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        淺析邊坡治理中的衡重式擋墻與錨桿聯(lián)合支護(hù)方案

        2015-10-19 08:10:18黃薇
        建筑設(shè)計(jì)管理 2015年9期
        關(guān)鍵詞:錨桿設(shè)置工程

        黃薇

        (重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系,重慶402160)

        淺析邊坡治理中的衡重式擋墻與錨桿聯(lián)合支護(hù)方案

        黃薇

        (重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系,重慶402160)

        衡重式擋墻和錨桿支護(hù)邊坡有其各自的優(yōu)缺點(diǎn),在滑坡治理工程中可以按照實(shí)際情況考慮采用衡重式擋墻與錨桿聯(lián)合的支護(hù)方案。在邊坡支護(hù)中,通過(guò)合理的設(shè)計(jì),衡重式擋墻和錨桿可以發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì),以取得較好的治理效果。本文主要從衡重式擋墻和錨桿聯(lián)合支護(hù)的優(yōu)勢(shì)、支護(hù)形式、失效模式等方面入手,分析了衡重式擋墻和錨桿聯(lián)合支護(hù)的基本受力機(jī)理,為類(lèi)似工程提供參考。

        衡重式擋墻;錨桿;聯(lián)合支護(hù);邊坡治理

        0 引言

        在我國(guó)西部山區(qū),地形復(fù)雜多樣,滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害較多,為保障人民群眾生命及財(cái)產(chǎn)安全,必須進(jìn)行邊坡治理。重力式擋土墻、土釘墻、錨桿擋墻、抗滑樁、坡面防護(hù)等都是常用的邊坡治理方法,在單獨(dú)采用一種方法難以達(dá)到較好的支護(hù)效果或經(jīng)濟(jì)效果時(shí),可以采用兩種或兩種以上的方法進(jìn)行邊坡治理,比如錨桿擋墻與坡面綠化防護(hù)結(jié)合治理、土釘墻與錨桿聯(lián)合支護(hù)[1]等。類(lèi)似地,衡重式擋墻可以與錨固支護(hù)組合進(jìn)行邊坡治理[2],讓兩者發(fā)揮其各自的優(yōu)點(diǎn),更經(jīng)濟(jì)有效地治理邊坡。

        1 衡重式擋墻與錨桿聯(lián)合支護(hù)的優(yōu)勢(shì)

        1.1 衡重式擋墻和錨桿各自的特點(diǎn)

        衡重式擋墻是20世紀(jì)50年代我國(guó)鐵道部獨(dú)創(chuàng)的一種擋墻,它通過(guò)獨(dú)特的墻背衡重臺(tái)設(shè)計(jì),充分利用上擋墻墻背的填土,在減小墻身截面尺寸、節(jié)約占地面積、減少開(kāi)挖及回填量等方面比重力式擋土墻更有優(yōu)勢(shì)。但是由于下?lián)鯄Ρ碁檠鲂笔?,墻體基礎(chǔ)地面尺寸比重力式擋墻小,其基地應(yīng)力較重力式擋墻大,所以衡重式擋墻在地基承載力較差的條件下使用受限。

        錨固技術(shù)可以具體分為錨桿和錨索兩種,錨桿最早出現(xiàn)在礦山開(kāi)采的巷道支護(hù)中,現(xiàn)已廣泛用于邊坡治理、深基坑支護(hù)等工程,它通過(guò)鉆孔后將錨桿埋入巖土體,讓錨桿受拉而使得巖土體受壓,以加強(qiáng)巖土體的強(qiáng)度,起到穩(wěn)定邊坡的作用。錨桿支護(hù)質(zhì)量輕、施工的機(jī)械化要求高、土石方工程量較小、對(duì)地基承載力要求低、對(duì)原有邊坡擾動(dòng)小,但錨桿支護(hù)的用鋼量較大,施工比重力式擋墻復(fù)雜,常用在邊坡高陡、變形控制要求高、施工場(chǎng)地受限等情況下的邊坡支護(hù)中。

        1.2 衡重式擋墻和錨桿聯(lián)合支護(hù)的優(yōu)勢(shì)

        衡重式擋墻和錨桿都有其各自的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn),采取兩種支護(hù)方式聯(lián)合支護(hù),應(yīng)考慮盡量發(fā)揮它們各自的優(yōu)點(diǎn),彌補(bǔ)單獨(dú)支護(hù)時(shí)的不足。錨桿與衡重式擋墻共同承受墻后巖土體的作用,比二者獨(dú)自支護(hù)邊坡更為有利。

        1.2.1 減小對(duì)原有邊坡的擾動(dòng)

