浅析板肋式锚杆挡墙在边坡支护中的应用

1、浅析板肋式锚杆挡墙在边坡支护中的应用 摘要：在土木工程建设中，边坡支护非常重要，能否对边坡进行合理支护决定工程是否能顺利进行，本文以海棠香阁边坡工程为实例，浅析板肋式锚杆挡墙在边坡支护中的应用。 关键字：边坡；挡墙；支护； 中图分类号： u213 文献标识码： a 引言 锚杆挡墙特点和常用型式 锚杆挡土墙是由钢筋混凝土墙面和猫杆组成的支挡结构，它依靠锚固在稳定的土层内锚杆的抗拔力平衡墙面处的土压力进行支档。锚杆的设计拉拔力可以通过试验得到，以保证设计有足够的安全度。近年来，锚杆技术应用在边坡支护、围岩锚定、滑坡治理、洞室加固、高层建筑基础锚固等等工程中广泛应用，具有实用、安全、经济的特点。使用

2、锚杆技术的优点是对边坡扰动小，预应力锚杆可控制结构变形。根据锚杆档土墙结构形式的不同，通常可以分为板肋式锚杆挡墙、格构式锚杆挡墙、排桩式锚杆挡墙。可根据地质及工程具体情况，选用锚杆挡土墙的结构形式。根据地形、岩层地质可采用单级或多级。 板肋式锚杆挡墙支护机理 板肋式锚杆挡墙主要由锚杆、钢筋混凝土肋柱、档板构成。档土板的支座为肋柱，墙后的侧向土压力作用于挡土板上，由于挡土板传递给肋柱，而肋柱传递给锚杆，锚杆的抗拔力让墙身与墙后的坡体变得稳定。锚杆挡墙肋柱可按支撑于刚性锚杆上的连续梁计算内力，当锚杆变形较大时肋柱宜按支撑于弹性锚杆上的连续梁计算内力；根据挡板与肋柱联结构造的不同，挡板可简化为支撑在

3、肋柱上的水平连续板、简支板或双绞拱板；本地区多为人工开挖岩质边坡且采用挡板与肋柱一起现浇，故肋柱多采用连续梁计算，挡板多采用水平连续板计算。挡板与肋柱分别计算时为考虑其共同作用，计算结果偏于安全。肋式锚杆挡墙适用于挖方地段，当开挖后边坡稳定性较差时可采用“逆作法”施工，即开挖到一定深度，施工锚杆，绑扎钢筋，墙面板灌注混凝土。待每一层结构达到一定强度后再开挖下一层，重复各步骤。 3.工程应用实例 3.1工程概况 海棠香阁边坡工程区位于乐山市城区海棠路北侧约50米处，地貌上属构造剥蚀浅丘，微地貌位于浅丘斜坡及宽缓微冲沟部位，总体坡度较陡的陡崖地形。该边坡位于开发的海棠香阁住宅小区东北侧。开挖形成的

4、边坡总高度为20.524.5米，坡顶为乐山气象局的宽缓平台，台面标高约417.5421.5米，下部人工开凿形成的陡崖区基岩裸露高度约521米。边坡坡顶斜坡部位植被普遍尚未发育，内侧局部树木林立，最大树直径约0.4米、高度约20米。 3.2边坡地质情况 边坡区地基土呈两大类三层结构，第一大类为第四系全新统松散堆积层，第二大类为白垩系上统夹关组岩层，由上而下为： 素填土层：分布于边坡上部较缓的斜坡区表层，呈杂色，由于岩块、卵砾石、建筑垃圾、粘性土、植物根系、树木根茎、少量生活垃圾构成，其厚度为0.5-5.1米； 粉质粘土层，分布于边坡区相对较缓段的基岩上层，呈褐红色，稍湿，可塑状为主，局部硬塑，具

5、韧性，无摇震反应，干强度较高，易吸水软化；局部含砂岩、泥岩风化碎块，其厚度为0.7-1.2米； 基岩层：基底岩层，全区分布；岩性以砂岩为主，夹粉砂质泥岩；砂岩：紫红色，矿物成分以长石石英为主，粘土矿物次之，粉细粒结构，薄层状构造，泥钙质胶结；粉砂质泥岩：呈紫褐、紫红色，矿物成分以粘土矿物为主，长石石英次之，粉粒泥质结构，中厚层状构造，泥质胶结，具吸水软化崩解特点。 据区域环境地质条件及该区内主体工程勘察成果，场区环境水及场地土对砼及砼中钢筋具微腐蚀性，因此在工程过程中需要做好排水工作，以免因为涉水出现工程事故。 3.3边坡支护方法分析 1）支护方法 由于该地区边坡的坡顶环境因素与土层结构较为复

