高轻型锚定板挡土墙病害分析与整治措施探讨

廖继彪 赵碧岑 母慈悦

（湖南科技大学 土木工程学院， 湖南 湘潭 411201）

0 引言

我国是个多山的国家，地质条件复杂、工程类别多，在所有国土范围内，山区和丘陵占据超70%，考虑到减少占地、降低投资的需求，在进行山区公路设计中，就需要考虑到填挖平衡的基本需求，从而利用支档结构来实现路堑边坡和填方路堤的稳定性要求，支挡结构是山区路基工程中不可缺少的一种岩土工程治理措施[1]。

本文对高轻型锚定板挡土墙结构特点与适用条件、病害分析与整治等方面进行了系统的文献的梳理与总结，可为研究人员后续开发研究更多安全可靠、经济合理、技术先进的高轻型支挡结构提供一定的参考与理论依据。

1 结构特点与适用条件

1.1 高轻型锚定板挡土墙结构特点

1）肋柱采用桩基

传统的锚定板挡土墙采用条形基础杯座基础，基础埋深浅，存在因基础下沉引起肋柱竖直位移大的问题，而且肋柱高度越大临时支撑的难度也越大。针对高轻的锚定板挡土墙，其对应的肋柱选择的是桩基础，将坚硬的基岩或者土层作为其持力层，这样就可以降低下沉的问题，同时也可以加深自身的稳定性，满足施工的优化处理。

2）肋柱现浇

选择高轻型锚定板挡土墙肋柱，其浇筑是与桩基础一起进行整体现浇，这样就可以有效规避其吊装开裂的问题发生，同时也可以避免起重能力的限制，同时也需要考虑到临时支撑的使用，实现施工工序的优化处理。

3）用预应力钢绞线代替钢筋作为拉杆材料

相对于普通钢筋而言，高强度钢绞线抗拉能力更强，施工更加的方便。

4）能够实现高轻型

通过采用新材料和新的施工方法，锚定板结构也能够实现高轻型，如云南水麻高速公路第25合同吉利段K117+450～+600工点，最大的锚定板挡土墙高度达到13.8m，在实际的运营后，拥有良好的状态与效果。

5）可与锚杆、预应力锚索、预应力锚管联合使用

根据实际需要，结合现场条件，可以将锚定板挡土墙设计成锚定板与锚杆、锚定板与预应力锚索、锚定板与预应力锚管联合使用的挡土墙。上层拉杆利用锚定板锚固在新填土中，下层拉杆采用锚杆、预应力锚索、预应力锚管锚固在原有边坡内，从而充分发挥锚定板和锚杆、预应力锚索、预应力锚管各自的优越性，有利于锚定板肋柱的自稳，有助于实现锚定板挡土墙的高轻型。

1.2 高轻型锚定板挡土墙结构适用条件

（1）高轻型锚定板挡土墙适用于填方高度 12.0～15.0m的路堤支挡；处于8.0～12.0m的填方高度可以比肩普通挡土墙；处于15.0～24.0m的填方高度，可以比肩桥梁有可比性。

（2）由于锚定板上的拉杆需要一定的埋置长度，因此要求墙后的填土空间要尽量大，以使锚定板能提供足够的抗拔力，墙后的填土空间宜在墙高的0.8倍宽度以上。

（3）从技术经济分析，其本身并不适合康华结构，主要是因为滑坡地段的影响，另外，对于存在严重腐蚀以及VII度以上的地震区，都不宜使用。

2 病害分析与整治

2.1 高轻型锚定板挡土墙病害分析

1.局部破坏

1）预应力锚索破坏

（1）受拉破坏

锚索拉力大于材料本身极限抗拉强度，使其发生强度破坏。出现这一情况可能与预应力锚索本身存在的缺陷有关，或者是张拉过程中个别束预应力锚索受集中力造成的。

（2）受剪破坏

这种破坏可能发生在施工过程中，又可能发生在使用过程中。如果发生在施工过程中，极有可能出现在预应力锚索张拉过程中，预应力锚索发生瞬间断裂，并被拔出，及易伤害到施工人员；如果发生在使用过程中，其断裂位置一般在薄弱处，这种破坏只有通过锚索拉力的动态长期监测确定，表现形式为锚索拉力持续增大到某一峰值后，突然减少到零，可以用较小的力将预应力锚索拔出。

2）肋柱破坏

（1）受剪破坏

高大锚定板挡土墙采用小桩基础，肋柱在锁口位置受到较大的剪力，当锁口处存在截面时，有可能发生破坏。这种破坏可能是设计时肋柱截面尺寸太小或者截面配筋不足造成的，也可能是施工过程中，肋柱混凝土的强度没有达到设计要求或者悬臂填土过高造成的。

