板肋式锚索挡墙在高填方边坡中的应用

板肋式锚索挡墙在高填方边坡中的应用

杨袖夫1张小明2

1.浙江省工程勘察院315012；2.浙江省工程物探勘察院310005

摘要：随着人类工程活动的加剧，工程建设逐步由平原向山区转移，一些高填方、高开挖边坡随之不断出现，板肋式锚索挡墙在高填方边坡中也逐渐得到了广泛运用。主要介绍了板肋式锚索挡墙的构成、作用机理以及在边坡治理工程中的应用情况。

关键词：板肋式锚索挡墙；高填方边坡；边坡治理工程

0引言

高填方边坡由于填土土质松散，其自身稳定性差，产生的侧向应大，因此对支挡结构的强度要求高，支挡结构在满足抗滑、抗剪的同时还需满足抗倾覆的要求，而支挡结构由于受场地地形、地质条件的限制，往往难以发挥结构的本身优点，常常导致结构变形量比较大，甚至有失稳的可能。以中恒•倚山艺墅工程J12～J33坡段填土边坡治理工程为例，对板肋式锚索挡墙在边坡治理工程中的应用进行研究。

1工程概况

中恒•倚山艺墅工程为商业住宅楼建设项目，建设场地位于舟山市昌州大道以北、伴云路以东、长岗山公园以南的地块内。场地地貌为一剥蚀低丘，总体呈南北走向，南北长约380m，东西宽约250m，地形上呈中部高，四周低，地形坡度一般10～30°，浅表部有一定厚度的第四系松散层，下伏基岩为凝灰岩和花斑岗岩，风化厚度不均。场地依据建设场地设计，场地四周多存在填方，少量挖方，填方高度一般在2～10m，其中以J12～J33坡段高度最大，最高达13m左右，开挖高度多小于5m，边坡附近设计建筑主要为3～15层，采用桩基础。

2工程措施

考虑该坡段填方高度大、地形坡度较陡以及地质变化情况，并结合本工程对墙体结构要求高的特征等进行综合分析，治理工程应最大限度减少基础开挖和对基础扰动，边坡设计采用板肋式锚索挡土墙进行支护，其结构主要由钢筋混凝土板、纵肋和锚索组成，依靠锚固在岩土层内的锚索的水平拉力以承受土体侧压力的挡土墙。纵肋基础采用中风化基岩作持力层。

3板肋式锚索挡墙作用机理及其特点

3.1板肋式锚索挡墙作用机理

板肋式锚索挡墙是利用锚索技术形成的一种挡土结构物，主要由挡土板、肋柱和锚索组成。锚索是受拉杆件，它的一端与工程结构物连接，另一端通过钻孔、插入锚杆、灌浆、养护等工序锚固在稳定的地层中，以承受十压力对结构物所施加的推力，从而利用锚索与地层间的锚固力来维持结构物的稳定。肋柱是挡土板的支座，锚索是肋柱的支座，墙后的侧向土压力作用于挡土板上，并通过挡土板传给肋柱，再由肋柱传给锚索，由锚索与周围地层之间的锚固力(即锚杆抗拔力)使之平衡，以维持墙身及墙后土体的稳定。

3.2板肋式锚索挡墙特点

板肋式锚索挡墙室友钢筋混凝土墙面和锚索组成的支挡结构，它依靠锚固在稳定的岩土体内锚索的抗拔力平衡墙面处的土压力进行支挡。锚索的设计拉拔力可以通过试验得到，以保住设计有足够的安全度。

优点：

①预应力锚索与格构梁、板联合防护方式，改变传统的被动抗滑为主动抗滑，充分发挥滑体的自承能力，既能保证深层加固又可兼顾浅层护坡，加固措施经济、有效。

②板肋式锚索支护施工简便快捷，对滑体扰动小，补偿快，而且能主动施加不同方位、不同程度的抗力；

③防护系统土石开挖量小，适应各种地形变化，灵活，对坡面原有地貌形态破坏和改变小，实现最佳的防护和环境保护目的；

④防治工程材料用量较其他方案少，减少了材料二次搬运成本。

⑤外立面几何线条整洁、美观。

缺点：

①板肋式锚索挡墙防护系统较传统挡土墙工序较多；

②施工专业性强。

4板肋式锚索挡墙主要设计参数

板肋式锚索挡土墙主要包括基础、肋柱、挡板、锚索等几部分，主要设计参数如下：

（1）基础：

①使用Φ900人工挖孔桩，单排桩，桩中心距3.0m，桩身混凝土强度等级C30，桩端持力层为中风化基岩，桩身长2.0-4.2m，桩端进入中风化持力层不小于1.0m。

②配筋：主筋采用HRB335热轧钢筋，16Φ16@160。箍筋采用HPB235热轧钢筋，设计为螺旋箍Φ8@200，桩顶2.5m范围内加密为Φ8@100。每隔2m设置一跟Φ20环形加劲箍。

