懸臂式擋墻錨桿加固技術(shù)探索和應(yīng)用

余昊澤　宗淙

摘 要：懸臂式擋墻同重力式擋墻相比，具有墻身斷面尺寸小、質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn)；而較之樁板墻等鋼筋混凝土樁基結(jié)構(gòu)，則具備構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便等優(yōu)勢(shì)。但是該結(jié)構(gòu)受墻高限制大，僅適用于5 m以下?lián)鯄?，因此懸臂式擋墻的?yīng)用并不廣泛。該文通過(guò)分析懸臂式擋墻的特點(diǎn)，創(chuàng)新性地提出將高擋墻分解成上部懸臂式擋墻和下部重力式擋墻的組合結(jié)構(gòu)，并利用錨桿加固技術(shù)將兩種分離的擋墻連接為一個(gè)整體，從而將懸臂式擋墻更多地應(yīng)用到高填路基的支擋結(jié)構(gòu)中，最后對(duì)其具體應(yīng)用做出介紹。

關(guān)鍵詞：懸臂式擋墻 錨桿加固技術(shù) 探索 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TU476.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）11（c）-0074-03

在山區(qū)公路建設(shè)中，由于地形陡峭，墻高往往要求較大。對(duì)于傳統(tǒng)重力式擋墻而言，由于斷面尺寸較大，高擋墻要求地基具備更高的承載力，且較浪費(fèi)材料。此時(shí)若將高擋墻分解為上下兩個(gè)重力式擋墻疊加的組合結(jié)構(gòu)，可明顯減小斷面尺寸，但由于上部擋墻底面和下部擋墻墻頂填土線的接觸面較小，易導(dǎo)致抗滑穩(wěn)定性低，整體性會(huì)比較差；相比之下，懸臂式擋墻由于斷面尺寸小且墻底板較長(zhǎng)，因此抗滑和抗傾覆穩(wěn)定性較重力式擋墻高，更適宜應(yīng)用在擋墻疊加的組合結(jié)構(gòu)上。

1 懸臂式擋墻的特點(diǎn)

懸臂式擋墻由立壁（墻面板）和墻底板（墻底板包括墻墻踵板和墻趾板）組成，整體形狀為“T”字型。

在大多數(shù)擋墻結(jié)構(gòu)中，懸臂式擋墻是質(zhì)量較輕的一種，可以較好地發(fā)揮材料的強(qiáng)度性能，且基底應(yīng)力小，能適應(yīng)承載力較低的地基；懸臂式擋墻的穩(wěn)定性是依靠墻身自重與墻踵板上填土的重力來(lái)共同保證的[1]，相較重力式擋墻，由于墻踵板比較長(zhǎng)，與地基的接觸面更大、重心更向填土側(cè)偏移，因此其抗滑穩(wěn)定性和抗傾覆穩(wěn)定性更高。

當(dāng)然，也正因?yàn)閼冶凼綋鯄嗝娉叽缧?，墻面板厚度薄，在受到土壓力時(shí)，墻身較重力式擋墻更易被剪切破壞，因此為避免墻身的彎矩過(guò)大，墻面板的高度按規(guī)范[2]要求一般控制在5 m以內(nèi)。

2 懸臂式擋墻技術(shù)的探索

由于懸臂式擋墻受墻高限制大，建議可利用原有擋墻（一般為重力式擋墻）并在墻頂疊加懸臂式擋墻構(gòu)成一個(gè)組合結(jié)構(gòu)，從而將一個(gè)潛在的高擋墻分解成兩個(gè)矮擋墻，并利用懸臂式擋墻墻底板長(zhǎng)的特點(diǎn)，充分發(fā)揮其抗滑移和抗傾覆強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)然，懸臂式擋墻作為組合式擋墻結(jié)構(gòu)時(shí)，由于墻趾處無(wú)填土，因此缺少了墻前被動(dòng)土壓力的作用，抗滑穩(wěn)定性會(huì)比有墻前被動(dòng)土壓力時(shí)降低，所以為增大抗滑穩(wěn)定系數(shù)，也為了讓組合式擋墻結(jié)構(gòu)的整體性更好，可以在墻底板下植入短錨桿，通過(guò)錨桿的抗滑力和抗拔力來(lái)分擔(dān)墻后主動(dòng)土壓力帶來(lái)的潛在滑動(dòng)，從而讓組合結(jié)構(gòu)的擋墻更好地連接固定為一個(gè)整體。

