探究锚固技术在挡土墙设计中的应用

邹青松

摘要: 加强锚固技术在挡土墙设计中的应用是十分必要的。本文以挡土墙施工实例, 通过对设计方案比选和钢筋锚固带的使用效果的阐述, 具有重要的参考意义。

关键词:高位挡土墙; 锚固; 施工; 效果

中图分类号： U213 文献标识码： A 文章编号：

0.引言

锚杆技术于 1872 年首次应用于英国北威尔士露天页岩矿边坡加固工程，在至今 100 多年的发展历史里，已成功的应用于国防、采矿、冶金、水利、公路、铁路以及城市建筑等各个领域的边坡加固、硐室加固、隧道支护、坝基加固和深基坑加固。据不完全统计，国外各类岩石锚杆已达 600 余种，锚杆年使用量超过 2.5 亿根；从 1960 年至 1995 年的 35 年间，我国煤矿和金属矿山巷道中各种锚杆使用量累计超过 3500OKM，目前年使用量已超过 26OOKM。随着锚杆(索)的应用，出现了一系列以锚杆为主的边坡治理新措施，例如：锚杆挡墙、预应力锚索桩板墙、土钉墙、微型桩、预应力锚索抗滑桩、预应力锚索钢架桩、锚拉洞、预应力锚索框架梁、预应力锚索地梁、预应力锚索垫墩、锚杆挂网喷浆、锚杆框架等。由此可见，锚固技术已成为一种无可替代的边坡加固措施。然而尽管锚固如此重要，其应用日益广泛，加强锚固技术在挡土墙设计中的应用是十分必要的。

1 高位挡土墙设置背景

该工程位于山势陡峻地段, 基岩裸露, 沿线多发育 V 字形冲沟, 冲沟深达十米至数百米。此段属于旧路改建段, 路线受地形地势限制, 多处设计有6 m 以上的大型高位挡土墙。

2 高位挡土墙设计方案比选

2.1 原设计情况

原设计高挡墙采用Ⅲ型路肩式挡土墙, 长度方向以 10 m 为一段落, 设置伸缩缝, 挡土墙下部基础部分及上部墙身部分按设计尺寸划分台阶, 挡土墙横断面设计图如图 1( 本图无比例) 。

2.2 设计方案优化情况

在原设计基础上, 适当降低基础高度, 基础部分改台阶砌筑为满砌, 基础底设一定比例的内倾坡度：墙身部分采用钢筋锚固带加固, 设置原则为以 10 m伸缩缝划分挡土墙段落, 在挡土墙基底线以上每隔6 m 设一处钢筋加固带, 筋带靠山体一侧用￠20 的螺纹钢筋作为锚杆与山体连接。锚固方式图如图 2所示( 本图无比例, 尺寸以 cm 计) 。

2.3 方案比选

2.3.1 实际施工地形方面

2.3.1.1 按改线施工如路线向左移, 需开挖山体, 挖石方量高达65 000 m3, 并涉及拆迁住户和电力设施, 造价 200 万元。

2.3.1.2 按原设计挡土墙施工

如维持原路线不变, 为了不挤占河道, 收缩坡角, 保证路堤稳定, 防止河水冲刷, 路线右侧必须修建挡土墙, 但因为山体不规则, 凹凸不平, 按原Ⅲ型挡土墙台阶设计施工时也需对局部进行挖山, 砌体量大, 稳定性欠缺, 且施工周期长, 难度大。

2.3.1.3 按加筋锚固设计施工

根据岩体比较稳定的实际情况, 通过验算采用加筋锚固挡土墙设计, 墙身部分在原设计的基础上利用锚杆对原有岩体和挡土墙进行连接, 不需对凸出的岩体大幅度凿除开挖, 既保证了挡墙与岩体的有效结合, 同时也减少了砌体工程量。

2.3.2 挡土墙稳定性方面

尽管原设计对此段挡土墙按Ⅲ型路肩墙台阶进行划分, 但从挡土墙自身稳定性方面考虑, 由于该段挡土墙位于载重车辆行驶一侧, 挡土墙本身高度大、自重大, 一旦挡土墙与山体结合不好, 在行车荷载冲击作用下, 极易出现失稳现象, 给公路带来很大安全隐患, 并且修复困难, 经济损失也大。根据现场的原山体自稳性较好的情况, 经优化方案后, 增加钢筋砼锚固带, 加强了挡土墙与山体的整体性, 减少了圬工工程量, 提高了挡土墙的稳定性。

2.3.3 工程造价经济方面

比较左侧挖山、Ⅲ型挡土墙、钢筋锚固挡土墙3 种设计方案工程造价, 见表 1.

