重力式挡墙与锚杆挡墙在边坡支护中的运用分析

（福建云帆建设工程有限公司，福建 福州 350000）

0 引言

无论是城乡建设还是城镇建设都不可避免地而会遇到复杂的地貌，通常要进行找平，经常需要挖壑填壑，不可避免地要进行边坡支护，当支撑高度不是很高时，重力式挡墙与锚杆挡墙其特殊的特性而被广泛使用。但是，在某些特殊的地质条件下，使用单一形式的支撑有时不仅不安全，而且也不经济。因此，根据不同的边坡形式和特点，有必要对挡土墙的设计进行优化，确定最佳的支护设计方案，本文将重力式挡墙和锚杆挡墙的优缺点充分结合在一起，简要介绍了重力式挡墙和锚杆挡墙，采取重力式挡墙与锚杆挡墙共同在边坡进行支护的方式，以期对提升边坡支护的质量有所帮助。

1 依据挡墙结构选择支护方法

挡墙设计的选择原则如下：（1）挡土墙的用途、高度和重要性；（2）施工的地形和地质条件；（3）尝试使用当地材料并使措施适应当地情况；（4）安全性和经济性。因此，在边坡支护工程中，有必要对边坡的不同特性进行优化和比较，以确定可以确保安全，节省投资的支护方案。

1.1 重力式挡墙

重力挡土墙是指依靠墙体自身重量承受土壤侧向压力的挡土墙，重力挡土墙可以用块石、片石砌筑，也可以用毛石混凝土浇筑。重力式挡土墙通常用简单的梯形制成，它具有就地取材、施工方便的优点，具有良好的经济效益：重力式挡土墙依靠自重平衡稳定，体积大，重量大，在软土地基上的施工常常受其承载力的限制，如果挡土墙很高，耗费大量材料且不经济，当地基良好时，墙体整体高度不高，并且当地还可以买到石料时，应首先选择重力挡土墙。

1.2 锚杆挡墙

锚杆式挡墙是一种轻质挡土墙，由钢筋混凝土板和锚杆组成。它取决于锚杆在岩石和土壤中的锚的水平张力，以承受土壤的侧向压力；此类挡土墙适用于壁高较大，缺少石块或基坑开挖困难的区域。为了方便柱子和挡板的安装，主要采用垂直墙，每根柱子的间距应根据高度而定，布置间距2.5∽2.5m，一般情况下，锚杆水平向下倾斜10°～45°。锚杆的长度尽可能短，在岩石层中固定段的有效长度通常不小于4 m，在稳定土层中固定段的有效长度通常有9∽10 m，锚孔内填充膨胀水泥砂浆，锚孔与墙体之间的锚固段用沥青包裹，以防锈蚀；当挡土墙高度过大分级设置时，每层的高度不应大于6m，且两层之间必须预留1～2m 的平台，以方便施工和安全操作；锚固挡土墙由于其占地面积小，结构灵活，变形小，安全性高而被广泛使用。

2 工程实例

2.1 项目概况

工程地点位于福州市闽清县云龙乡，山体的整体坡度约为22°～32°，因修建汇森宝新型非标定制家装生产线项目，需对场地内部超出场地整平标高的部分开挖整平，形成多段挖填方边坡。

2.2 地质条件

场地地层较为简单，根据岩土工程勘察报告，场地岩土体自上而下可分为：

①杂填土：灰黄、杂色，稍湿，呈松散状态，主要由粘性土组成，含少量砂、碎石及建筑垃圾等，欠固结，硬物质粒径约为3-8cm，含量约为5-10%，堆填时间约2年。

②粉质粘土：浅黄色，湿，呈可塑状态，主要成分以粘性土为主，物质组分均匀性差，局部含有机质组分，含粘土结核、铁锰质等，刀切面光滑，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。

③全风化凝灰岩：灰黄色，凝灰结构，块状构造，主要矿物成份为石英、长石及火山碎屑物等，岩石风化强烈，岩芯呈散体状，浸水易软化。岩体完整程度为极破碎，岩石坚硬程度等级为极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级。该层无洞穴、临空面及软弱岩层。

④砂土状强风化凝灰岩：灰白色、灰黄色，凝灰结构，块状构造，主要矿物成份为石英、长石及火山碎屑物等，岩石、矿物质已基本完全风化，风化强烈，岩芯呈砂土状，浸水易软化。岩体完整程度为极破碎，岩石坚硬程度等级为极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级。