        加入錨桿支護(hù)后,原有邊坡的穩(wěn)定性提高,可在設(shè)計(jì)中適當(dāng)減小衡重式擋墻的尺寸,相應(yīng)的邊坡土方開(kāi)挖量可以減少;在施工中,隨著錨桿的打入,邊坡自身的穩(wěn)定性也得到了提高,降低了施工的難度,從而降低了對(duì)原有邊坡的擾動(dòng)。

        1.2.2 衡重式擋墻穩(wěn)定性提高

        錨桿打入墻后巖土體,可以控制原有裂隙,使得裂隙減小甚至閉合,提高了邊坡的穩(wěn)定性,起到了幫助衡重式擋墻支擋邊坡的作用。另外錨桿給擋墻提供了沿錨桿方向指向巖土層的拉力,增大

        了擋墻的抗傾覆力矩。

        1.2.3 錨桿錨固性能提高

        錨桿的外錨頭設(shè)在衡重式擋墻上,擋墻對(duì)外錨頭起到了固定、包裹以及防銹的保護(hù)作用,提高了錨桿的耐久性。擋墻在錨桿的外圍起到圍擋和支護(hù)的作用,減小了錨桿的拉力,降低了錨桿受拉破壞的可能性。衡重式擋墻在承擔(dān)墻背巖土壓力的同時(shí),穩(wěn)固了錨桿錨頭,防止錨桿被拔出。

        2 衡重式擋墻與錨桿聯(lián)合支護(hù)的形式

        在設(shè)置錨桿時(shí),首先要考慮在墻后巖土體的破裂面處布置錨桿,然后再?gòu)膿鯄εc錨桿的聯(lián)合支護(hù)整體穩(wěn)定性等方面設(shè)置錨桿。衡重式擋墻與錨桿聯(lián)合支護(hù)可以按照錨桿的布置位置進(jìn)行分類(lèi),可以分成在基礎(chǔ)設(shè)置錨桿、在墻身設(shè)置錨桿、基礎(chǔ)和墻身均設(shè)置錨桿3類(lèi),如圖1~3所示[3]。

        2.1 在基礎(chǔ)部位設(shè)置錨桿

        當(dāng)?shù)鼗休d力偏低時(shí),在衡重式擋墻的基礎(chǔ)部位設(shè)置錨桿。基礎(chǔ)部位加設(shè)錨桿后,提高了基礎(chǔ)的抗滑移能力,可以在一定程度上克服地基承載力偏低的問(wèn)題,增加了基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。

        圖1 錨桿設(shè)置在衡重式擋墻基礎(chǔ)部位[3]

        2.2 在墻身部位設(shè)置錨桿

        衡重式擋墻以衡重平臺(tái)為分界,分為上擋墻和下?lián)鯄?。因?yàn)樯蠐鯄Ρ车幕靥钔羺^(qū)域大,錨桿的設(shè)置必須考慮回填土的沉降、壓縮、固結(jié)變形等問(wèn)題,如參考文獻(xiàn)[4]所述,工程中曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)填方區(qū)錨桿受彎出現(xiàn)撓曲破壞的情況,所以,盡量將錨桿布置在下?lián)鯄?。在墻身布置錨桿后,錨桿能給擋墻提供沿著錨桿方向指向墻背的拉力。以擋墻墻趾為抗傾覆計(jì)算的距心,錨桿提供的抗傾覆力矩越大,擋墻的抗傾覆穩(wěn)定性越高。

        圖2 錨桿設(shè)置在衡重式擋墻墻身部位[3]

        2.3 在墻身和基礎(chǔ)部位均設(shè)錨桿

        可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況的需要在衡重式擋墻的基礎(chǔ)和墻身部位都設(shè)置錨桿,提高擋墻的抗滑移能力和抗傾覆能力。當(dāng)然這也必須考慮擋墻的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)的問(wèn)題,因?yàn)殄^桿的增多雖然提高了擋墻的穩(wěn)定性和安全性,但是也增加了工程的造價(jià),應(yīng)該從經(jīng)濟(jì)合理的角度出發(fā)設(shè)置必要的錨桿,保證邊坡的穩(wěn)定性。

        圖3 錨桿設(shè)置在衡重式擋墻基礎(chǔ)、墻身[3]

        3 衡重式擋墻與錨桿聯(lián)合支護(hù)失效模式分析

        衡重式擋墻與錨桿聯(lián)合支護(hù)的破壞可以從錨桿失效、擋墻失效、整體破壞3個(gè)方面來(lái)考慮。

        3.1 錨桿失效

        從錨桿失效來(lái)考慮,主要可能出現(xiàn)因錨桿承受的拉力過(guò)大出現(xiàn)受拉破壞、錨桿受剪切而破壞;