③桩护壁：混凝土强度等级为C30，每一节深约1000，安装护壁钢模板，浇灌混凝土护壁，每一节作为一个施工循环。护壁厚0.1-0.2m，内配钢筋纵横向均为为Φ8@150。

（2）地梁：在桩顶设置地梁，宽1.15m，厚0.6m，采用C30混凝土现浇，内配14根Φ16钢筋，箍筋采用Φ8@200，桩两侧0.5m范围内加密至Φ8@100。顶部要求平直。

（3）纵肋：在桩顶中心地梁部设置纵肋，采用C30混凝土现浇，截面尺寸为60×80cm，内配14根Φ16钢筋，箍筋采用Φ8@200，锚索两侧0.5m范围内加密至Φ8@100。

（4）横肋：垂直3m间距布置，采用C30混凝土现浇，截面尺寸为50×80cm，内配11根Φ16钢筋，箍筋采用Φ8@200，锚索两侧0.5m范围内加密至Φ8@100。

（5）压顶梁：纵肋顶部设置横向压顶梁，厚30cm，宽度80cm，内配8根Φ16钢筋，箍筋采用Φ8@200，纵肋两侧0.5m范围内加密至Φ8@100。

（6）挡板：采用C30混凝现浇，厚度为25cm，内配Φ12双层钢筋网，纵横间距均20cm，每隔40cm设置一根Φ8拉结筋。

（7）锚索：采用预应力锚索，孔径130mm，锚固段长5m，极限抗拔力450kN。每根锚索均向下与水平夹角为40°，锚索间距为3米，按肋柱高度，分别确定锚索钢绞线的根数和预应力张拉力。预应力钢绞线采用一端张拉的方式进行张拉。锚索钢绞线材料应选用高强度、低松弛环氧喷涂无粘结预应力钢绞线。

5板肋式锚索挡墙施工工艺

5.1挖孔桩及护壁

⑴采用挖孔灌注桩结合护壁施工，挖掘及支撑护壁两个工序应连续作业，护壁每1米为一节，锁口与护壁，护壁与护壁间上、下节带弯钩的纵向钢筋搭接绑扎。施工期间应认真观测井壁变形，在岩质松软或可能滑动的层面应加密钢筋，并适当加厚护壁。

⑵终孔并清理孔底后，吊入钢筋笼，应将其调正，准确就位；地面以上的主筋应预留一定的焊接长度接头间隔错开，在同一断面内接头钢筋面积不应超过钢筋总面积的50%。终孔后清孔后必须干净，孔底沉淀土层厚度应满足施工规范要求。

⑶肋柱柱身混凝土应连续浇注，不留施工缝，如必须间歇而又超过下层混凝土凝结时间时，应停止浇注，以施工缝处理。柱身较高时可采取分段浇筑的方式，分段位置不得低于锚索标高以上1.0米，柱身连接处必须焊接主筋时，焊接长度不得小于30cm。所有钢筋的加工、安装和质量验收等均应按照施工规范的有关规定进行。

⑷在施工全过程中必须对进行位移监测，加强预警预报工作，保证施工安全。

⑸柱柱施工应隔桩进行。

5.2纵肋、横肋

（1）采用C30混凝土现浇，钢筋笼应将其调正，准确就位；地梁以上的主筋应预留一定的焊接长度接头间隔错开，在同一断面内接头钢筋面积不应超过钢筋总面积的50%。

（2）转角处纵肋截面不规则，施工放样及配筋应严格要求，其内侧平面应与两侧纵肋平直，处于同一平面内，防止其凹凸不平、受力不均。

（3）横肋每隔20～30m设置一道伸缩缝，伸缩缝位于纵肋之间的中部，宽2～3cm，采用沥青麻筋、沥青竹绒或沥青木板等弹性材料四边填塞，深度不小于0.2m。

5.3地梁、压顶梁

采用C30混凝土现浇，每隔20～30m设置一道伸缩缝，伸缩缝位于纵肋之间的中部，宽2～3cm，采用沥青麻筋、沥青竹绒或沥青木板等弹性材料填塞，深度不小于0.2m。

5.4挡土板

⑴挡土板为现浇钢筋混凝土板，中部设置Φ75孔作为泄水孔，外顷5%，纵横间距3m×3m，最下一排泄水孔高出坡脚排水沟30cm。

⑵每隔20～30m设置一道伸缩缝，伸缩缝位于纵肋之间的中部，宽2～3cm，采用沥青麻筋、沥青竹绒或沥青木板等弹性材料四边填塞，深度不小于0.2m。

⑶挡土板采取直接连接柱身的形式，与柱身同时现浇，要求板面平整，外形轮廓清晰，线条顺直。

5.5预应力锚索

⑴根据锚索的设计图纸，按设计要求，将锚孔位置准确测放在坡面上，孔位误差不得超过±5cm。

⑵钻孔

①锚索钻孔要求干钻，禁止开水钻，以确保锚索施工不致于恶化边坡岩体的工程地质条件和保证孔壁的粘结性能。为清除钻孔及孔壁上附着的粉尘、泥屑，钻孔完成后必须使用高压空气（风压0.2～0.4Ｍpa）将孔中岩粉及水全部清除出孔外，以免降低水泥砂浆与孔壁岩体的粘结强度，保证孔内干燥和孔壁的干净粗糙；钻孔完成并清洗干净后，应对孔口进行暂时封堵，不得使碎屑、杂物进入孔口。