⑤碎块状强风化凝灰岩：灰白色、灰黄色，组织结构大部分破坏，主要成份为石英、长石及火山碎屑物等，矿物成分已显著变化，节理裂隙极发育，凝灰结构，块状构造，岩芯多呈碎块状，岩石完整程度属极破碎，为软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级。

⑥中风化凝灰岩：灰白色，褐黄色，凝灰结构，块状构造，风化程度中等，矿物成份以石英、长石、云母为主。节理、裂隙较发育，岩芯呈短柱～长柱状，锤击声脆，不易击开。RQD 为45～70，岩体完整程度为较完整～较破碎，为较硬岩，岩体基本质量等级为Ⅲ～Ⅳ级。

2.3 支挡方案的优化选择

根据场地的室外标高及现场的实际情况，可将改项目的边坡分成东面和南面两段。其中东面为修建村道已开挖出的高边坡，高度在15～20m 范围内，坡度在30°左右，且坡度后期设计为道路，改段的地质为砂土状强风化凝灰岩和碎块状强风化凝灰岩。南面段为填方区，边坡高度在8～12m 范围内，如果采用放坡方式则需要占用大量建筑用地。根据各类挡墙的优缺点及现场实际情况，在最优的经济组合下东面采用锚杆式挡土墙，南面采用片石混凝土重力式挡墙结合放坡的支护形式。

3 锚杆挡墙施工的质量控制

3.1 易出现的质量问题

锚杆式挡土墙是一种结构简单、受力特殊的支护形式，在施工中容易发生预制构件质量不合格、锚杆强度不足、与肋柱连接不牢，施工工艺不当等质量问题，严重情况下可造成挡土墙功能失效。

3.2 原因分析

锚固式挡土墙所选用的材料不合格，特别是对锚杆、水泥品种的选择不符合设计要求，结果造成锚杆强度不足、水泥性能不当，无法保证施工质量。在进行锚杆式挡土墙预制构件施工时，由于制作工艺不当，使预制构件的质量不符合要求。在进行锚固式挡土墙安装施工时，对各施工工艺把关不严，施工方法不对、其他工序不合格等，也会造成挡土墙工程施工失败[1]。

3.3 预防措施

选择性能良好的材料，确保组成材料满足设计要求。锚杆式挡土墙所用的材料，主要包括：砂浆、混凝土和钢筋等，在确定选用的材料时，除注意满足设计标准的要求另外还须注意以下几方面。锚杆直径须符合设计要求，为方便与肋柱进行连接，端杆部分应按规定要求套丝，并配以相应的螺帽、垫片，必要时也可用钢丝束进行预应力锚固。锚杆必须采取防锈措施，如镀锌、刷防锈漆、沥青麻丝、沥青玻璃布等，有条件时也可在锚杆上套管，内径大于锚杆外径4～5mm，浇筑环氧树脂封闭保护。锚杆焊接应采用对焊。灌注锚孔所用的砂浆标号宜大于M3.0，配制水泥砂浆的水泥宜用硅酸盐膨胀水泥或自应力水泥，以防止产生收缩。尽量采用搅拌机搅拌，以保证砂浆具有较高的可泵性和低泌浆性。砂浆用砂要过筛，砂浆需经过滤网倒入压浆泵。拉杆通常采用单根螺纹钢筋，直径不小于22mm，也不大于32mm。无肋柱式挡土墙拉杆直径不小于16mm。肋柱上应预留孔道，并相对应，孔道直径应大于螺栓端杆直径以便肋柱、拉杆的连接，连接处的缝隙可用沥青砂浆和沥青麻筋堵塞，所有拉杆必须做好防锈处理。采用正确的施工法，严格控制预制构件质量，锚杆式挡土墙的构件预制时施工过程中的主要工作。场地设置的规模和配备应结合实际情况根据工程数量大小以及构件类型而定，对于面板等小型构件，为保证预制质量和加快周转速度，可参考以下方法施工。固定胎盘，用混凝土做成底模，表面原浆须压光，并刷以隔离剂，也可用塑料薄膜做隔离层，用定型模板做侧面模板。采用翻转模板时将定型构件模板安装在翻转架上临时固定，采用低流动性混凝土进行浇筑，捣实后立即将模板翻身倒在坚实平整的铺砂地面上快速脱模和养护。这种方法宜用于混凝土体积在 0.3m 以内、宽在60cm 以内、长度在 4.0m 以内的构件，但面板外观质量要求较高时，不宜采用翻转模板预制。配套的钢模板可采用大批量定型生产的各种预制构件的模板，也可以采用钢木混合制作的模板。模板应具有足够的强度和刚度，构件表面应平整，外形轮廓清晰，线条顺直，不得有露筋弯曲，掉角啃边，各部尺寸应符合要求。当构件尺寸较大时，应设置钢筋吊环，以便搬运和起吊安装。

