悬锚式挡土墙结构设计与稳定性分析

邹方舟

（上海工程勘察设计有限公司 200120）

悬锚式挡土墙结构设计与稳定性分析

邹方舟

（上海工程勘察设计有限公司 200120）

悬锚式挡土墙是社会上新兴的一种组合式支挡结构，具有一定的经济性与稳定性。本文主要以悬锚式挡土墙作为研究对象，以精确的分析结果为依托，对悬锚式挡土墙的稳定性与结构设计进行了深入性探究，给出了无限条分析法与专业的拉杆设计方式。本文归纳的设计方法与计算结果具有一定的借鉴意义与应用价值，有效促进了悬锚式挡土墙的发展与应用。

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采用专业性手法稳固一些无法维持自身稳定性的土体，从根本上保障路基的安全性，是当前建筑施工队伍亟待解决的重要课题。一般情况下，墙身自重是传统重力式挡土墙维持自身稳定性的关键性因素，所以，若墙身占地多、施工量大、断面大，那么将无法将材料的强度与优越性发挥出来，同时也具有难以实现工程机械化、数字化等弊端。悬锚式挡土墙是社会上新兴的一种组合式支挡结构，结合悬臂式挡土墙和锚定板技术的特点与优势，组合而成一种现代化的、轻型的、稳定性较强的支挡结构，由填料、拉杆、锚定板以及钢筋混凝土墙身（涵盖底板与立臂两个部分）共同构成。悬锚式挡土墙具有约束墙身的作用，从某种程度上来看，不仅能够增加墙身的整体高度，亦减少了悬臂根部的弯矩，对地基本身的承载力也没有有太高的要求，从而有效提高了墙体结构及内部的稳定性。

一、工程概况

本文主要以西安曲江新区为实例，据调查，因为场地曾被大量取土，造成A区及场地西侧形成一个“矩形”深坑，深度大致为15m，于上世纪90年代后期开始回填，据调查，地貌以黄土梁洼为主要单元，地面高程在 430.41m——453.90m之间。按照室内土工、现场观察、井探及钻探等试验结果，发现内地层主要由古土壤、残积黄土、古土壤以及杂填土构成。根据物理力学性质、野外特征及地质年代，我们可将其划分为六个不同的地质单元层，具体如下：

（2）黄土。具有针状孔隙，外表为浅黄色，呈软塑状态，土质中含有少量的钙质结核；

（3）古土壤。具有针状孔隙，外表为棕红色，呈软塑状态，土质中含有少量的钙质结核与白色钙质条纹；

（4）黄土。呈可塑状态，外表多数为黄褐色与浅黄色，内里含有蜗牛壳；

（5）古土壤。呈现出明显的硬塑状态，具有针状孔隙，外表为棕红色，土质中含有少量的钙质结核与白色钙质条纹；

（6）黄土。呈可塑状态，外表多数为黄褐色与浅黄色，内里含有蜗牛壳。

二、悬锚式挡土墙设计

（一）室内土工试验

将现场土作为本次试验的主要填料，分别以9.4:0.6灰土及1:9灰土为比例，进行了专业性的物理性质试验与力学试验，得出精确的土工参数，为后续质量控制和优化设计奠定基础。据实践，我们不难发现，选用比例为9.4:0.6的灰土，压实系数应大于0.97.然而这个数据并非是永久不变的，随着社会与经济的进步，灰土强度应继续提高。

（二）计算基本参数

那么，为什么吉奇和弗雷格都认为作为复合句的子句出现的语句是没有被断言的语句呢？原因在于，当我们说出或写出一个复合句时，受到断言的是整个复合句，而非其中的任何一个子句。以条件句为例，当我们使用条件句“如果p，那么q”时，得到断言的是这个条件句本身，而不是其中的子句“p”或“q”。事实上，使用条件句的人虽然在断言整个条件句是真的，但多半却并不知道其子句的真假。例如，当某人断言“如果中国队获胜，那么巴西队将被淘汰”时，他并不知道中国队会不会胜，也不知道巴西队会不会被淘汰，因此很自然地，他既没有断言“中国队获胜”，也没有断言“巴西队被淘汰”。