②锚孔下倾与水平夹角为40°，允许误差±1°，为确保锚孔深度，实际钻孔深度不小于设计长度且不大于设计长度的1％，当有不可排出的松散物时，应考虑松散物所占据孔的深度。

③钻孔的精度应满足以下要要求：

a.钻孔的孔径不小于设计要求；

b.锚索钻孔在任何一个方向上的入口误差不得大于2.5°;

c.钻孔在钻进长度方向上的孔斜偏差不宜大于钻孔长度的1/30;

d.钻孔水平方向的误差不应大于50mm，垂直方向的误差不应大于100mm。

e.由于边坡附近建筑物采用桩基，对于角度偏移钻孔应严格放样，避免锚索与建筑桩基冲突，现场施工过程中根据实际情况对于下排锚索确定与建筑桩基不冲突时，应不进行角度偏移。

⑶锚索制作

①锚索制作前应对钻孔实际长度进行测量，并按孔号截取锚索体长度；钢铰线宜使用机械切割，不得用电弧切割，制作好的锚索应按对应孔号进行编号；编束前，要确保每根钢绞线顺直，不扭不叉，排列均匀，对有死弯，机械损伤处应剔出。无粘结绞线外套PE管不得有破损。

②锚索制作应进行防腐处理，钢铰线全长涂刷带锈防锈剂，采用全长波纹套管防护；

③锚索锚固段的隔离支架和束线环应根据现场装配情况而定，一般间距为0.6～1.0m；锚索自由段和锚固段外波纹套管周围设对中支架，间距一般为1.5～2.0m，以保证钢绞线顺直。锚索头部应放有导向帽，以利穿索入孔。为防止回填土造成波纹套管及防腐层破坏，自由段和锚固段外设Φ127钢管。

⑷注浆

①注浆材料为普通525水泥，中细砂、砂浆强度≥40Mpa。

②采用孔底返浆进行注浆，注浆管应随锚体一同送入孔底，在注浆时边注边拔，使注浆管始终有一段埋于注浆液中，直到注满；当孔中存有积水时，注入的浆液会将积水全部排出，待溢出浆液的稠度与注入浆液的稠度一样后再抽出注浆管，注浆压力≥0.3Mpa。

⑸张拉、锁定

①只有当肋柱和注浆体达到预计强度后才能进行锚索张拉，通过给锚索施加预应力，使锚索主动受力，达到设计加固效果。采用小型千斤顶进行单根对称和分级循环张拉，可减少锚索的受力不均匀。张拉作业前必须对张拉机具设备进行标定，张拉机具应与锚具配套。

②张拉时，加载速率不宜太快，宜控制在设计预应力值的0.1/min左右，达到每一级张拉应力的预定值后，应使张拉设备稳定一定时间，在张拉系统出力值不变时，确信油压表无压力向下漂移后再进行锁定。卸荷速率宜控制在设计预应力值的0.2/min左右。

③锚索超张拉力为锚索设计拉力值的1.05倍，锚索张拉应分次分级进行，按对称张拉原则进行，必须待每根绞线张拉完一级后方可进行下一级的张拉。依次按此进行，直至张拉吨位。每次分级张拉时，除第一级需稳定10～15分钟外，其余每一级需要稳定2～5分钟，并分别记录每一级钢绞线的伸长量。张拉时钢绞线受力要均匀。并做好分级绞线的标记。锚具回缩等原因造成的预应力损失采用超张拉的方法加以克服，超张拉值一般为设计预应力的5%～10%，其程序如下。张拉完成48小时内，若发现预应力损失大于设计预应力的10%时，应进行补偿张拉。

④在张拉时，应采用张拉系统出力与锚索体伸长值来综合控制锚索应力，当实际伸长值与理论值差别较大时，应暂停张拉，待查明原因并采用相应措施后方可进行张拉；

⑤张拉到位后，即锁定。机械切除多余钢绞线，严禁电割、氧割，并应留≥10cm以防滑脱，最后用Ｃ20砼封锚。

6结语

根据边坡的地质环境条件以及施工的实际情况将板肋式锚索挡墙分段应用到边坡加固工程中可以取到良好的加固效果。本板肋式锚索挡墙是在传统锚杆挡墙加固方案基础上进行了改进，经按图施工至今，墙体各项监测数据均符合规范要求，为今后高填方、高挖方边坡加固提供一种技术先进、安全可靠的设计方案。

参考文献：

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