預應力錨索擋板墻在某采場工業(yè)場地高大填方邊坡治理中的應用

湯方朝　杜發(fā)紅　李四全　王家權(quán)

【摘要】通過預應力錨索擋板墻在某采場工業(yè)場地高大填方邊坡治理中的工程實例，介紹在斜坡地帶高大填方邊坡治理中預應力錨索擋板墻的工程實施注意事項、工程特點及技術(shù)的可行性，可供類似工程參考。

【關鍵詞】填方邊坡；預應力錨索擋板墻；肋板；治理

[文章編號]1619-2737（2016）01-22-548

1. 前言

在礦山工程和公路工程建設過程中，不可避免地會產(chǎn)生許多因開挖或填方所形成的邊坡，特別是在南方地區(qū)此類邊坡更是占了很大的比例。如何有效經(jīng)濟合理的治理這些邊坡，成為礦山工程和公路工程建設的一個重要組成部分，傳統(tǒng)的工藝多是采用漿砌石擋土墻、抗滑樁等硬性的工程措施及進行少量的邊坡綠化。

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，礦山工程和公路工程建設對高邊坡病害的防治技術(shù)正向著復合型、輕型化、小型化、施工機械化發(fā)展。邊坡治理不僅僅只是考慮投資的經(jīng)濟效益，避免出現(xiàn)更多的重復投資，更需要考慮邊坡治理達到的效果。因此，必須采取有效的工程措施，確保填方邊坡的長期穩(wěn)定。由我院設計并施工的某采場工業(yè)場地高大填方邊坡治理工程采用了預應力錨索擋板墻施工工藝以及信息化施工的手段不失為一個成功的范例（見圖1）。

2. 工程概況

某采場工業(yè)場地高大填方邊坡治理工程位于云南省玉溪市新平縣嘎灑、老廠、新化三個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的交界部位。邊坡為斜坡上填方最大高度達13.0m，上部為720m主平臺，下部為工業(yè)場地區(qū)內(nèi)主干公路、肥味河河提擋墻及20m以上的高大填方邊坡。擬建場地處于肥味河北岸中山斜坡上，坡度30°～40°，上覆第四系土層和下伏三疊系全～中風化粉砂巖組成。其具體工程地質(zhì)特性自上而下分述如下：①層素填土，分布在地表淺部，結(jié)構(gòu)松散，成分較復雜，力學性質(zhì)差。②層粘土，為第四系坡洪積層，結(jié)構(gòu)松散，呈可塑狀態(tài)，力學強度低，層厚、分布變化大。③層含碎石粉質(zhì)粘土，有一定的力學強度及厚度，分布于斜坡的中上部，是斜坡加載及建設工程影響后主要的可能轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定的土體。④層漂卵石，力學強度高。⑤-1全風化粉砂巖，主要由粉質(zhì)粘土組成，多夾原巖強風化粉砂巖碎塊，土質(zhì)均勻性較差，具有較高的力學強度。⑤-2、⑤-3層強～中風化粉砂巖，該層力學強度高，分布穩(wěn)定，屬穩(wěn)定地層之一，可作錨索的錨固段地層。

該區(qū)無穩(wěn)定、統(tǒng)一的地下水位，在邊坡體的中部、前部地下水位出現(xiàn)異常，地下水位變平緩甚至產(chǎn)生反饋，表明在巖（土）層中局部地方存在松散層中的上層水或基巖層中的層間輕微承壓水。水對砼結(jié)構(gòu)及砼中鋼筋無腐蝕性，對外露鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。

3. 邊坡支護方案設計

由于該段邊坡地面橫坡陡峻，常規(guī)的擋墻和邊坡設計無法解決，結(jié)合場地工程地質(zhì)條件、環(huán)境條件。綜合各種因素考慮，本著節(jié)約工程投資，縮短施工工期，減少工程隱患，增加工程安全性等方面因素，設計中采用以預應力錨索擋板墻支擋為主，結(jié)合坡頂截水、坡底排水、坡體內(nèi)泄水等措施進行綜合防治的設計形式；墻后的側(cè)向土壓力作用于擋土板，并通過擋土板傳遞給地梁，再由地梁傳遞給預應力錨索，由預應力錨索與周圍地層的錨固力形成平衡。治理方案具體設計情況如下：

