柳曉春，張景濤

（中國(guó)聯(lián)合工程公司規(guī)劃市政設(shè)計(jì)研究院，浙江杭州 310014）

0 前言

支擋結(jié)構(gòu)是巖土工程中的一個(gè)重要的組成部分，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的提高與基本建設(shè)的不斷發(fā)展，以及支擋結(jié)構(gòu)技術(shù)水平的提高和減少環(huán)境破壞、節(jié)約用地觀念的加強(qiáng)等，支擋結(jié)構(gòu)在巖土工程中的使用越來越廣泛，所占的比重也越來越大。長(zhǎng)期以來重力式擋土墻在支擋工程中一直占有主導(dǎo)地位，然而，由于其截面大、圬工數(shù)量多、施工進(jìn)度緩慢，在地形困難、石料缺乏地區(qū)應(yīng)用不便，其使用上的缺點(diǎn)也是明顯的。因此，研究引進(jìn)和推廣新型、輕型支擋結(jié)構(gòu)，一直是巖土工程技術(shù)人員在工程實(shí)踐中的一個(gè)重要內(nèi)容[2]。新型、輕型支擋結(jié)構(gòu)例如：懸臂式、扶臂式、錨桿式、加筋土式、錨碇板式等新類型的擋土墻，以及抗滑樁、樁板式墻、土釘墻、錨索樁等新型的支擋結(jié)構(gòu)迅速得到推廣運(yùn)用。這些新型支擋結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)輕、施工快捷、便于預(yù)制和機(jī)械化施工、節(jié)省材料和勞力、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。

本文所研究柱板式錨索擋土墻，屬于輕型支擋結(jié)構(gòu)的一種聯(lián)合運(yùn)用，在公路，以及邊坡工程[3]中運(yùn)用較為廣泛。本文主要通過埋設(shè)土壓力盒，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的方法，研究分析了柱板式錨索擋土墻墻背土壓力的分布規(guī)律。

1 工程試驗(yàn)概況

測(cè)試工點(diǎn)為湖南某高速公路擋土墻。選取監(jiān)測(cè)斷面路基位于強(qiáng)風(fēng)化破碎巖層上。采用半填半挖路基邊坡支擋技術(shù)進(jìn)行支護(hù)。

2 元件埋設(shè)

斷面埋設(shè)的觀測(cè)設(shè)備有:鋼弦式土壓力盒5個(gè)，測(cè)斜管3根，鋼筋計(jì)9根，錨索應(yīng)變計(jì)1 5個(gè)，R M M S-2 0 1型錨索測(cè)力計(jì)2個(gè)。（本文只對(duì)所涉及土壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析）

3 柱板式錨索擋土墻墻背土壓力分布和變化情況

柱板式錨索擋土墻墻背填土工作結(jié)束以后，按要求以一定的觀測(cè)頻率，對(duì)土壓力進(jìn)行持續(xù)觀測(cè)。柱板式錨索擋土墻土壓力測(cè)點(diǎn)布置如圖1、圖2所示，表1和圖3為填土工作結(jié)束以后，實(shí)測(cè)土壓力隨時(shí)間變化及穩(wěn)定情況，圖4為柱板式錨索擋土墻墻背土壓力隨深度變化及分布情況。

圖1 監(jiān)測(cè)元件布置正視圖（單位：cm）

從表1以及圖4可以看出，填土結(jié)束以后的開始階段，臺(tái)背土壓力隨時(shí)間有較大變化，但經(jīng)過2個(gè)月以后，除測(cè)點(diǎn)2 8外其余各測(cè)點(diǎn)的土壓力基本上已趨于穩(wěn)定。

結(jié)合圖3及表1中的數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)：

（1）柱板式錨索擋土墻墻背填土完成后，土壓力與填土深度并非線性關(guān)系。

圖2 監(jiān)測(cè)元件布置側(cè)視圖

表1 柱板式錨索擋土墻實(shí)測(cè)土壓力隨時(shí)間變化和穩(wěn)定情況一覽表

（2）從墻背土壓力隨深度分布曲線變化具體規(guī)律看，曲線大致呈B字型，土壓力從墻的頂部處逐漸增大，在距填土頂面約 1/3高度處土壓力達(dá)到最大值，1/3高度以下土壓力反而有所減小。這是由于填土受地面摩擦力的影響，地面承擔(dān)了一部分土壓力從而導(dǎo)致?lián)醢逅軌毫Φ臏p小。

