肋柱整板式錨索在漳龍線擋墻加固中的應(yīng)用

李昶，雷能忠，周欽

(1.南昌鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，江西南昌330002；2.武夷學(xué)院土木工程與建筑學(xué)院，福建武夷山354300)

肋柱整板式錨索在漳龍線擋墻加固中的應(yīng)用

李昶1，雷能忠2，周欽1

(1.南昌鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，江西南昌330002；2.武夷學(xué)院土木工程與建筑學(xué)院，福建武夷山354300)

描述了漳龍線K120+135～+215段路肩擋土墻的病害特征，依據(jù)工程地質(zhì)條件對(duì)病害成因進(jìn)行分析。對(duì)擋土墻進(jìn)行了穩(wěn)定性定量計(jì)算，提出采用肋柱整板式錨索對(duì)既有擋土墻進(jìn)行加固，給出了肋柱整板式錨索設(shè)計(jì)方案。

肋柱式錨索；擋土墻；漳龍線

1 工程概況

漳龍線修建于20世紀(jì)90年代，設(shè)計(jì)線路等級(jí)較低，路基工程多為高填深挖，陡坡路基。漳龍線K120+ 135～+215段線路為左堤右塹，左側(cè)既有為漿砌片石路肩墻，墻高3～10m，墻面凹凸不平，墻面2條由墻頂貫通至墻底的裂縫，縫寬1～5mm，現(xiàn)已用水泥砂漿修補(bǔ)，墻體下部外鼓，路肩墻外觀見(jiàn)圖1。

圖1 路肩墻外觀

2 工程地質(zhì)條件與路肩墻病害特征

2.1 工程地質(zhì)情況

工程地處丘陵區(qū)，地層情況：表層填筑土，褐黃、棕紅色，填料為粉質(zhì)黏土夾強(qiáng)風(fēng)化巖塊，稍密，厚3～10 m；其下為殘坡積粉質(zhì)黏土，褐黃、棕紅色，含大量角礫，硬塑，中壓縮性，厚1～3m；下伏砂巖，全風(fēng)化層厚1～3m，灰白、褐黃、紫灰色，呈密實(shí)砂夾土狀，可見(jiàn)原巖結(jié)構(gòu)；以下強(qiáng)～弱風(fēng)化含礫砂巖，鈣質(zhì)膠結(jié)，節(jié)理裂隙較發(fā)育。測(cè)區(qū)附近未發(fā)現(xiàn)有活動(dòng)斷裂通過(guò)，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較好。地下水不發(fā)育，地表水主要為雨季坡面流水。地層情況詳見(jiàn)代表性路基橫斷面圖（圖2）。

圖2 路基橫斷面

2.2 路肩墻病害特征

漳龍線K120+135～+215段左側(cè)既有為漿砌片石路肩墻，墻高3～10m，擋墻墻面呈現(xiàn)凹凸不平感，局部表層砂漿有脫落，在K120+136、K120+170兩處有一裂縫沿平臺(tái)直接貫穿到擋墻底部，裂縫呈“S”型，縫寬約1～5mm，并在墻底部墻面有鼓脹現(xiàn)象，現(xiàn)已用水泥砂漿修補(bǔ)，墻體下部外鼓，擋墻外傾嚴(yán)重；K120+170處墻頂存在裂縫，縫寬2～3mm。擋墻病害情況特征見(jiàn)圖3。根據(jù)工務(wù)段2010年4月重新設(shè)置的灰塊觀測(cè)，現(xiàn)已出現(xiàn)裂縫，表明墻體仍在開(kāi)裂。依據(jù)相關(guān)規(guī)范，評(píng)估報(bào)告中指出墻體結(jié)構(gòu)基本密實(shí)，厚度50～110cm，K120+140、K120+145、K120+165、K120+180、K120+ 200、K120+210、K120+215不密實(shí)，K120+150、K120+ 160、K120+175、K120+205存在脫空。綜合評(píng)估屬于不穩(wěn)定擋墻，需加固處理。

圖3 擋土墻病害照片

3 路肩墻病害原因分析

路肩墻腳受雨水沖刷，擋墻基礎(chǔ)埋深不足，地基持力層受力不均勻，擋土墻抗傾覆能力較差；在鐵路長(zhǎng)期的運(yùn)營(yíng)中，列車產(chǎn)生的動(dòng)荷載效應(yīng)，既有路基填筑土密實(shí)度較差，地表降雨滲入路基土體，而且部分泄水孔堵塞，排水不暢，導(dǎo)致土體強(qiáng)度降低，土壓力增大，從而引起路肩墻開(kāi)裂；路肩墻墻背土體回填不密實(shí)，受滲水水流的長(zhǎng)期淘蝕，土體中細(xì)小顆粒局部流失，形成空洞，影響路肩墻的穩(wěn)定[1]。

4 擋墻加固方案的設(shè)計(jì)

4.1 計(jì)算參數(shù)

在參考分析、研究既有地質(zhì)資料基礎(chǔ)上，對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行地質(zhì)調(diào)繪，獲得漳龍線K120+135～+215段擋墻處設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1。

4.2 擋墻穩(wěn)定性計(jì)算

依據(jù)該工程的質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估報(bào)告，墻體厚度0.5～1.1m，本擋土墻最高處10m，擋墻內(nèi)部砌體已風(fēng)化脫落，石塊之間粘結(jié)很弱，與土體融為一體。外部墻體亦多處出現(xiàn)裂縫，擋墻整體性亦較差。故本次計(jì)算不考慮擋土墻支擋作用，而擋土墻下部自然山坡，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)繪未見(jiàn)山坡土體滑動(dòng)及鼓出跡象。