4 片石混凝土的施工质量控制

4.1 易出现的质量问题

片石混凝土挡墙比容易片石掺量难以控制，片石粒径不规则、强度偏差大、洁净度难以保障。易产生温度变形，产生裂缝等，影响结构安全和正常使用。

4.2 原因分析

首先，必须将杂物的数量控制在允许的范围内，这需要施工单位的质量意识和自律意识支撑，监理人员的责任心以及对过程进行监控的能力。无论是施工现场的加工还是购得的石料，不是太大就是太小，太大容易产生重叠、间隙、振动不密，太小不能起到片石混凝土的作用。所加石料的抗压强度或混凝土强度不低于30MPa，石料质量有一定偏差，尤其是所购石料受母材、加工厂家等因素的影响很大。石料入模的方法基本上是使用挖掘机或铲车，容易混入土壤和其他杂质，这将对结构质量产生重大影响。

4.3 预防措施

4.3.1 材料控制

片石：石材必须坚硬，紧密，坚固耐用，没有裂纹、风化、夹层，并且必须清洗干净，不得留下其他杂物，抗压强度不得小于混凝土的强度30MPa，不能使用卵石和薄片。

4.3.2 混凝土片石填放控制

片石的强度等级不应小于30MPa；石料必须符合要求，最大尺寸不得大于结构最小尺寸的1/4，最小尺寸不得小于15 厘米；片石应均匀分布并牢固放置，片石间距应不小于15cm，以确保每块片石都包裹在混凝土中，片石与模板之间的净空应不小于25cm。上部杂物的上表面必须覆盖不少于25cm 的混凝土层；片石摆放过程中，注意片石不会损坏排气管的模型和PVC 防水。浇筑后初凝前，应在施工缝表面上插入少量片石，利于新旧混凝土面的粘结，片石的体积不得超过混凝土碎石总体积的25%。

4.3.3 片石混凝土浇筑控制

浇筑混凝土时，应在其底部浇筑约25cm 厚，避免片石直接接触混凝土垫层，且不应让片石与埋在混凝土中的钢筋或铁部件接触。采用分层、循序渐进的方式混凝土浇捣，前后使用三个振动棒，第一个在排放点，第二个在坡脚，第三个在中间，保证混凝土振捣密实，不留空隙。在浇筑过程中，必须控制时间间隔，并必须按照大约1：6 的自然斜率来控制混凝土的坡度，以保证混凝土不离析和密实，严格把握振动棒的插入点和振动的持续时间，避免遗漏。同时要确保混凝土的稳定性，在铺设混凝土浇捣的过程中，现场的专职人员必须根据规范对样品进行取样和制作测试块，另一方面，对现场每车的倒塌程度进行测量，测控频率应不小于每小时一小时，并记录下来。

4.3.4 片石混凝土的养护

每模混凝土浇筑完成后，混凝土表面必须覆盖塑料膜或保持湿润，新拌混凝土的水化热量相对较快，因此要覆盖塑料膜以保持水分并避免干缩裂缝。另外，根据室外温度变化及测温温差，随时调整覆盖草席厚度。待终凝后浇水养护，保护混凝土湿润，养护时间不少于14d。

5 结语

近年来，边坡和基坑的支护技术越来越先进，新的支护技术也层出不穷，边坡工程支护是具有较强专业性的综合系统工程。在工程实践中，施工人员要充分认识不同形式的支护的优缺点，优化边坡支护和设计，以达到最佳效果。而本文探讨的重力式挡墙与锚杆挡墙结合进行支护的设计不仅可以充分发挥其优势，而且降低了经济投入，提升了支护的安全性，进而提升了支护项目的整体质量，与此同时，它还可以为边坡和基础支护施工人员提供参考。