3.1預應力錨索擋板墻的設置。

本邊坡北端與現(xiàn)有擋墻相接，錨梁外立面坡比為1：0.05～1：0.25，支護長度約為120m。錨索水平間距為3m，垂直間距為2.5m，錨索單根長20～28m，錨筋為715.24鋼絞線，錨固段長均為10m，孔徑130mm，與水平面夾角為30°，設計單根錨索承載力為880KN，錨索間用豎向錨索地梁連接，錨索地梁斷面尺寸為500mm×500mm，地梁之間用厚300mm的C25鋼筋混凝土擋土板封閉，錨索擋墻頂部采用500×500mm的C25鋼筋混凝土鎖口連梁連接，底部采用700×300的C25鋼筋混凝土基礎連接，錨梁及擋土板豎向鋼筋應錨入基礎及鎖口連梁內(nèi)。

3.2C25素混凝土斜坡肋板及C20鋼筋混凝土肋梁設置。

在錨墊板墻后錨索豎向分布位置上每隔3m設置一道厚500mm的C20素混凝土斜坡肋板，在斜坡肋板頂部設置500×500 C20鋼筋混凝土肋梁。

3.3泄水孔設置

為排除地下水，提高巖土的抗剪強度，在距底標高1.85m、6.85m高處分別設置泄水孔，孔深7m，孔間距6.0m，仰角為10°，孔徑110mm，孔內(nèi)插入100PVC透水管。

3.4碎石反濾層設置。

在錨墊板后斜坡肋板之間設置厚500mm的碎石反濾層，用作墻背反濾層的材料應選用干凈且含泥量少的砂石料。

3.5植草護坡。在鎖口連梁與720平臺之間采用適當放坡并進行植草綠化，坡比為1：1.14～1：2.00。

3.6漿砌石排水溝的設置。

通暢的排水體系對于場地小流域范圍內(nèi)的水土流失防治十分必要，在錨索擋墻底部外側(cè)設置漿砌片塊石排水溝，通過相互貫通的排水體系，保證場地范圍內(nèi)排出暢通。

具體設置詳見剖面、立面圖（圖2）。

4. 工程實施注意事項

預應力錨索擋板墻工程較為復雜，該工程更是如此，故合理確定項目的施工順序顯得尤為重要，為確保施工和運營過程中邊坡的穩(wěn)定，除應采取合理的支擋加固措施外，還必須采用科學有效的施工方法、工藝及程序，避免施工過程中邊坡失穩(wěn)破壞，造成重大損失，甚至于留下后患，影響邊坡的長期穩(wěn)定和運行的安全。

（1）充分做好施工前的準備工作，提前修筑道路、搭建施工住所等，保證施工隊伍進場能順利開工。

（2）施工前應先熟悉設計圖紙，認真做好各項工程施工組織計劃，充分考慮當?shù)丶竟?jié)性氣候?qū)κ┕すに嚨挠绊?，盡量避免安排在雨季施工。

（3）施工單位必須現(xiàn)場實測斷面，按設計放線，所有支擋及防護工程，均應按設計型式尺寸掛線放樣施工，保證施工質(zhì)量。

（4）坡體上的錨索孔位是根據(jù)相應的肋柱位標高沿30°傾角投到相應坡體上，由于是自然坡體沒有統(tǒng)一的坡率，設計出的錨孔孔位與實際坡面上的孔位會有偏差，故錨孔孔位應主要由現(xiàn)場實測定出，這要求測量隊伍需有較高的專業(yè)水平。

