吳小強(qiáng)王磊

（延安大學(xué)建筑工程學(xué)院陜西延安716000）

隨著中國現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)的不斷發(fā)展，建設(shè)工程的大規(guī)模修建，使建設(shè)項目中的高邊坡等巖土工程項目急劇增加。如何解決高邊坡與復(fù)雜地形地質(zhì)條件之間的矛盾，已成為亟待解決的問題。本文結(jié)合具體工程實(shí)例介紹錨桿擋土墻技術(shù)在建筑高邊坡中的設(shè)計與應(yīng)用。錨桿擋土墻施工靈活、安全經(jīng)濟(jì)，在本工程中得到了很好的應(yīng)用。錨桿擋土墻也在鐵路、公路工程中大量應(yīng)用，使用情況良好。因此，錨桿擋土墻在高邊坡防護(hù)工程中有著廣泛的應(yīng)用前景。

巖土工程；錨桿擋土墻；設(shè)計；施工

1　引言

錨桿擋土墻是一種新型的聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，它是由鋼筋混凝土墻面（肋柱、面板）和錨桿組成的支擋結(jié)構(gòu)，它依靠錨固在穩(wěn)定巖土層內(nèi)錨桿的抗拔力平衡墻面處的土壓力，使結(jié)構(gòu)維持穩(wěn)定。隨著城市工程的建設(shè)，工程建設(shè)中不可避免地要出現(xiàn)一些高邊坡。特別是針對由于場地平整，位于山坡上的高處路基臨近陡峭地形，如不設(shè)擋土墻，路基邊坡高達(dá)十幾米，無法保證建設(shè)工程本身使用安全，路基的穩(wěn)定和安全；因此應(yīng)進(jìn)行邊坡支護(hù)。早期笨重的重力式圬工擋土墻工程量巨大，不僅不經(jīng)濟(jì)，同時也因其自重較大，地質(zhì)因素考慮較高，本身就存在不利因素。高邊坡支護(hù)一般宜采用錨桿擋土墻，錨桿擋土墻與一般重力式擋土墻相比，墻高可不受限制，可改善施工條件，降低勞動強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)擋護(hù)工程的機(jī)械化，裝配化，施工比較靈活、方便。所以，在一些困難地段采用新型的錨桿擋土墻也就變得很有必要了[1～2]。

2　工程設(shè)計應(yīng)用實(shí)例

本工程位于延安市，該工程旁為兩棟住宅樓，且原有擋土墻因自然災(zāi)害部分損毀，故需要進(jìn)行加固和改造維修。該地址原為拆遷房屋后形成的斜坡，高差20多米，地形比較復(fù)雜。為充分利用土地，保護(hù)原有房屋工程，采用錨桿擋土墻對原有建筑邊坡?lián)鯄M(jìn)行加固與保護(hù)。

2.1支擋結(jié)構(gòu)計算

（1）面層按支承于框架梁上的雙向板按彈性理論進(jìn)行計算。面板上的永久荷載為主動土壓力，分項系數(shù)取1.2；活荷載為地面附加荷載產(chǎn)生的側(cè)壓力，分項系數(shù)取1.4；面板上的三角形分布荷載按固端彎矩相等的原則簡化為均布荷載。

（2）錨桿力取豎向連續(xù)梁和水平連續(xù)梁的梁端剪力之和。錨桿力確定之后，就可進(jìn)行錨桿體選筋及錨固段長度的確定。錨桿力確定之后，就可進(jìn)行錨桿體選筋及錨固段長度的確定。因工程中錨桿破壞后果嚴(yán)重，且有公共安全問題，按《土層錨桿設(shè)計與施工規(guī)范》（CECS22：90）取錨桿的安全系數(shù)K=2.2。同時，錨桿選筋計算時應(yīng)適當(dāng)考慮錨桿體銹蝕的影響。