本次设计以“L”型悬锚式挡土墙为主，挡土墙埋深为1.8m，肋宽0.8m,伏壁肋净距5m，底板厚度设置为0.5m，底板总长（包括墙踵拖板、基础拖板与墙趾台阶）为4m，墙身宽度为0.4m，墙体高度为12m。

结合丰富的建设经验，我们可假设别墅内每层楼的荷载为15KN/m2，通过试验，将灰土重度为9.4:0.6的 γ设置为18kN/m³。结合工程实际特点及不确定性特征，参照内摩擦角Φ=35°、灰土内聚力为c=40kPa这组数据进行设计。

（三）锚定板拉杆轴心受拉承载力设计值计算

据计算，灰土重度取值为 γ = 20. 5 kN/m3 ，运用无限条分析法得出土坡稳定系数高达1.148；滑移半径为79m；破坏面弦线角α = 62°，与当前国际通行的《建筑边坡工程技术规范》中的要求不符，因而，应增加整体结构的稳定性能。

本工程采用锚定板扶壁式挡土墙，为加强其稳定性，挡土墙后设置了5道锚定板，顶部与第一道锚定板相距2.5m，其余水平间距统一设置为2m，竖直间距则为2m。锚定板厚度为0.3m，长度与宽度均为0.35m。

通过开展大量的实践工作，我们不难发现，在墙体中，土钉具有明显的应力松弛效应，因此，在设计阶段，应综合性考虑应力松弛特征所具有的安全性能。

三、稳定性分析

从专业的角度来看，相比于其他结构，悬锚式挡土墙的整体安全性及内部平衡性较强，通过计算钢筋、墙体及拉杆的尺寸及位置，对其进行布局，要求墙体内部及外部均保持稳定状态。

悬锚式挡土墙具有承受移动摩擦力、结构自重产生反力及外部土压力等作用。为了保障结构的安全性，应平衡墙体内部、外部各部件之间的关系，保证整体结构稳定、平衡，避免发生倾覆及滑动等现象。

（一）悬锚式挡土墙破坏形式

一般而言，悬锚式挡土墙具有下述三种常规的破坏形式，即为：①局部破坏。由于外部受力等因素，导致悬锚体系局部遭受破坏，譬如说：锚固处的剪切破坏、墙体断裂及锚定板损坏等；②整体结构失去稳定性。因为墙体下卧软土层遭受破坏，地面下滑过程中会向外推移，导致整个结构下滑，从而破坏土体；③悬锚式挡土墙的倾覆破坏及滑动。当土体出现滑裂面时，整个墙体将会沿着底板向前倾覆或向外推移，从而造成墙体倾覆破坏或滑动。

（二）土坡稳定性分析的无限条分法

分析突破稳定性的主要方式有：折线破裂面法、Kranz法、圆弧滑面法及平面滑裂面法等。本文在分析悬锚式挡土墙稳定性实验中，主要采用了无限条分法，假设破坏面已经超过坡脚，突破的破坏滑动面呈柱面或圆弧面，两端抗滑力则不在具体的设计范畴之内，如出现这种情况，可采用常规的平面应变方式进行处理；土坡滑动是整体移动的过程，并不会影响土坡整体的稳定性与安全性。

四、结语

现阶段，在挡土墙的修建与设计环节，确保墙体的稳定性可以说是保证整个工程结构安全性的关键性因素，因而施工队伍应给予其高度关注。本文主要以西安曲江新区作为研究对象，以精确的分析结果为依托，对悬锚式挡土墙的稳定性与结构设计进行了深入性探究，给出了无限条分法与专业的拉杆设计方式。通过实践，我们不难发现，本文归纳的设计方法与计算结果相对较为精准，从某种程度上来说，具有一定的借鉴意义与应用价值，希望能够为相关工程带来有益的、正面的帮助，从而促进悬锚式挡土墙的可持续发展，将其大范围的应用于各类施工项目之中，为我国路面修建工作作出巨大的贡献。

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1007–6344（2015）01–0184–01