圖4 柱板式錨索擋土墻實(shí)測(cè)土壓力隨時(shí)間變化情況曲線圖

（3）此外，對(duì)照土壓力測(cè)點(diǎn)布置圖2，我們發(fā)現(xiàn)墻背土壓力隨深度分布曲線，土壓力的兩個(gè)峰值分別出現(xiàn)在3.25m及6.25m處，恰好位于上下兩排錨索張拉的位置，說明錨索的張拉對(duì)柱板式錨索擋土墻這一輕型支擋結(jié)構(gòu)墻背土壓力分布的影響是非常大的。

4 與其它工點(diǎn)實(shí)測(cè)土壓力的比較

柱板式錨索擋土墻測(cè)試得到的土壓力分布的主要特征就是非線性分布特征，以及錨索對(duì)墻背土壓力的顯著影響。實(shí)際上早在1943年，太沙基在其所著的《理論土力學(xué)》一書中，就已經(jīng)指出了土壓力的非線性分布性質(zhì)。其后在許多學(xué)者的土壓力試驗(yàn)中[4][5]，也證實(shí)了這一特點(diǎn)，圖5是伏爾加水電站船閘閘墻上觀測(cè)得到的土壓力分布圖，墻后填土為砂土，土壓力從墻的頂部處逐漸增大，到墻高的1/3處左右，土壓力達(dá)到最大，隨后土壓力又逐漸減少，該擋土墻三次測(cè)試結(jié)果（在不同時(shí)期），土壓力的圖形基本相同[6]。

將圖5與實(shí)測(cè)土壓力比較后可發(fā)現(xiàn)，兩者的分布形式比較接近，都是非線性分布，底部土壓力有所減小。而且隨時(shí)間變化土壓力隨深度分布形狀基本不變。

又如在湖南某碼頭擋土墻實(shí)測(cè)的土壓力分布中，也同樣觀測(cè)到土壓力的非線性分布。實(shí)際上土壓力沿墻高的分布與墻背面邊坡的開挖坡度，填土的性質(zhì)，擋墻的位移等因素有關(guān)。

某些相關(guān)試驗(yàn)也表明,土壓力沿墻高的分布,與擋土墻的位移方式有關(guān)。當(dāng)擋墻的位移是以墻踵為中心,朝偏離填土的方向相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),或朝填土方向相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),墻背面的土壓力沿墻高的分布為線性分布,土壓力分布圖形為三角形；當(dāng)擋墻位移以墻頂為中心,朝偏離填土的方向相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),墻背面的土壓力沿墻高的分布為非線性,土壓力分布圖形為曲線形；當(dāng)擋墻的位移是朝偏離填土的方向水平位移時(shí),墻背面的土壓力沿墻高的分布為非線性,土壓力分布為曲線形。

5 結(jié)論

柱板式錨索擋土墻墻背填土完成后，土壓力與填土深度并非線性關(guān)系；墻背土壓力隨深度分布曲線大致呈B字型，土壓力從墻的頂部處逐漸增大，在距填土頂面約1/3高度處土壓力達(dá)到最大值，1/3高度以下土壓力反而有所減??；錨索的張拉對(duì)柱板式錨索擋土墻這一輕型支擋結(jié)構(gòu)墻背土壓力分布的影響較為顯著。

[1]柳曉春.柱板式錨索擋土墻的試驗(yàn)研究與數(shù)值分析[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2007

[2]中國(guó)巖土錨固工程協(xié)會(huì)，巖土錨固工程[J].1998年以后各期.

[3]崔政權(quán)，李寧.邊坡工程——理論與實(shí)踐的最新發(fā)展[M].北京:中國(guó)水利電力出版社，1999：83-89.

[4]楊果林，黃向京.不同氣候條件膨脹土路堤土壓力的變化規(guī)律試驗(yàn)研究[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2005,27(8):948-955.

[5]阮波,冷伍明,李亮，土壓力非線性分布的研究.長(zhǎng)沙鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)[J].2001,19(4):73-76.

[6]顧念慈.擋土墻土壓力計(jì)算[M].北京:中國(guó)建材工業(yè)出版社,2001：145-158.