這里的錨桿不完全等同于傳統(tǒng)意義的錨桿，傳統(tǒng)意義的錨桿主要依靠土體、注漿體以及錨桿之間的粘結(jié)力（抗拔力）來(lái)抵抗土體的滑移[3]。而這里的錨桿更類似于地錨，即利用錨桿提供足夠的抗滑力并在潛在滑動(dòng)面上產(chǎn)生足夠的抗剪強(qiáng)度，這里的潛在滑動(dòng)面為懸臂式擋墻墻底板與下部擋墻墻頂填土線的接觸面。其受力機(jī)理較復(fù)雜，可將每根地錨簡(jiǎn)化為一根抗滑樁的受力模式，按彈性樁的懸臂梁法進(jìn)行分析，由于這里已有專著進(jìn)行過(guò)論述，也非該文重點(diǎn)，故不再詳述。

3 懸臂式擋墻在高填路基的應(yīng)用

為詳細(xì)說(shuō)明懸臂式擋墻作為組合式擋墻結(jié)構(gòu)時(shí)的應(yīng)用，該文采用某山區(qū)高速公路項(xiàng)目的一段擋墻進(jìn)行探討。

該實(shí)例為改移地方道路的路基工程，改移道路有上百米建在原臨時(shí)便道路基頂上，二者相互高差較大，最大處11 m，且原臨時(shí)便道外側(cè)是懸崖，并已設(shè)有重力式擋墻，因此該改移道路外側(cè)也必須設(shè)擋墻才能保證路基寬。

若新?lián)鯄ψ龀陕芳鐗?，在保證擋墻埋深的條件下，墻高至少超過(guò)13 m，重力式擋墻無(wú)論從施工難度以及地基承載力上都很難滿足；若做成樁板墻則不經(jīng)濟(jì)，且工期較長(zhǎng)。因此考慮做成路堤懸臂式組合擋墻結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1中，懸臂式擋墻的墻趾板已取消，目的是能和原臨時(shí)便道的擋墻銜接得更美觀，并盡可能地用最小墻高保證路基寬度。當(dāng)然墻趾板節(jié)省了，墻踵板就必須加長(zhǎng)，這樣墻底板和原擋墻墻頂填土線的接觸面積也才能夠得到保證，從而確保懸臂式擋墻的抗滑移穩(wěn)定性；而抗傾覆穩(wěn)定力矩的力臂長(zhǎng)也才能因墻踵板長(zhǎng)度的增大而得到保證。另外與普通懸臂式擋墻相比，該結(jié)構(gòu)增加了腋，目的是在懸臂式擋墻受力的最薄弱處（最大彎矩和最大剪力出現(xiàn)的底端）加大斷面尺寸，以保證墻面板不發(fā)生剪切破壞。

按最不利斷面考慮，該懸臂式擋墻填土高6 m，路基寬7 m；由于填土為砂質(zhì)土，內(nèi)摩擦角30°，容重19 kN/m3，地基承載力按不低于250 kPa考慮；墻身尺寸采用如下值：墻高4.5 m，墻頂寬0.6 m，墻面坡坡比和原擋墻一致，為1∶0.05，墻踵高0.4 m，墻踵懸挑長(zhǎng)2.6 m，腋寬和腋高均為1 m；全墻均采用C30混凝土澆筑。

