陕北某建筑边坡中锚杆挡土墙的应用研究

2015-04-16吴小强

建材与装饰 2015年39期

关键词：挡土墙抗震锚杆

吴小强　王　磊

（延安大学建筑工程学院　陕西　延安　716000）

陕北某建筑边坡中锚杆挡土墙的应用研究

吴小强王磊

（延安大学建筑工程学院陕西延安716000）

随着中国现代化建设事业的不断发展，建设工程的大规模修建，使建设项目中的高边坡等岩土工程项目急剧增加。如何解决高边坡与复杂地形地质条件之间的矛盾，已成为亟待解决的问题。本文结合具体工程实例介绍锚杆挡土墙技术在建筑高边坡中的设计与应用。锚杆挡土墙施工灵活、安全经济，在本工程中得到了很好的应用。锚杆挡土墙也在铁路、公路工程中大量应用，使用情况良好。因此，锚杆挡土墙在高边坡防护工程中有着广泛的应用前景。

岩土工程；锚杆挡土墙；设计；施工

1　引言

锚杆挡土墙是一种新型的联合支护技术，它是由钢筋混凝土墙面（肋柱、面板）和锚杆组成的支挡结构，它依靠锚固在稳定岩土层内锚杆的抗拔力平衡墙面处的土压力，使结构维持稳定。随着城市工程的建设，工程建设中不可避免地要出现一些高边坡。特别是针对由于场地平整，位于山坡上的高处路基临近陡峭地形，如不设挡土墙，路基边坡高达十几米，无法保证建设工程本身使用安全，路基的稳定和安全；因此应进行边坡支护。早期笨重的重力式圬工挡土墙工程量巨大，不仅不经济，同时也因其自重较大，地质因素考虑较高，本身就存在不利因素。高边坡支护一般宜采用锚杆挡土墙，锚杆挡土墙与一般重力式挡土墙相比，墙高可不受限制，可改善施工条件，降低劳动强度，实现挡护工程的机械化，装配化，施工比较灵活、方便。所以，在一些困难地段采用新型的锚杆挡土墙也就变得很有必要了[1～2]。

2　工程设计应用实例

本工程位于延安市，该工程旁为两栋住宅楼，且原有挡土墙因自然灾害部分损毁，故需要进行加固和改造维修。该地址原为拆迁房屋后形成的斜坡，高差20多米，地形比较复杂。为充分利用土地，保护原有房屋工程，采用锚杆挡土墙对原有建筑边坡挡墙进行加固与保护。

2.1支挡结构计算

（1）面层按支承于框架梁上的双向板按弹性理论进行计算。面板上的永久荷载为主动土压力，分项系数取1.2；活荷载为地面附加荷载产生的侧压力，分项系数取1.4；面板上的三角形分布荷载按固端弯矩相等的原则简化为均布荷载。

（2）锚杆力取竖向连续梁和水平连续梁的梁端剪力之和。锚杆力确定之后，就可进行锚杆体选筋及锚固段长度的确定。锚杆力确定之后，就可进行锚杆体选筋及锚固段长度的确定。因工程中锚杆破坏后果严重，且有公共安全问题，按《土层锚杆设计与施工规范》（CECS22：90）取锚杆的安全系数K=2.2。同时，锚杆选筋计算时应适当考虑锚杆体锈蚀的影响。

（3）基础梁按柱下条形基础计算。

（4）抗震验算

该工程所在地设防烈度为Ⅵ度，同时考虑水平地震作用和垂直地震作用。水平地震系数KH=0.1，垂直地震系数KV=2KH/3= 1/15。地震产生的侧压力增量的分项系数取1/13。地面附加荷载产生的侧压力不参与组合。抗震验算包括：面层的抗震验算、连续梁的抗震验算、锚杆的抗震验算。

（5）分层开挖的整体稳定性按Bishop条分发验算。每步开挖时均应计算整体稳定性。要求每步开挖时整体稳定安全系数大于1.25，边坡开挖到底时整体稳定安全系数大于1。

