錨桿擋墻在填方路基中的應(yīng)用

張志超　孟朋超　徐永

摘要：錨桿擋墻作為新形式擋墻，具有很大的優(yōu)勢(shì)。自重輕，要求基底承載力較小;抗滑穩(wěn)定性和抗傾覆穩(wěn)定性更強(qiáng);擋墻高度更高;肋柱、檔板采用預(yù)制，施工質(zhì)量更易控制。同時(shí)錨桿擋墻也具有一定的劣勢(shì)，施工工藝較復(fù)雜;測(cè)量精度要求高，錨桿鉆孔，注漿要求較高;預(yù)制肋柱、預(yù)制檔板需要吊裝;土工格柵分層鋪筑，增加施工難度，影響施工進(jìn)度。但在山區(qū)公路中，錨桿擋墻在擋墻高度上、安全性上、環(huán)境保護(hù)上優(yōu)越于傳統(tǒng)的重力式擋墻，值得推廣。

Abstract： As a new form of retaining wall， the anchor retaining wall has great advantages. The self-weight is light， the base bearing capacity required is small; the anti-sliding stability and anti-overturning stability are stronger; the retaining wall height is higher; the ribs and baffles are prefabricated， and the construction quality is easier to control. At the same time， the anchor retaining wall also has certain disadvantages： the construction process is more complicated; the measurement accuracy is high， the bolt drilling and the grouting requirements are high; the prefabricated ribs and the prefabricated baffles need to be hoisted; the geogrid is layered and paved， which increases construction difficulty and affects construction progress. However， in the mountain roads， the anchor retaining wall is superior to the traditional gravity retaining wall in the height， safety and environmental protection， so it is worth promoting.

關(guān)鍵詞：錨桿擋墻;土工格柵;肋柱;檔板;拉桿

Key words： anchor retaining wall;geogrid;rib column;baffle;tie rod

中圖分類(lèi)號(hào)：U416.14? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）33-0245-04

0? 引言

擋土墻是公路建設(shè)中廣泛使用的一種支擋防護(hù)構(gòu)造物。隨著公路建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，特別是高等級(jí)公路的快速發(fā)展，常規(guī)的重力式擋土墻已經(jīng)不能滿足工程建設(shè)的需求，新形式的擋土墻日趨增多，且應(yīng)用范圍日漸擴(kuò)大。不僅應(yīng)用于公路、鐵路、市政道路建設(shè)，同時(shí)應(yīng)用于港口、機(jī)場(chǎng)、山體滑坡和泥石流等領(lǐng)域。

目前，擋土墻主要包括重力式、半重力式、加筋土、懸臂式、扶壁式、嵌巖樁板式、錨桿和錨定板擋土墻。

本文介紹了錨桿擋墻在填方路基中的應(yīng)用實(shí)例。

1? 項(xiàng)目概況

1.1 工點(diǎn)概述

柬埔寨NR.55號(hào)公路位于柬埔寨西部菩薩省境內(nèi)，是連接柬埔寨國(guó)家主干線5號(hào)公路至柬泰邊境的次干線，是菩薩省最主要的干線公路之一，設(shè)計(jì)等級(jí)為三級(jí)公路。K146+000～K146+060段位于豆蔻山脈原始森林山嶺區(qū)，地面橫坡較陡，右側(cè)山坡底部為自然沖溝。路基設(shè)計(jì)最大中心填高9.67m，右側(cè)路肩處填高約16m，邊坡自然放坡至溝底約56m。

1.2 工程地質(zhì)概況

1.2.1 地形地貌

本地區(qū)為丘陵地貌，地形起伏明顯。

1.2.2 巖土工程地質(zhì)特征

結(jié)合地面調(diào)繪與勘探結(jié)果，地層揭露如表1。

1.2.3 水文地質(zhì)

雨季含風(fēng)化裂隙水，接受大氣降水補(bǔ)給，以下滲方式排泄。坡體影響范圍內(nèi)沒(méi)有地表水體分布，坡體水文地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單，勘察期間未見(jiàn)穩(wěn)定水位。

