超級土釘墻結(jié)合排樁預(yù)應(yīng)力錨索擋土墻在冀西北山區(qū)中的應(yīng)用

杜霞 張銀鉑 郭文娟

河北省地礦局第三地質(zhì)大隊 河北 張家口 075000

超級土釘墻與排樁預(yù)應(yīng)力錨索擋土墻是近年來邊坡工程中應(yīng)用較高的支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)，其適用性也隨著各項技術(shù)的發(fā)展得到提高，但超級土釘墻與排樁預(yù)應(yīng)力錨索擋土墻兩者的協(xié)同工作機(jī)理研究和實用性還有待加深[1-2]。本文通過某小區(qū)二期工程邊坡支護(hù)設(shè)計將二者結(jié)合支護(hù)設(shè)計，進(jìn)而驗證超級土釘墻與排樁預(yù)應(yīng)力錨索擋土墻在實際工程中的應(yīng)用情況。

1 工程概況及周邊環(huán)境

擬建場區(qū)位于張家口市橋西區(qū)古宏大街北側(cè)。擬建工程為某小區(qū)高層住宅樓北側(cè)為一山體，山體距高層住宅位置約為6米，擬建高層住宅為兩層地下室，基坑深度為9.5m，山體為永久性支護(hù)工程，為保證邊坡的穩(wěn)定性、周邊環(huán)境安全及建構(gòu)筑物的正常適用，需要對邊坡采取有效的支護(hù)措施。場地平面圖見圖1。

圖1 邊坡場地平面圖

擬建場地屬西太平山山前坡洪積扇和清水河二級階地交互地帶，標(biāo)高介于785.83-798.52m，場地內(nèi)最大高差為12.69m，北高南低，場地不平坦，邊坡工程安全等級為一級邊坡支護(hù)。邊坡周邊使用要求2.0m以內(nèi)無堆載，2m以外堆載小于20kPa，樓座荷載為每層15kPa，基礎(chǔ)形式為獨立柱基的3～4層建筑物，獨立柱基均坐落在穩(wěn)定性良好的持力層上，且為均布荷載。同時需在坡頂設(shè)計截水溝、坡腳排水溝和坡面內(nèi)埋設(shè)一定數(shù)量的排（泄）水孔。

2 場地工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

根據(jù)勘察單位提供的本工程巖土勘察報告，在勘察深度范圍內(nèi)的場地地層按性質(zhì)、特征劃分為6個工程地質(zhì)層，各巖土層的性質(zhì)及分布特征自上而下如表1。

表1 工程地質(zhì)層分布與特征描述

由當(dāng)?shù)厮馁Y料顯示，本場地地下水水位為埋深大于50m，屬潛水，年水位變化幅度小于2m，主要補給來源是大氣降水補給及地下徑流補給，排泄途徑為地表蒸發(fā)、地下徑流及人工抽水。歷史最高水位遠(yuǎn)離基底，故在本工程建設(shè)施工及使用過程中可不考慮地下水的影響。

④強(qiáng)風(fēng)化安山巖（J）斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，破碎，斑晶成分為灰白色板狀斜長石和綠色長柱狀角閃石，含少量石英及云母，斑晶直徑1-6mm，斑晶占巖石體積30%左右，其中斜長石含量20%，角閃石10%，基質(zhì)為隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，巖芯較破碎，呈碎石狀，少量砂充填，⑤中風(fēng)化安山巖（J）7.3-9.4斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，破碎，斑晶成分為灰白色板狀斜長石和綠色長柱狀角閃石，含少量石英及云母，斑晶直徑1-6mm，斑晶占巖石體積30%左右，其中斜長石含量20%，角閃石10%，基質(zhì)為隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，巖芯較完整，未被揭穿，最大揭露厚度為10.7

3 土層計算參數(shù)選取

各土層承載力及變形參數(shù)見表2。

表2 地基土承載力及變形參數(shù)一覽表

4 支護(hù)方案設(shè)計

該工程周邊地形復(fù)雜、高差變化較大，且與擬建建筑物距離較近，邊坡土體位移的控制要求有所差別，故本工程邊坡采用超級土釘墻+排樁預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)形式。支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖見圖2。

圖2 邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖

4.1 超級土釘墻

土釘成孔可采L用錨桿鉆機(jī)成孔，孔徑110mm，入射角為15°，水平間距2.0m，垂直間距均為2.0m。土釘桿體采用HRB400級鋼筋，直徑為25mm,桿體全長設(shè)置對中支架，間距為1.5m，主筋保護(hù)層厚度不小于20mm。預(yù)應(yīng)力錨索采用1束s21.6鋼絞線[3]。土釘構(gòu)造圖和預(yù)應(yīng)力錨索（拉力型）結(jié)構(gòu)圖見圖3-4。

