锚杆挡墙在填方路基中的应用

张志超　孟朋超　徐永

摘要：锚杆挡墙作为新形式挡墙，具有很大的优势。自重轻，要求基底承载力较小;抗滑稳定性和抗倾覆稳定性更强;挡墙高度更高;肋柱、档板采用预制，施工质量更易控制。同时锚杆挡墙也具有一定的劣势，施工工艺较复杂;测量精度要求高，锚杆钻孔，注浆要求较高;预制肋柱、预制档板需要吊装;土工格栅分层铺筑，增加施工难度，影响施工进度。但在山区公路中，锚杆挡墙在挡墙高度上、安全性上、环境保护上优越于传统的重力式挡墙，值得推广。

Abstract： As a new form of retaining wall， the anchor retaining wall has great advantages. The self-weight is light， the base bearing capacity required is small; the anti-sliding stability and anti-overturning stability are stronger; the retaining wall height is higher; the ribs and baffles are prefabricated， and the construction quality is easier to control. At the same time， the anchor retaining wall also has certain disadvantages： the construction process is more complicated; the measurement accuracy is high， the bolt drilling and the grouting requirements are high; the prefabricated ribs and the prefabricated baffles need to be hoisted; the geogrid is layered and paved， which increases construction difficulty and affects construction progress. However， in the mountain roads， the anchor retaining wall is superior to the traditional gravity retaining wall in the height， safety and environmental protection， so it is worth promoting.

关键词：锚杆挡墙;土工格栅;肋柱;档板;拉杆

Key words： anchor retaining wall;geogrid;rib column;baffle;tie rod

中图分类号：U416.14                                     文献标识码：A                                  文章編号：1006-4311（2019）33-0245-04

0  引言

挡土墙是公路建设中广泛使用的一种支挡防护构造物。随着公路建设事业的发展，特别是高等级公路的快速发展，常规的重力式挡土墙已经不能满足工程建设的需求，新形式的挡土墙日趋增多，且应用范围日渐扩大。不仅应用于公路、铁路、市政道路建设，同时应用于港口、机场、山体滑坡和泥石流等领域。

目前，挡土墙主要包括重力式、半重力式、加筋土、悬臂式、扶壁式、嵌岩桩板式、锚杆和锚定板挡土墙。

本文介绍了锚杆挡墙在填方路基中的应用实例。

1  项目概况

1.1 工点概述

柬埔寨NR.55号公路位于柬埔寨西部菩萨省境内，是连接柬埔寨国家主干线5号公路至柬泰边境的次干线，是菩萨省最主要的干线公路之一，设计等级为三级公路。K146+000～K146+060段位于豆蔻山脉原始森林山岭区，地面横坡较陡，右侧山坡底部为自然冲沟。路基设计最大中心填高9.67m，右侧路肩处填高约16m，边坡自然放坡至沟底约56m。

1.2 工程地质概况

1.2.1 地形地貌

本地区为丘陵地貌，地形起伏明显。

1.2.2 岩土工程地质特征

结合地面调绘与勘探结果，地层揭露如表1。

1.2.3 水文地质

雨季含风化裂隙水，接受大气降水补给，以下渗方式排泄。坡体影响范围内没有地表水体分布，坡体水文地质条件较简单，勘察期间未见稳定水位。

1.2.4 地质构造

岩层结构面逆坡体方向倾斜，倾角约8°，裂隙发育。

2  定义

锚杆挡土墙由钢筋混凝土柱、板和锚杆组成，依靠锚固在岩土层内的锚杆的拉力以承受土体侧压力的挡土墙。

3  方案介绍

3.1 锚杆

第一、二排锚杆采用Φ32普通螺纹钢，其余排锚杆采用Φ32精轧螺纹钢，锚杆布置为顺路向间距2.0m，竖向间距2.0m，锚孔直径？覫130mm，倾角0°。采用M30水泥浆以 0.5～0.6MPa的压力压注灌浆。锚杆与拉杆采用专用连接器联结。

3.2 拉杆

第一、二排拉杆采用Φ32普通螺纹钢，其余拉杆采用Φ32精轧螺纹钢，拉杆布置为顺路向间距2.0m，竖向间距2.0m，最底排拉杆距基础顶面1m。与锚杆采用专用链接器相连，用螺母固定在肋柱外侧，拉杆槽反开挖施工。

3.3 肋柱

肋柱采用C30预制混凝土，T型截面，预留拉杆孔。两级肋柱时，上下墙体间设置2m宽平台，并设置2%的横坡，采用15cm 厚C15现浇混凝土封闭。肋柱顶预留接茬钢筋与压梁连接。压梁采用C25现浇混凝土。

3.4 钢筋混凝土档板

挡土墙档板采用C30预制混凝土矩形板，厚度30cm，截面尺寸：99×178、49×178。档板预制时预留D=5cm泄水孔。泄水孔间距1×2m。档板内侧设置50cm厚碎石反滤层。