經(jīng)過(guò)理正軟件計(jì)算，可得滑移驗(yàn)算滿足：Kc=1.305>1.300；傾覆驗(yàn)算滿足：k0=2.848>1.500；作用于基底的合力偏心距驗(yàn)算滿足：e=0.470<0.737（m）；墻趾處地基承載力驗(yàn)算滿足：壓應(yīng)力=228.223<300（kPa）；墻踵處地基承載力驗(yàn)算滿足：壓應(yīng)力=50.446≤325（kPa）；地基平均承載力驗(yàn)算滿足：壓應(yīng)力=139.334≤250.000（kPa）。墻踵板根部加腋處剪力設(shè)計(jì)值=102.570（kN）<243.250（kN），滿足剪切驗(yàn)算要求；墻面板距墻頂4.1 m處為最大剪力處，剪力設(shè)計(jì)值=224.364（kN）<524.725（kN），滿足剪切驗(yàn)算要求。由此可見(jiàn)，即使是最不利的情況，驗(yàn)算結(jié)果也能滿足設(shè)計(jì)安全的要求。

從計(jì)算結(jié)果中我們不難發(fā)現(xiàn)，抗滑穩(wěn)定系數(shù)指標(biāo)是最接近臨界值的，需要我們對(duì)該結(jié)構(gòu)的抗滑移穩(wěn)定性提高警惕，因此建議使用錨桿加固技術(shù)，如圖2所示，可在墻底板下植入6號(hào)C32鋼筋（短錨桿）。

通過(guò)該技術(shù)的應(yīng)用，路基寬度得到了保證，兩個(gè)擋墻的銜接處也不突兀，達(dá)到了美觀的效果，項(xiàng)目也最終得以按期完工，這說(shuō)明該技術(shù)是可行的。當(dāng)然該組合結(jié)構(gòu)也暴露出一些問(wèn)題：（1）當(dāng)墻踵板較長(zhǎng)時(shí)，對(duì)于半填半挖路基，其基坑開(kāi)挖面也就相應(yīng)較大，對(duì)山體的擾動(dòng)也就大；但對(duì)于全填方路基，由于不存在挖基，受施工因素影響小，因此墻踵板長(zhǎng)度適當(dāng)大一些會(huì)更安全。（2）當(dāng)懸臂式擋墻墻頂有較高的填土?xí)r，墻背主動(dòng)土壓力會(huì)顯著增大，這時(shí)對(duì)截面尺寸的強(qiáng)度要求也會(huì)明顯提高，這時(shí)需適當(dāng)增大截面尺寸并加強(qiáng)配筋。（3）由于墻面板是垂直的，在施工過(guò)程中墻背填土的壓實(shí)度也就難以保證，而如果壓實(shí)度差，土的內(nèi)摩擦角就小，主動(dòng)土壓力也就大，不安全隱患也就相應(yīng)提高。當(dāng)然，懸臂式擋墻由于斷面尺寸小，質(zhì)量輕，與普通重力式擋墻相比較，綜合優(yōu)勢(shì)還是明顯的。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，該文利用在原擋墻墻頂疊加懸臂式擋墻的組合結(jié)構(gòu)來(lái)克服懸臂式擋墻墻高受限的問(wèn)題（即將一個(gè)潛在的高擋墻分解成兩個(gè)矮擋墻），并采用錨桿加固技術(shù)（地錨）連接兩種分離的構(gòu)造物（擋墻）為一個(gè)整體，從而充分發(fā)揮了懸臂式擋墻抗滑穩(wěn)定性和抗傾覆穩(wěn)定性較高的優(yōu)勢(shì)，克服其不適用于高填路基的弊端，使懸臂式擋墻在高填路基的支擋防護(hù)中得到了更為廣泛地應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性，其中在已建成擋墻的墻身加高方案設(shè)計(jì)中，該技術(shù)更適宜推廣。

參考文獻(xiàn)

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