1.2.4 地質(zhì)構(gòu)造

巖層結(jié)構(gòu)面逆坡體方向傾斜，傾角約8°，裂隙發(fā)育。

2? 定義

錨桿擋土墻由鋼筋混凝土柱、板和錨桿組成，依靠錨固在巖土層內(nèi)的錨桿的拉力以承受土體側(cè)壓力的擋土墻。

3? 方案介紹

3.1 錨桿

第一、二排錨桿采用Φ32普通螺紋鋼，其余排錨桿采用Φ32精軋螺紋鋼，錨桿布置為順路向間距2.0m，豎向間距2.0m，錨孔直徑？覫130mm，傾角0°。采用M30水泥漿以 0.5～0.6MPa的壓力壓注灌漿。錨桿與拉桿采用專(zhuān)用連接器聯(lián)結(jié)。

3.2 拉桿

第一、二排拉桿采用Φ32普通螺紋鋼，其余拉桿采用Φ32精軋螺紋鋼，拉桿布置為順路向間距2.0m，豎向間距2.0m，最底排拉桿距基礎(chǔ)頂面1m。與錨桿采用專(zhuān)用鏈接器相連，用螺母固定在肋柱外側(cè)，拉桿槽反開(kāi)挖施工。

3.3 肋柱

肋柱采用C30預(yù)制混凝土，T型截面，預(yù)留拉桿孔。兩級(jí)肋柱時(shí)，上下墻體間設(shè)置2m寬平臺(tái)，并設(shè)置2%的橫坡，采用15cm 厚C15現(xiàn)澆混凝土封閉。肋柱頂預(yù)留接茬鋼筋與壓梁連接。壓梁采用C25現(xiàn)澆混凝土。

3.4 鋼筋混凝土檔板

擋土墻檔板采用C30預(yù)制混凝土矩形板，厚度30cm，截面尺寸：99×178、49×178。檔板預(yù)制時(shí)預(yù)留D=5cm泄水孔。泄水孔間距1×2m。檔板內(nèi)側(cè)設(shè)置50cm厚碎石反濾層。

3.5 擋墻基礎(chǔ)

擋土墻采用條形基礎(chǔ)，C25現(xiàn)澆混凝土。水平設(shè)置，截面尺寸：200×200cm。

3.6 開(kāi)挖臺(tái)階

邊坡分層開(kāi)挖臺(tái)階，臺(tái)階高度100cm。

3.7 土工格柵

兩層拉桿之間采用三層土工格柵加筋填筑，土工格柵間距上下拉桿0.5m，自由端錨固，外側(cè)反包，反包長(zhǎng)度不小于 200cm， 反包格柵與平鋪格柵間采用Φ10圓鋼連接。