3.5 挡墙基础

挡土墙采用条形基础，C25现浇混凝土。水平设置，截面尺寸：200×200cm。

3.6 开挖台阶

边坡分层开挖台阶，台阶高度100cm。

3.7 土工格栅

两层拉杆之间采用三层土工格栅加筋填筑，土工格栅间距上下拉杆0.5m，自由端锚固，外侧反包，反包长度不小于 200cm， 反包格栅与平铺格栅间采用Φ10圆钢连接。

4  锚杆挡墙设计计算

4.1 土压力计算

附加均布荷载的主动土压力如图1。

计算参数如表2。

4.1.1 库伦理论主动土压力系数Ka

根据公式：

计算库伦理论主动土压力系数：Ka=0.139

4.1.2 附加均布荷载q换算为等代均布土层厚度h0

根据公式：

计算附加均布荷载q换算为等代均布土层厚度：

h0=0.417m。

4.1.3 附加均布荷载的主动土压力E

根据主动土压力公式：

计算主动土压力：E=449.27kN

Eah=Ecos？啄=410.43kN

E'ah=Eahβ2=410.43kN（β2=1.0）

填方锚杆挡墙的侧压力，可近似按照库伦理论取为三角形分布如图2。

4.2 锚杆所受轴心拉力计算

锚杆布置为顺路向间距2.0m，竖向间距2.0m。

经计算每层锚杆所受轴心拉力如表3。

4.3 锚杆的有效锚固长度计算

根据公式：计算锚杆的有效锚杆长度（见表4）。

γp=2.5（安全系数）;D=0.13m（钻孔直径）;τi=150kPa（砂浆与岩层极限抗剪强度）。

通过对锚杆有效锚固长度的取整和进一步的修改，锚杆挡墙的有效锚固长度表5。

4.4 砂浆与岩体的黏结力验算

根据公式：Nk=LaπDτi/γp

计算砂浆与岩体的粘结力如表6。

4.5 锚杆截面积计算

根据公式γ0γQ1Nk≤fsdAs/γR计算钢筋的截面积：As≥6.23×10-4（γ0=1，γQ1=1.4，Nk=244.92kN，γR=1.4，fsd=770MPa（精轧螺纹钢））

锚杆钢筋直径：D≥2×=0.0282m=28.2mm

因此锚杆钢筋采用D=32mm精轧螺纹钢筋，满足设计要求。

4.6 锚杆与水泥砂浆黏结力验算

采用M30水泥砂浆。

根据公式La≥计算锚杆与水泥砂浆黏聚力如表7。

4.7 肋柱基础底面的地基承载力验算

根据公式Pmax=Nd/A、Nd=ΥQ1∑Rntan（β-α）+ ΥGG1计算：

本工点肋柱基础采用C25现浇混凝土杯座式基础，中间预留凹槽，凹槽深度150cm;肋柱采用C30预制混凝土，T形截面，高度16m，肋柱截面尺寸如图3。

Nd=ΥQ1∑Rntan（β-α）+ΥGG1

=1*∑Rntan（0-0）+1*26*（2*2*2+0.27*16）

=320.32kN.

Pmax=Nd/A=320.32kN/4m2=80.08kN/m2<600

满足设计要求。

4.8 锚杆钢垫板的面积验算

钢垫板尺寸140*140*24mm，平垫板，材質为Q235，具体尺寸如图4。

根据公式：γ0γQ1Nk≤1.3βcfcdA1;βc=

计算局部承压底面积：Ab=0.1764m2;钢垫板面积：A1=0.0196m2

βc==3

1*1.4*205.2 ≤1.3*3*13800*0.0196

287.28﹤1054.872;满足设计要求。

4.9 锚杆挡墙受力计算结果如表8

5  治理效果

本工点在2017年12月底施工完成，到目前为止，经历了该地区20年以来最大的雨季，目前挡墙未发生变形，路面完好，达到了预期的效果。

6  结束语

①锚杆挡墙充分发挥锚杆的优点，提高了挡墙的抗滑稳定性和抗倾覆稳定性。②锚杆挡墙作为轻型挡墙，降低了其对地基承载力的要求。③安全性较传统的重力式挡墙更高，尤其是在陡坡路段和高填方路段，更能发挥其优越性。④采用预制肋柱式锚杆挡墙，工程质量更易控制。⑤施工工序较繁琐，施工工艺较高，对锚杆钻孔、注浆要求较高。综上所述，通过实践证明，锚杆挡墙作为新型的挡墙，在工程应用中存在很大的优越性，值得推广。

参考文献：

[1]JTG D30-2015，公路路基设计规范[S].

[2]公路挡土墙设计与施工技术细则[S].

[3]GB 50330-2013，建筑边坡工程技术规范[S].