        錨桿被拔出、外錨頭失效等情況出現(xiàn)的概率較低。

        3.2 擋墻墻身失效

        衡重式擋墻可能因?yàn)閴ι韽?qiáng)度不足,在墻背土體的作用下或墻背土體與錨桿的共同作用下,出現(xiàn)墻身變形、開(kāi)裂,甚至墻身被剪壞的情況。

        3.3 傾覆破壞

        由于墻背土壓力較大,而擋墻和錨桿提供的抗傾覆力矩不足,出現(xiàn)傾覆力矩大于抗傾覆力矩,墻體前傾出現(xiàn)傾覆破壞。

        3.4 滑移破壞

        擋墻和錨桿產(chǎn)生的抗滑力偏小,不足以抵抗巖土體產(chǎn)生的下滑力而出現(xiàn)擋墻基底滑動(dòng),造成支護(hù)失效。

        3.5 地基承載力不足引起的失效

        由于原地基承載力偏低,在設(shè)計(jì)和施工中又處理不當(dāng),施工后出現(xiàn)地基的不均勻沉降,從而引起擋墻開(kāi)裂的支護(hù)失效。

        3.6 整體失穩(wěn)

        邊坡的支護(hù)沒(méi)有有效地控制好滑動(dòng)面或潛在滑動(dòng)面,巖土體沿著滑動(dòng)面發(fā)生位移,擋墻和錨桿的聯(lián)合支護(hù)體發(fā)生整體失穩(wěn)破壞。

        4 工程應(yīng)用及治理效果

        重慶渝北區(qū)某段道路邊坡治理工程,在治理前已經(jīng)發(fā)生過(guò)兩次滑塌,地勘報(bào)告表明:邊坡的坡頂及表層主要為第四系全新統(tǒng)殘坡積層、第四系全新統(tǒng)崩坡積層,邊坡的中部到坡腳的主要組成巖是砂巖和粉砂質(zhì)泥巖;邊坡的巖體有兩組構(gòu)造裂隙,泥質(zhì)充填,結(jié)構(gòu)面結(jié)合差,屬于軟弱結(jié)構(gòu)面;場(chǎng)地內(nèi)無(wú)地下水。經(jīng)綜合分析,工程采用衡重式擋墻與錨桿相聯(lián)合的邊坡支護(hù)方案,最終經(jīng)計(jì)算后確定在全段衡重式擋墻的基礎(chǔ)部位設(shè)置錨桿。施工期間及完工后的半年檢測(cè)表明:治理區(qū)域無(wú)明顯的變形和滑移,整體治理效果較好。

        5 結(jié)語(yǔ)

        衡重式擋墻與錨桿聯(lián)合支護(hù)邊坡是一種可行的治理方法,應(yīng)通過(guò)合理的設(shè)計(jì)計(jì)算布置錨桿的位置,讓衡重式擋墻、錨桿在支護(hù)中發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì),取長(zhǎng)補(bǔ)短,避免可能出現(xiàn)的失效情況,做好穩(wěn)定性分析,并綜合考慮工程的造價(jià),從方便施工、節(jié)省工期的角度出發(fā)設(shè)計(jì)錨桿的數(shù)量,最大限度地提高邊坡治理的性價(jià)比。

        [1]王洪慶.淺談土釘墻錨桿聯(lián)合支護(hù)在三峽庫(kù)區(qū)某高切坡防護(hù)工程中的應(yīng)用[J].資源環(huán)境與工程,2011(10):515.

        [2]鄭防修,萬(wàn)曉東.錨桿擴(kuò)大基礎(chǔ)衡重式擋墻在工程中的應(yīng)用[J].山西建筑,2008(10):133.

        [3]黃薇.錨桿基礎(chǔ)衡重式擋土墻設(shè)計(jì)理論與工程應(yīng)用研究[D].重慶:重慶大學(xué),2015.

        [4]侯俊偉.填方區(qū)錨桿擋墻試驗(yàn)研究與數(shù)值分析[D].重慶:重慶大學(xué),2010.

        U455.7+1

        A

        1673-1093(2015)09-0088-03

        10.3969/j.issn.1673-1093.2015.09.023

        黃薇(1985),女,重慶人,工程師,工程碩士,就職于重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系,研究方向:土木施工、結(jié)構(gòu)工程、防災(zāi)減災(zāi)工程及防護(hù)工程等。

        2015-04-28;

        2015-05-02

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