根據(jù)以上分析，保守取滑面位于擋墻與地面線交界處，滑面平行于土層分界線。根據(jù)《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10025-2006）滑坡推力按下式計(jì)算[2]：

取K=1.05，經(jīng)計(jì)算得剩余下滑力E=314.992 KN，下滑力方向平行于滑面方向，與水平面夾角α= 41.433°。

表1 巖土類型及設(shè)計(jì)參數(shù)

4.3 擋墻加固措施設(shè)計(jì)

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地形條件，采用肋柱整板式錨索對(duì)既有擋墻進(jìn)行加固，加固橫斷面示意圖見(jiàn)圖4。

圖4 擋土墻加固橫斷面圖

根據(jù)《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》設(shè)計(jì)錨固力按下式計(jì)算：

式中Pt-設(shè)計(jì)錨固力，F(xiàn)-單根錨索承受滑坡下滑力，φ-滑面內(nèi)摩擦角，α-錨索與滑動(dòng)面相交處滑面傾角，β-錨索與水平面內(nèi)摩擦角，λ-折減系數(shù)。因墻后土體不密實(shí)，取折減系數(shù)取0.9。

經(jīng)計(jì)算得出設(shè)計(jì)錨固力Pt=292.2KN,取300KN。

鋼絞線采用高強(qiáng)度低松馳的預(yù)應(yīng)力鋼絞線(φ= 15.2mm)。

由下式計(jì)算所需錨索根數(shù)：

計(jì)算得n=3根。

錨固體長(zhǎng)度分兩步計(jì)算，根據(jù)水泥砂漿與錨固張拉鋼材粘結(jié)強(qiáng)度計(jì)算錨固長(zhǎng)度及錨固體與孔壁抗剪強(qiáng)度確定錨固長(zhǎng)度，取兩者之間較大者。錨索灌注砂漿采用M35水泥砂漿,孔徑采用130mm。為提高錨固力，考慮錨索錨固段主要位于強(qiáng)～弱風(fēng)化含礫砂巖中。

水泥砂漿與錨固張拉鋼材粘結(jié)強(qiáng)度的錨固長(zhǎng)度計(jì)算：

計(jì)算得lsa=2.3m

固體與孔壁抗剪強(qiáng)度錨固長(zhǎng)度計(jì)算：

計(jì)算得la=7.3m。取錨固段長(zhǎng)度為8m。

考慮自由段長(zhǎng)度深入潛在滑動(dòng)面不小于1m,且根據(jù)巖土層走向，自由段長(zhǎng)度按8～12m考慮。最終依據(jù)擋墻不同高度肋柱整板式錨索沿墻面布置見(jiàn)圖5。

圖5 肋柱整板式錨索布置立面示意圖

因墻背填料及填筑土土體較松散，錨索施工鉆孔過(guò)程中容易塌孔卡鉆。在錨索鉆孔前在錨索鉆孔孔位采用小導(dǎo)管注漿加固擋墻后土體，為鉆孔施工創(chuàng)造有利條件。在肋板施工完成后于墻面新設(shè)泄水孔，孔深較注漿范圍略長(zhǎng)，以防止滯水引起邊坡二次病害[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

本工程已于2013年完工，從現(xiàn)場(chǎng)已實(shí)施情況看，達(dá)到了預(yù)期加固效果，保了線路安全運(yùn)營(yíng)，且施工中未中斷既有線運(yùn)營(yíng)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過(guò)幾次雨季的考驗(yàn)，監(jiān)測(cè)未發(fā)現(xiàn)墻面及出現(xiàn)新的裂縫及變形，有效解決了病害。

鐵路路基擋墻病害較多，可采取工程地質(zhì)勘察等手段查明病害情況，分析其產(chǎn)生的原因并采取有效對(duì)策。擋墻加固設(shè)計(jì)方案是否合理取決于選取合適的地質(zhì)參數(shù)及采用合理的地質(zhì)模型。一般在山區(qū)低等級(jí)道路，不宜采用重力擋土墻等圬工方量較大的工程加固設(shè)計(jì)，而輕型的肋柱整板式錨索則成為一種常常使用的支擋結(jié)構(gòu)。

[1]中華人民共和國(guó)鐵道部.TB10001-2005鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)鐵道出版社,2005.

[2]中華人民共和國(guó)鐵道部.TB10025-2006鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)鐵道出版社,2006.

[3]鐵道部第一勘測(cè)設(shè)計(jì)院.鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)(路基)[S].北京:中國(guó)鐵道出版社,1992.

（責(zé)任編輯：華偉平）

Application of the Column-anchor Cable to Retaining W all Reinforcement in Zhang-long Railway

LIChang1，LEINengzhong2，ZHOU Qin1
（1.Nanchang Railway Survey and Design Institute Co.,LTD，Nanchang，Jiangxi330002；2.Department of Civil Engineering and Architecture,Wuyi University,Wuyishan，F(xiàn)ujian 354300）

The disease Characteristics of retaining wall in the Zhang-long Railway K120+135 to+215 sections is described,and the causes were analyzed according to the engineering geological conditions.The stability of retaining wall is calculated.The layout of reinforcement of retaining wall is the column-anchor cable.The design scheme of column-anchor cable is given in detail.

column-anchor cable;retaining wall;Zhang-long Railway

TU476.4

A

1674-2109(2016)09-0066-03

2016-03-11

福建省科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（2014Y0040）和國(guó)土資源部丘陵山地地質(zhì)災(zāi)害防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金資助資助（FJKLGH2015K003）。

李昶（1984-），男，漢族，工程師，主要從事鐵路工程巖土勘察與設(shè)計(jì)的研究。

雷能忠（1969-），男，漢族，教授，主要從事工程地質(zhì)災(zāi)害防治與國(guó)土資源勘查的教學(xué)與研究。