（3）基礎(chǔ)梁按柱下條形基礎(chǔ)計算。

（4）抗震驗(yàn)算

該工程所在地設(shè)防烈度為Ⅵ度，同時考慮水平地震作用和垂直地震作用。水平地震系數(shù)KH=0.1，垂直地震系數(shù)KV=2KH/3= 1/15。地震產(chǎn)生的側(cè)壓力增量的分項系數(shù)取1/13。地面附加荷載產(chǎn)生的側(cè)壓力不參與組合?？拐痱?yàn)算包括：面層的抗震驗(yàn)算、連續(xù)梁的抗震驗(yàn)算、錨桿的抗震驗(yàn)算。

（5）分層開挖的整體穩(wěn)定性按Bishop條分發(fā)驗(yàn)算。每步開挖時均應(yīng)計算整體穩(wěn)定性。要求每步開挖時整體穩(wěn)定安全系數(shù)大于1.25，邊坡開挖到底時整體穩(wěn)定安全系數(shù)大于1。

（6）擋土結(jié)構(gòu)的位移采用三節(jié)點(diǎn)有限元法計算。計算時將土體視為均質(zhì)連續(xù)的線彈性體[3～4]。

2.2錨桿擋土墻設(shè)計方案

2.2.1重要參數(shù)

（1）邊坡安全等級為一級；

（2）邊坡設(shè)計使用年限為5年；（3）抗震設(shè)防烈度Ⅵ度；

（4）永久荷載分項系數(shù)取1.30；

（5）結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為1.1。

2.2.2錨桿鉆孔前期準(zhǔn)備工作

（1）詳細(xì)調(diào)查錨桿鉆孔線15.0m范圍內(nèi)地下管溝、管線，鄰近水池、化糞池、排水涵洞，有無滲水現(xiàn)象，做到心中有數(shù)；

（2）查清鄰近已有建筑物地基處理深度和基礎(chǔ)構(gòu)造形式；（3）詳查鄰近已有建筑物有無裂縫，測量有無先天性傾斜，對舊有裂縫造冊登記，錄像備案；

（4）錨桿鉆孔前到當(dāng)?shù)貧庀蟛块T了解天氣變化及降雨規(guī)律，避免雨天開挖；

（5）提前做好地表水排泄溝渠，基坑周邊不得低洼積水，以防雨天下滲，浸濕坑壁，護(hù)壁失效；

（6）備好防水彩條布，下雨時及時覆蓋坡面，防止淋濕土體。

2.2.3永久性錨桿、框架梁、柱施工

（1）錨桿施工

錨桿孔道至錨桿錨頭標(biāo)高0.5m處停挖，進(jìn)行錨桿定位、鉆孔作業(yè)，采用機(jī)械成孔，嚴(yán)禁注泥漿護(hù)壁。錨桿外端螺紋部分為二級鋼（直徑36mm），預(yù)先加工為成品后焊接在三級鋼（直徑25mm）錨桿上，沿長度1.5m設(shè)一道定位架。機(jī)械鉆孔直徑160mm，向下傾斜15°。用PVC管包裹錨桿自由段（Lf=5.5m）。注漿管宜于錨桿綁扎在一起，一次注漿管口距底200mm，采用M25水泥砂漿（禁止采用純素漿）。注漿壓力0.5～1.0MPa之間（可加入水泥用量的3%膨脹劑）。

（2）梁柱施工

錨桿一層施工完畢后，按圖紙要求支模澆筑梁柱，28d后張拉錨桿。拆模后用M10水泥砂漿粉刷20mm。預(yù)先放入直徑50mmPVC泄水管，后背填入卵石濾水層。伸縮縫處填入瀝青砂漿。

（3）錨桿拉力試驗(yàn)

第一層錨桿施工完畢后，按照《JGJ120-99》附錄E試驗(yàn)，試驗(yàn)土層Q中2組，N土層中2組，調(diào)整相關(guān)數(shù)據(jù)。錨桿的極限承載力小于120kN時，不得進(jìn)行鎖定，通知設(shè)計人員，大于115kN時停止張拉。