圖3 土釘構(gòu)造圖

土釘注漿時采用一次注漿工藝，主將材料采用水泥漿或水泥砂漿，其強(qiáng)度等級為25MPa，水泥漿的水灰比為0.55，水泥砂漿的水灰比為0.45，灰砂比為1.0。錨索選用1S21.6鋼膠漿，錨索注漿采用32.5普通硅酸鹽水泥凈漿。采用二次壓力注漿，第一次注漿壓力0.3～0.5MPa，第二次注漿壓力為1.5MPa；第二次注漿在第一次灌注的水泥漿初凝后進(jìn)行。注漿材料為純水泥漿，水灰比0.45～0.50。

面層混凝土厚度為100mm；面層鋼筋采用A10@200×200鋼筋網(wǎng)片，搭接長度不小于30mm；連接點橫向間距為1.5m，豎向間距為1.5m。面層伸入坡底不少于300mm。土釘之間設(shè)置通長水平加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋采用2根直徑為12mm的HRB400級鋼筋。錨索位置采用20B槽鋼固定錨頭[4]。

4.2 排樁預(yù)應(yīng)力錨索擋墻

樁錨支護(hù)采用高直徑1.0m圓樁，樁間距1.8m，擋墻、冠梁及樁身為C30砼[5]。鋼筋籠加工要求：

主筋的連接采用焊接工藝，單面焊搭接長度L不小于10d,雙面焊搭接長度L不小于5d。同截面鋼筋接頭不多于主筋總根數(shù)的50%，兩個接頭間的距離不小于1.3倍搭接長度，且不小于50cm。鋼筋型號HRB400。填方部分均采用3:7灰土回填，為控制后期沉降，壓實系數(shù)≥0.95；鑒于現(xiàn)場情況，填土范圍小于2.0m時，通過采用注漿方式增強(qiáng)回填土強(qiáng)度，保證了回填土的壓實性。

坡面設(shè)置排水孔，采用φ110mmPVC管，在孔底部填入10mm粗礫或碎石，外端用粘土封口，并向外傾斜，傾斜度不小于5%，排水孔水平間距為2.0m，垂直間距為2.0m，插入坡面深度為0.5m，排水孔按梅花形布置，且最下一排排水孔高于地面，排水溝底面不小于300mm，排水孔優(yōu)先設(shè)置于裂隙發(fā)育、土巖接合面、滲水嚴(yán)重的部位。沿邊坡面層縱向每15-20m左右的長度分段設(shè)置了寬度為30mm的豎向伸縮縫，伸縮縫內(nèi)填塞瀝青馬油絲。由此保證了錨桿錨固段穩(wěn)定作用在原狀土層中。

邊坡支護(hù)材料根據(jù)規(guī)范要求與計算結(jié)果，其選用要求如表3所示。

圖4 預(yù)應(yīng)力錨索（拉力型）結(jié)構(gòu)圖

表3 材料的選用要求

5 基于理正深基坑計算軟件進(jìn)行的支護(hù)結(jié)構(gòu)計算結(jié)果

如表4超級土釘墻與排樁預(yù)應(yīng)力錨索擋墻支護(hù)結(jié)構(gòu)計算結(jié)果可得，超級土釘墻滑動安全系數(shù)、排樁預(yù)應(yīng)力錨索擋墻

表4 支護(hù)結(jié)構(gòu)計算條件與結(jié)果

最小安全系數(shù)、錨桿桿體抗拉安全系數(shù)和錨固體抗拔安全系數(shù)計算結(jié)果均滿足《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330—2013）規(guī)范設(shè)計要求。

6 施工工藝及場地監(jiān)測結(jié)果與分析

根據(jù)現(xiàn)場地層情況以及成樁的長度，本工程護(hù)坡樁采用了成樁質(zhì)量較好的旋挖鉆機(jī)成孔灌注混凝土施工工藝。

通過對場地邊坡在支護(hù)期間進(jìn)行檢測，得到邊坡施工期間累計最大水平位移為5.97mm，最大豎向位移為3.54mm。從沉降結(jié)果可以看出，邊坡位移與沉降均滿足規(guī)范要求，對周圍環(huán)境無明顯影響。

7 結(jié)論

（1）本文以實際工程案例對邊坡工程中超級土釘墻與排樁預(yù)應(yīng)力錨索擋土墻的相關(guān)設(shè)計的實用效果進(jìn)行驗證，通過嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)規(guī)范和設(shè)計文件進(jìn)行施工，達(dá)到良好的邊坡支護(hù)效果，對冀西北山區(qū)的超級土釘墻與排樁預(yù)應(yīng)力錨索擋土墻結(jié)合技術(shù)的推廣應(yīng)用具有顯著的意義。

（2）邊坡設(shè)計應(yīng)遵循安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)可行，方便施工的原則。