3 高位挡土墙锚固施工工艺

3.1 测量准备

按照相关标准的要求，完成导线、中线、边线、水准点复测、增设水准点等测量工作。本段挡墙 67 m 处在弯道内, 施工时采用 5 m 逐桩控制线形, 剩余部分为直线段, 线形采用 10 m 逐桩控制, 使墙体线条直顺, 曲线圆滑。

3.2 基坑开挖

开挖前先根据测量放样所定桩位, 用工程线将基坑轮廊线全部标定, 采用挖机开挖基坑, 当机械挖至距设计标高剩余 20 cm 时, 人工凿成向内倒角, 将浮渣全部清除, 基底高程满足设计要求。基坑中挖出的弃渣, 妥善堆放。砌筑基础前, 先将淤泥、杂草、松动的石块等与墙体结合不良的杂物清除干净, 并冲洗岩石。墙壁或基坑内有明显出水点时, 设置导管排水。

3.3 沉降缝设置

沉降缝每 10 m 设置一道, 缝宽一致( 2～3 cm) ,整齐垂直, 上下贯通, 采用沥青麻絮填塞 20 cm 深。

3.4 浆砌片石砌筑

采用规范要求的片石( 边长最小 15 cm) , 用农用车运至现场, 不得从高空抛掷。石料表面泥土、水锈清洗干净, 不能清洗的人工凿除。施工前, 原坡面如有较大裂缝、凹坑时应先嵌补牢实, 使坡面平顺整齐, 局部有凹陷处, 应挖成台阶后用与墙身相同的圬工砌筑, 岩体表面要冲洗干净。

砌筑时采用分层、分段砌筑, 分段位置设在沉降缝处, 砌筑时应先砌筑外圈定位行列, 然后砌筑里层。内外层砌体交错连成一体, 必须紧密、错缝, 严禁通缝、叠砌、贴砌和浮塞, 砌体外露面进行勾缝。制作专用坡度尺、坡度架, 严格按图纸坡度挂线。墙面及两端面砌筑平顺, 墙背与坡面密贴结合。

3.5 砂浆拌和

本防护工程的砂浆、混凝土, 全部采用机械在现场拌和, 并设置磅秤、料斗等计量工具, 严格按照配比拌和。

3.6 勾缝及养生

砌筑完毕后, 应对砌体进行勾缝, 勾缝应嵌入砌缝内 2 cm 深。勾缝一般采用凸或平缝。砌体在砂浆初凝后, 覆盖养生 7～14 d.

3.7 锚固施工

锚杆、钢筋进入施工现场首先验看出厂质保单,并按规范要求的比例进行有关力学和机械性能的测试, 严禁不合格材料在工程中使用。锚杆孔使用机械打眼, 与岩体呈 20°～30°角, 孔径略大于锚杆直径, 锚杆孔冲洗干净后插入锚杆, 用水泥浆固定。加筋锚固带砼施工采用钢模, 对模板内侧表面及接缝打磨处理, 并涂擦无色、匀质、优质的液体脱模剂,保证有足够的平整度及光洁度; 在浇筑砼前, 检查模板、钢筋的设置是否符合要求, 浇筑砼顺序为从一头到另一头, 采用插入式振捣棒进行振捣。保证振捣至砼停止下沉、不冒气泡、泛浆、表面平坦为止。此后的1.5～24 h 内不使其受到振动, 洒水养生 7～14 d.混凝土浇筑 2～3 d 后, 视混凝土强度情况进行拆模,拆模以不破坏混凝土的棱角为准。气温低于 +5 ℃,需在混凝土强度达到设计强度 70%后才能拆模。

4 使用效果

该段挡土墙于 2005 年 9 月完工,通车至今, 经过长时间观察发现该路段路基稳定、挡土墙稳固, 使用效果很好, 受到业内人士一致好评, 为今后山区公路特别是高位挡土墙施工提供了成功的经验。

参考文献:

[1] 人民交通出版社.公路加筋土工程设计及施工规范汇编

[S].北京: 人民交通出版社, 1993: 27- 28.

[2] 陆健.挡土墙的设计优化[J].中国市政工程,2006(5):69- 71.