（4）錨桿的張拉與施加預(yù)應(yīng)力

錨桿張拉應(yīng)力120kN，鎖定應(yīng)力115kN。錨桿未鎖定前，不得進(jìn)行下階段土方開挖。

（5）開挖支護(hù)信息化監(jiān)控

在錨桿施工期間，對擋墻進(jìn)行沉降、傾斜觀測，對擋土墻進(jìn)行水平位移觀測。監(jiān)測項目在錨索施工前測得的初始值不應(yīng)少于兩次。開挖期間每天早晨觀測一次，開挖后一月內(nèi)，兩天觀測一次，此后至回填前每周一次。當(dāng)擋土墻水平位移超過10mm或有事故征兆時，應(yīng)連續(xù)觀測，2h讀數(shù)一次，并及時通知設(shè)計、監(jiān)理和業(yè)主，盡快采取應(yīng)對措施。測量單位須具備相應(yīng)的資質(zhì)，工程結(jié)束后提交完整的監(jiān)測報告。

（6）材料

錨桿注漿為M25（禁止采用素漿）；預(yù)應(yīng)力錨頭，錨桿：2根直徑25二級鋼，F(xiàn)y=360。焊條E55；凡金屬外露部分刷防銹漆兩遍。

（7）擋土墻加固對施工單位的要求

擋土墻加固屬于風(fēng)險性大，技術(shù)含量高，影響因素較大的施工作業(yè)，施工管理人員，現(xiàn)場作業(yè)人員須有一定的工程經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水準(zhǔn)，施工單位應(yīng)具備一定專業(yè)化機(jī)械，現(xiàn)場施工人員必須具有一定的巖土工程知識和支護(hù)施工基本要領(lǐng)，熟悉地勘報告，出現(xiàn)異常情況后，能采取正確的應(yīng)對措施。

3　在巖石中設(shè)置錨桿應(yīng)注意的問題

灰漿與巖石之間的容許粘結(jié)力取決于完整巖石的抗壓強(qiáng)度、巖石中節(jié)理和裂縫的尺寸間距，受鉆頭影響的巖石的銷結(jié)性，以及巖孔表面的潔凈度。大直徑或?qū)捄竦膱A環(huán)空間，由于灰漿收縮減弱粘結(jié)力。如果采用膨脹性砂漿，則能取得較好效果。在錨桿設(shè)計中，灰漿和巖石的粘結(jié)力是關(guān)鍵因素，寧可增加錨固長度而不增加鉆孔的直徑，以便獲得應(yīng)有的容許值。設(shè)置錨桿時要注意巖層水平分層狀態(tài)，傾斜層理面和層理裂縫方向，巖層厚薄相間影響等。

4　結(jié)論

通過本工程設(shè)計，可等到如下結(jié)論：

（1）邊坡采用錨桿式擋土墻支擋結(jié)構(gòu)，并采用上述的計算方法是可行的。

（2）面層和框架梁均采用澆灌混凝土既方便施工又節(jié)省工程造價。

（3）永久性邊坡應(yīng)考慮抗震的影響。

（4）邊坡的位移計算應(yīng)考慮施工因素的影響。

總之，錨桿擋土墻具有用料省、占地少、施工方便等特點(diǎn)，錨桿對邊坡的擾動小，預(yù)應(yīng)力錨桿可控制結(jié)構(gòu)的變形等特點(diǎn)，隨著錨桿技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，錨桿擋土墻將在鐵路、公路路基工程及建筑工程等巖土工程中將得到更廣泛的應(yīng)用。

[1]《滑坡防治工程設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》（DZ/T0219-2006）[S].

[2]《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2002）[S].

[3]周維垣.巖體力學(xué)數(shù)值計算方法的現(xiàn)狀與展望[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，1993，12（1）：84～88.

[4]張季如.邊坡開挖的有限元模擬和穩(wěn)定性分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2002，21（6）：843～847.

TU476+.4

A

1673-0038（2015）39-0040-02

2015-9-11

吳小強(qiáng)（1977-），男，陜西延安人，講師，碩士，研究方向主要為結(jié)構(gòu)可靠度及建筑結(jié)構(gòu)加固與防治。

王磊（1985-），男，陜西西安人，碩士，研究方向主要為結(jié)構(gòu)可靠度及建筑結(jié)構(gòu)加固與防治。