6、杂，根据勘察报告建议与乐山城区该类边坡防治工程设计经验，采用重力式挡土墙板肋式锚杆挡墙、格构猫杆及地面截排水工程相结合的综合治理措施。 支护设计 海棠香阁边坡工程边坡整体设计图 根据边坡的立面情况进行分割图切，共分为六段，采用不同的地段使用不同的施工方式，使用不同技术参数，综合来说，其设计施工方法如下。 本次施工中，锚杆使用梅花型，用竖向的方法进行施工，中心间距为2500×2500，对潜在滑动的位置使用裂隙倾角63度的方法，边坡分级高度采用国家标准规定进行控制，每级不超过13米，猫杆固定岩层的3米。可能通过板肋式锚杆挡墙的设计原理可以看到，要将边坡土体分为稳定区与非稳定区。两者之间的

7、位置即为滑动面，在稳定区锚杆长度被称作锚固长度，非稳定区的长度则被称为反向锚固长度。设计的目的就是让锚固力与滑动土体产生拉力平稳，使整个壁体得到稳固。因此，设计时以注意以下几个重点。 锚杆受力 以板肋式挡土墙肌理可以看到锚杆是锚固支护结构关键的受力构件，它要承受的拉力要先通过锚杆锚固段周边的砂浆握课力传到水泥砂浆里，再由于砂浆柱体与周边岩体摩擦力传到岩体中，因此，锚杆受力的计算是设计的重点。 以海棠香阁边坡工程为例，受力取自重+暴雨工况+地震工况下的锚固力进行校核，通过不同安全系数取值，然后通过计算，所需锚固力结果如下表： 不同安全系数下开挖边坡岩体稳定性所需锚固力 滑动面位置 锚杆支护方法是

8、利用锚杆与稳定区的拉结来支撑不稳定地区，使之不致滑动或者垮塌。因此要确定滑动面的位置与形状才能确定锚固长度与反向锚固长度。通过实践可以知道边坡的破坏都是从最大拉应力点开始。目前，对滑动面位置的确定，有以下几种方法：滑动面倾角接近郎金理论破裂角45度+/2；滑动面的下面接近郎金理论，上面与挡墙面平行，顶面的交点与挡墙的距离为0.3h；通常滑动面为螺旋的曲线；滑动面面向挡墙面时为弓形状态，滑动面由于最不利于结构面开始进行开始。因此，可以参看海棠香阁边坡工程设计图中的设计思路，它是随边坡开挖层层进行的，每次开挖的深度都通过计算，不能达到滑动面深度。 3）稳定性施工 板肋式锚杆挡墙支护结构的稳定性包括

9、内部和外部的稳定性，内部稳定性是以锚杆是指内部是否会出现不稳定，比如锚杆是否会被拉断或拔出，外部稳定性是将板肋式锚杆挡墙结构当作一个整体，分析外部作用是否会让支护结构整体失稳。板肋式锚杆挡墙结构设计，主要是通过对各种外部的资料进行分析，比如工程的结构、土层的分析等，通过内部设计，使内部稳定性增强。而目前如何将外部的稳定性融入到设计过程中，主要还是从实验中得到必须让土压力与锚杆拉力得到一个平稳的方法，目前还没有最标准、最权威的施工方法，因此本次施工，综合这两种方法，使工程得到稳定。内部稳定的方法施工中，主要是通过土压力与锚杆拉力之间的平衡达到稳定性，因此，边坡开挖的深浅与侧向土压力成正比，要形成

10、稳定形，就要考虑这种结果。本施工考到稳定性，选择分成数段，层层开挖的效果。 由于板肋式锚板在完整的硬质岩层里，极限拉拔力主要取决于砂浆对锚杆的握裹力，通过实践中可以了解25钢筋锚杆在完整的硬质岩图孔中应力传递深度2米，而在软岩与风化岩层中，锚杆孔壁对砂浆的摩擦力一般低于砂浆对锚杆的握裹力。 3.5主要技术难点 板肋式锚杆挡墙的设计施工中，技术难点并非来自墙体与锚杆技术，而是临时坡面的稳定性。通过板肋式锚杆挡墙的施工方法与工程边坡设计图中可以看到，即施工的同时，侧向压力不断变大，一旦外向的压力过大，造过锚杆压力的承受范围，即会造成工程事故，因此本次施工的方法是根据实际情况进行计算，分六段施工，采用垂直开挖的方式。在施工时，要随时关注到外侧压力变化，要随时关注外侧压力是否会超过锚固力的设计标准。因此要保证施工的稳固性，主寻先确保能准确计算锚固力的值，在实际