摘要：邊坡穩(wěn)定和綠化問題是工程中經(jīng)常遇到的問題，邊坡的穩(wěn)定性直接決定著工程修建的可行性，影響著工程的建設投資和安全運行；邊坡的綠化則是工程可持續(xù)發(fā)展的要求。作者在邊坡治理的過程中不斷總結經(jīng)驗教訓，結合工程實踐提出了一種新的阻滑結構——垂直預應力錨桿擋墻對邊坡進行治理，達到固土綠化的目的。

關鍵詞：邊坡；設計；預應力錨桿擋墻；綠化

中圖分類號：TU746.3 文獻標識碼：A 文章編號：1000-8136(2009)26-0001-02

工程建設中，在山區(qū)高陡邊坡覆蓋層較薄的區(qū)域，覆蓋層往往整體塌滑，造成巖體裸露。隨著我國“綠化建設”力度的加大，巖石邊坡的綠化問題已提上日程，工程邊坡覆土綠化問題是擺在工程建設者面前的一大課題。

近幾年，工程界提出了多種生態(tài)恢復工程，但沒有足夠的土壤和養(yǎng)分，“一年青，兩年黃，三年死光光”的現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)。近年來，一種新的阻滑結構一垂直預應力錨桿擋墻在邊坡治理中得到了廣泛應用，并在固土綠化工程中取得了良好的效果。

1 垂直預應力錨桿擋墻簡介

垂直預應力錨桿擋墻由圬工墻身和預應力錨桿組成。它借助于錨桿預應力對墻身施加的壓力，代替墻身圬工的重量，從而減少墻身的斷面尺寸。垂直預應力錨桿擋土墻具有節(jié)省圬工、造價低廉和施工簡便的優(yōu)點，適用于墻身所受推力較大的巖石地基和擋土墻變形需要嚴格控制的地段。錨桿的預應力也可增大滑面或破裂面上的靜摩擦力。

目前，垂直預應力錨桿擋墻應用前景十分廣闊，它可廣泛應用于公路、鐵路、礦山、水利等工程，治理高陡邊坡覆蓋層較薄的區(qū)域和固土綠化都具有良好的效果。

2 預應力錨桿擋墻在工程中的應用

2.1工程概況

晉陽高速公路K14+12～K14+305段地勢陡峭，屬于中低山一地貌，漿砌石擋土墻覆土蓋壓厚度約1.2m。2005年7月，由于連降暴雨，邊坡坡面覆蓋層整體順基巖面下滑，漿砌石擋土墻多處損壞、滑移，急需進行治理。

根據(jù)工程地質(zhì)鉆探結果表明：工程區(qū)地層主要為第四系松散堆積層(Q)和侏羅系泥巖(Cr)，第四系松散堆積物物質(zhì)成分主要是赫紅色黏土夾少量碎塊石。

2.2設計方案

平行于等高線間距每5 m分梯級設置垂直預應力錨桿擋土墻。擋墻間掛三維網(wǎng)植草綠化。擋土墻設計墻高4.0 m，其中基礎嵌入基巖0.2 m。墻頂設壓頂梁，壓頂梁斷面尺寸0.5 m×0.4 m。沿擋墻長度方向間距為1.0 m布置預應力錨桿，鎖定在壓頂梁上，錨固段長度(進入中分化基巖內(nèi))2.0 m，總長度7.0 m，錨桿采用φ20HRB335垂直預應力錨桿擋墻在滑坡推力荷載或土壓力荷載作用下應滿足抗滑、抗傾覆、抗剪以及地基穩(wěn)定性等方面的要求。作用在單位長度錨桿擋墻上的荷載有：滑坡推力E、墻體自身重力G、預應力荷載N、基底摩擦阻力F。首先驗算錨桿擋墻的抗滑穩(wěn)定性。作用在擋墻上的水平推力為：

∑T=Ecosδ+Ea

(1)

式中：δ：滑坡推力作用線與水平線的夾角：

Ea地震慣性力。

總的抗滑阻力即基底摩擦阻力為：

∑N=F=(Esinδ+G+N)μ

(2)

式中μ：基底摩擦系數(shù)，不同土層對擋土墻基底的摩擦系數(shù)可按建筑地基基礎設計規(guī)范表6.6.5-2選取，特殊情況下可通過現(xiàn)場摩擦試驗確定。

抗傾覆穩(wěn)定性：

K₀=G×ZG+NZN+Esinα×B(Ecosα+Eα)×Zx

(3)

式中：ZG：墻體重力對墻趾力臂；

ZN：預應力荷載對墻趾的力臂；

B：抗滑擋墻基礎寬度；

Zx：滑坡推力的水平分量對墻趾的力臂。

計算結果抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)K₀=2.12，滿足規(guī)范要求大于1.6；作用在基底合力的法向分量對墻趾的力臂：

Z=GZG+NZN+Esinα×B(G+N+Esina)

(4)

合力偏心矩：e=B2-Z作用在基底的法向應力為：σ1σ2!“＝(G+N+Eslnα)B1±6eB!”因此，垂直頂直力錨桿擋墻基礎底面的壓力：

σ=176kPa≤∫a=300 kPa

(5)

式中：σ：基底平均壓應力；

σ_mlx為基底最大壓應力：

fa：地基承載力特征值，均滿足規(guī)范要求。

墻體抗剪驗算：K=Ecosafc×Ac+fh×Ah+fg×Ag

式中：fc、fh、fg：墻體抗剪斷強度、錨桿孔灌漿材料抗剪強度以及鋼筋抗剪斷強度；

Ac、Ah、Ag：滑坡推力作用點處抗滑擋墻凈截面積、錨桿孔灌漿材料截面積以及鋼筋截面積。計算預應力錨桿擋墻墻體抗剪斷安全系數(shù)K滿足規(guī)范要求；如果考慮地下水壓力以及地震荷載的影響，可以用于地震區(qū)以及地下水豐富地區(qū)的邊坡治理工程。

3 邊坡治理效果

工程采用垂直預應力錨桿擋墻，增加了覆蓋層的厚度，工程坡面土壤豐厚，植草綠化效果顯著，與周邊環(huán)境充分協(xié)調(diào)，實現(xiàn)了生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

4 結論

采用一種新的阻滑結構一垂直預應力錨桿擋墻對邊坡進行治理，通過工程實踐，驗證其優(yōu)越性。

(1)充分發(fā)揮錨桿的優(yōu)點，能顯著提高普通擋土墻的抗滑穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性以及抗剪斷能力。

(2)能大幅度降低邊坡整治的投資，具有非常明顯的經(jīng)濟效益，相比普通抗滑樁或者擋土墻可節(jié)約工程造價20％以上。

(3)可以用于大中型不穩(wěn)定邊坡的整治'極大地拓展了普通擋土墻的適用范圍。

(4)垂直預應力錨桿擋墻可實現(xiàn)陡峭邊坡無法實現(xiàn)的綠化，美化環(huán)境，達到綜合治理的目的。