4? 錨桿擋墻設(shè)計(jì)計(jì)算

4.1 土壓力計(jì)算

附加均布荷載的主動(dòng)土壓力如圖1。

計(jì)算參數(shù)如表2。

4.1.1 庫(kù)倫理論主動(dòng)土壓力系數(shù)Ka

根據(jù)公式：

計(jì)算庫(kù)倫理論主動(dòng)土壓力系數(shù)：Ka=0.139

4.1.2 附加均布荷載q換算為等代均布土層厚度h0

根據(jù)公式：

計(jì)算附加均布荷載q換算為等代均布土層厚度：

h0=0.417m。

4.1.3 附加均布荷載的主動(dòng)土壓力E

根據(jù)主動(dòng)土壓力公式：

計(jì)算主動(dòng)土壓力：E=449.27kN

Eah=Ecos？啄=410.43kN

E'ah=Eahβ2=410.43kN（β2=1.0）

填方錨桿擋墻的側(cè)壓力，可近似按照庫(kù)倫理論取為三角形分布如圖2。

4.2 錨桿所受軸心拉力計(jì)算

錨桿布置為順路向間距2.0m，豎向間距2.0m。

經(jīng)計(jì)算每層錨桿所受軸心拉力如表3。

4.3 錨桿的有效錨固長(zhǎng)度計(jì)算

根據(jù)公式：計(jì)算錨桿的有效錨桿長(zhǎng)度（見(jiàn)表4）。

γp=2.5（安全系數(shù)）;D=0.13m（鉆孔直徑）;τi=150kPa（砂漿與巖層極限抗剪強(qiáng)度）。

通過(guò)對(duì)錨桿有效錨固長(zhǎng)度的取整和進(jìn)一步的修改，錨桿擋墻的有效錨固長(zhǎng)度表5。

4.4 砂漿與巖體的黏結(jié)力驗(yàn)算

根據(jù)公式：Nk=LaπDτi/γp

計(jì)算砂漿與巖體的粘結(jié)力如表6。

4.5 錨桿截面積計(jì)算

根據(jù)公式γ0γQ1Nk≤fsdAs/γR計(jì)算鋼筋的截面積：As≥6.23×10-4（γ0=1，γQ1=1.4，Nk=244.92kN，γR=1.4，fsd=770MPa（精軋螺紋鋼））

錨桿鋼筋直徑：D≥2×=0.0282m=28.2mm

因此錨桿鋼筋采用D=32mm精軋螺紋鋼筋，滿足設(shè)計(jì)要求。

4.6 錨桿與水泥砂漿黏結(jié)力驗(yàn)算

采用M30水泥砂漿。

根據(jù)公式La≥計(jì)算錨桿與水泥砂漿黏聚力如表7。

4.7 肋柱基礎(chǔ)底面的地基承載力驗(yàn)算

根據(jù)公式Pmax=Nd/A、Nd=ΥQ1∑Rntan（β-α）+ ΥGG1計(jì)算：

本工點(diǎn)肋柱基礎(chǔ)采用C25現(xiàn)澆混凝土杯座式基礎(chǔ)，中間預(yù)留凹槽，凹槽深度150cm;肋柱采用C30預(yù)制混凝土，T形截面，高度16m，肋柱截面尺寸如圖3。

Nd=ΥQ1∑Rntan（β-α）+ΥGG1

=1*∑Rntan（0-0）+1*26*（2*2*2+0.27*16）

=320.32kN.

Pmax=Nd/A=320.32kN/4m2=80.08kN/m2<600

滿足設(shè)計(jì)要求。

4.8 錨桿鋼墊板的面積驗(yàn)算

鋼墊板尺寸140*140*24mm，平墊板，材質(zhì)為Q235，具體尺寸如圖4。

根據(jù)公式：γ0γQ1Nk≤1.3βcfcdA1;βc=

計(jì)算局部承壓底面積：Ab=0.1764m2;鋼墊板面積：A1=0.0196m2

βc==3

1*1.4*205.2 ≤1.3*3*13800*0.0196

287.28﹤1054.872;滿足設(shè)計(jì)要求。

4.9 錨桿擋墻受力計(jì)算結(jié)果如表8

5? 治理效果

本工點(diǎn)在2017年12月底施工完成，到目前為止，經(jīng)歷了該地區(qū)20年以來(lái)最大的雨季，目前擋墻未發(fā)生變形，路面完好，達(dá)到了預(yù)期的效果。

6? 結(jié)束語(yǔ)

①錨桿擋墻充分發(fā)揮錨桿的優(yōu)點(diǎn)，提高了擋墻的抗滑穩(wěn)定性和抗傾覆穩(wěn)定性。②錨桿擋墻作為輕型擋墻，降低了其對(duì)地基承載力的要求。③安全性較傳統(tǒng)的重力式擋墻更高，尤其是在陡坡路段和高填方路段，更能發(fā)揮其優(yōu)越性。④采用預(yù)制肋柱式錨桿擋墻，工程質(zhì)量更易控制。⑤施工工序較繁瑣，施工工藝較高，對(duì)錨桿鉆孔、注漿要求較高。綜上所述，通過(guò)實(shí)踐證明，錨桿擋墻作為新型的擋墻，在工程應(yīng)用中存在很大的優(yōu)越性，值得推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]JTG D30-2015，公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]公路擋土墻設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則[S].

[3]GB 50330-2013，建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].