（6）挡土结构的位移采用三节点有限元法计算。计算时将土体视为均质连续的线弹性体[3～4]。

2.2锚杆挡土墙设计方案

2.2.1重要参数

（1）边坡安全等级为一级；

（2）边坡设计使用年限为5年；（3）抗震设防烈度Ⅵ度；

（4）永久荷载分项系数取1.30；

（5）结构重要性系数为1.1。

2.2.2锚杆钻孔前期准备工作

（1）详细调查锚杆钻孔线15.0m范围内地下管沟、管线，邻近水池、化粪池、排水涵洞，有无渗水现象，做到心中有数；

（2）查清邻近已有建筑物地基处理深度和基础构造形式；（3）详查邻近已有建筑物有无裂缝，测量有无先天性倾斜，对旧有裂缝造册登记，录像备案；

（4）锚杆钻孔前到当地气象部门了解天气变化及降雨规律，避免雨天开挖；

（5）提前做好地表水排泄沟渠，基坑周边不得低洼积水，以防雨天下渗，浸湿坑壁，护壁失效；

（6）备好防水彩条布，下雨时及时覆盖坡面，防止淋湿土体。

2.2.3永久性锚杆、框架梁、柱施工

（1）锚杆施工

锚杆孔道至锚杆锚头标高0.5m处停挖，进行锚杆定位、钻孔作业，采用机械成孔，严禁注泥浆护壁。锚杆外端螺纹部分为二级钢（直径36mm），预先加工为成品后焊接在三级钢（直径25mm）锚杆上，沿长度1.5m设一道定位架。机械钻孔直径160mm，向下倾斜15°。用PVC管包裹锚杆自由段（Lf=5.5m）。注浆管宜于锚杆绑扎在一起，一次注浆管口距底200mm，采用M25水泥砂浆（禁止采用纯素浆）。注浆压力0.5～1.0MPa之间（可加入水泥用量的3%膨胀剂）。

（2）梁柱施工

锚杆一层施工完毕后，按图纸要求支模浇筑梁柱，28d后张拉锚杆。拆模后用M10水泥砂浆粉刷20mm。预先放入直径50mmPVC泄水管，后背填入卵石滤水层。伸缩缝处填入沥青砂浆。

（3）锚杆拉力试验

第一层锚杆施工完毕后，按照《JGJ120-99》附录E试验，试验土层Q中2组，N土层中2组，调整相关数据。锚杆的极限承载力小于120kN时，不得进行锁定，通知设计人员，大于115kN时停止张拉。

（4）锚杆的张拉与施加预应力

锚杆张拉应力120kN，锁定应力115kN。锚杆未锁定前，不得进行下阶段土方开挖。

（5）开挖支护信息化监控

在锚杆施工期间，对挡墙进行沉降、倾斜观测，对挡土墙进行水平位移观测。监测项目在锚索施工前测得的初始值不应少于两次。开挖期间每天早晨观测一次，开挖后一月内，两天观测一次，此后至回填前每周一次。当挡土墙水平位移超过10mm或有事故征兆时，应连续观测，2h读数一次，并及时通知设计、监理和业主，尽快采取应对措施。测量单位须具备相应的资质，工程结束后提交完整的监测报告。

（6）材料

锚杆注浆为M25（禁止采用素浆）；预应力锚头，锚杆：2根直径25二级钢，Fy=360。焊条E55；凡金属外露部分刷防锈漆两遍。

（7）挡土墙加固对施工单位的要求

挡土墙加固属于风险性大，技术含量高，影响因素较大的施工作业，施工管理人员，现场作业人员须有一定的工程经验和技术水准，施工单位应具备一定专业化机械，现场施工人员必须具有一定的岩土工程知识和支护施工基本要领，熟悉地勘报告，出现异常情况后，能采取正确的应对措施。

3　在岩石中设置锚杆应注意的问题

灰浆与岩石之间的容许粘结力取决于完整岩石的抗压强度、岩石中节理和裂缝的尺寸间距，受钻头影响的岩石的销结性，以及岩孔表面的洁净度。大直径或宽厚的圆环空间，由于灰浆收缩减弱粘结力。如果采用膨胀性砂浆，则能取得较好效果。在锚杆设计中，灰浆和岩石的粘结力是关键因素，宁可增加锚固长度而不增加钻孔的直径，以便获得应有的容许值。设置锚杆时要注意岩层水平分层状态，倾斜层理面和层理裂缝方向，岩层厚薄相间影响等。