（5）施工應嚴密組織，充分協(xié)調(diào)與組織好各施工工序的合理進行，要處理好測孔位、搭設工作架、造孔與澆注肋柱的先后關系，否則會嚴重影響到后序工作的進行。

（6）此坡體上部為素填土、粘土、碎石粉質(zhì)粘土，其抗沖刷能力低，一遇暴雨極易產(chǎn)生崩塌，一旦崩塌物為較大塊石，其巨大的沖擊能量勢必危及下部構(gòu)筑物的安全，須引起高度重視，并在施工前進行有效防護處理。

5. 預應力錨索擋板墻工程特點

通過對本邊坡治理工程的設計及施工，本工程最大的特點有以下幾點：

（1）有利于支擋結(jié)構(gòu)物整體功能上的發(fā)揮，似改良的扶壁式錨索擋墻：以往類似的邊坡施工中，一般都是采用抗滑樁加擋土板及砌石擋土墻的方法，在樁、板及墻施工完成后再進行土、石方的回填，此種支擋方式為被動受力方式。而本次設計采用了新的設計思路，打破傳統(tǒng)，通過施加預應力使支擋結(jié)構(gòu)變被動受力為主動受力，似改良的扶壁式錨索擋墻，讓支擋結(jié)構(gòu)的整體功能更有效發(fā)揮。

（2）設計施工工序正確處理填土與錨索施工的關系，錨索可以在原坡面先行施工，自下而上錨固一級填土一級，待下部錨索進行初張拉并回填土方后，再進行上部錨索擋板墻施工并回填土方；對每一級邊坡的施工，還進行分層和分段施工，無須按常規(guī)在填方完成后再施工錨索。不僅大大減小了邊坡施工本身對邊坡體的擾動，避免施工引起邊坡病害，而且解決了錨索施工時段問題，節(jié)約了工期。

（3）采用橫隔板（內(nèi)穿錨索），解決了填土內(nèi)張拉錨索的預應力損失問題；通過鋼筋混凝土肋粱（板），把柱（梁）板墻與原狀邊坡組成整體受力的輕型抗滑支擋結(jié)構(gòu)，使每根鋼絞線受力均勻，有效減少預應力錨索穿過回填土造成的預應力損失，使邊坡變形得到很好的控制，保證采場工業(yè)場地的安全使用。

（4）墻后錨索豎向分布位置上每隔3m設置一道混凝土斜坡肋板，在肋板頂部設置鋼筋混凝土肋梁，把墻后填土區(qū)分割成多塊，由于墻后無法使用大型機械壓實，需采用小型打夯機夯實填土，通過橫隔板（肋板、肋梁）的分隔作用，有效增加對填土的約束，很好控制填土變形。

（5）通過對幾種邊坡支護方案在工藝可行性、工期以及效費方面的比較分析：高擋墻和抗滑樁方案土方開挖量、回填量大，開挖工作面大，施工過程中安全隱患突出，且造價昂貴，施工工期長；預應力錨索擋板墻在邊坡支護方面有明顯的技術(shù)可行性和經(jīng)濟性，便于施工的合理組織和實施，施工周期短，在工期、成本、造價上均優(yōu)于高擋墻和抗滑樁。

6. 結(jié)束語

通過預應力錨索擋板墻在某采場工業(yè)場地高大填方邊坡加固治理中的應用，充分體現(xiàn)出對地形、工程地質(zhì)條件適應力強，其支擋可靠、造價經(jīng)濟、施工簡便、工期短的優(yōu)點，在人工邊坡及山體自然邊坡工程中運用預應力錨索擋板墻，能充分利用巖、土體自身的強度，根據(jù)不同地形、地質(zhì)條件進行結(jié)構(gòu)設計，可以使錨索擋板墻始終處于最佳工作狀態(tài)，保證邊坡的穩(wěn)定。

參考文獻

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[3]王珊主編 . 邊坡工程設計施工新技術(shù)與質(zhì)量檢測驗收實務全書 . 北京北影錄音錄像公司