（2）受弯破坏

肋柱某一截面所受弯矩过大而发生破坏，主要原因有以下几个方面：

①设计时肋柱截面尺寸太小或配筋太少，施工中没有按设计要求进行肋柱配筋；

②施工中悬臂填土过高，没有及时张拉锚索；

3）挡土板破坏

（1）受弯破坏

①设计上，存在截面配筋不足、混凝土强度偏低以及挡土板截面尺寸过小的问题，这样最终就会导致某一个板截面弯矩要明显超过抗弯强度；

②施工上，为了降低板的抗弯强度，可以考虑到利用人工的方式来减少板的盆景、降低混凝土标号以及适当减少板截面尺寸。

（2）受剪破坏

①设计上，存在截面配筋不足、混凝土强度偏低以及挡土板截面尺寸过小的问题，这样最终就会导致某一个板截面弯矩要明显超过抗弯强度；

②施工上，为了降低板的抗弯强度，可以考虑到利用人工的方式来减少板的盆景、降低混凝土标号以及适当减少板截面尺寸。

4）土体破坏

（1）桩前土体破坏

①设计上由于肋柱锚固段太短、刚度太小，在填土压力作用下肋柱产生较大变形，使肋柱前的土体被动破坏；

②施工中人为破坏降低了肋柱前土体的强度，例如，肋柱前土体被挖掉、受水浸泡；

（2）挡土板底土体破坏

①挡土板的尺寸一般都比较小，直接与土体接触，使土体受集中力作用而破坏；

②施工造成板下土体强度降低而破坏。

2.整体破坏

1）整体沉陷

主要由于勘察资料不足或设计不当，使高轻型锚定板挡土墙整体作用在软弱地基上，在填土压力和地下水作用下，软弱地基发生沉陷，导致高轻型锚定板挡土墙整体下沉。

2）整体滑动

由于勘察资料不足或设计不当，使高轻型锚定板挡土墙坐落在不稳定的边坡上，或者由于其他原因导致坡体滑动，造成高轻型锚定板挡土墙整体滑动破坏。

2.2 高轻型锚定板挡土墙缺陷病害的整治措施

1.预应力锚索缺陷病害加固

1）利用预应力锚索实现结构补强加固

当原本的边坡以及锚定板后填土拥有良好的锚固条件，并且也容易进行锚索钻孔处理，同时已经损坏的预应力锚索也没有引发其余的结构性能损坏的问题，那么就可以采用这一种方式来进行处理。

针对地下水浸泡或者填土之中的地表水，进而降低下滑力与土体强度的，这样就会引起预应力受拉破坏等问题，这个时候就可以考虑到利用锚杆或者是锚索来进行补强，并且适当添加倾斜排水孔，从而确保其内部的水完全排除。

2）采用减小原有高轻型错定板挡土墙受力的方法进行加固

（1）增设桩的方法

如果支档作用力要求较大，基于地质条件、地形条件以及变形体对应的空间条件，就可以在锚定板肋柱之间添加新桩。但是需要注意锚定板肋柱前的添加，同时要规避在开挖过程中导致其前面土体的强度受到影响。度。

（2）采用注浆加固措施

如果支档作用力偏小，并且还能够发挥原本预应力锚索的作用，亦或是需要更大的加固面积，那么在加固中就可以考虑到钢花管注浆的模式。

2.肋柱缺陷加固

1）对抗剪能力不足或者肋柱抗弯不足的加固方法

（1）采用增加预应力锚索或锚杆的方法进行结构补强加固。

对于肋柱缺损较小且有施工条件的，可在肋柱上采用增加预应力锚索或锚杆的方法进行加固。

（2）对肋柱柱身进行结构补强加固

如果肋柱柱身的混凝土强度未能满足实际要求，亦或是存在不缺受力钢筋方面的缺陷，就可以考虑到柱身缝侧进行钻孔处理，并且利用钢轨高压注浆的方式来实现补强加固处理。

（3）结构减荷加固

如果原本的结构补强技术无法与设计要求相互的匹配，则需要考虑到减荷加固。

2）对肋柱顶位移超限的加固方法

在限位移过大时，可采用在助柱上增加预应力错索的措施进行加固，预应力锚索要尽量往肋柱顶布置。

3.挡土板的缺损病害加固

1）对于已出现变形裂缝但未发生破坏的病害,可采用下面的加固形式：

（1）增加排水措施,提高挡土板山侧土体强度的方法进行加固；

由于挡土板山侧岩土体的含水量大，如果排水不畅，会使土压力增大导致挡土板变形，可采用仰斜排水孔、截排水隧洞等措施进行处理。

（2）利用肋柱间注浆加固的措施

对挡土板山侧的岩土体进行注浆加固，提高岩土体强度。

2）对于已经破坏的病害，可采用下面的措施：

当有少出挡土墙破坏病害的出现，则可以考虑到肋柱外侧挂挡土板，然后对应的进行锚定加固处理。对于大面积破坏的现象，则需要在进行加固处理之后再进行使用，对应的操作中，可以考虑到预应力锚索抗滑桩加固处理。

4.土体病害加固

1）肋柱地基存在竖向承载力不足的问题

（1）在实际的加固中，可以考虑到肋柱柱身注浆的模式

①针对肋柱柱身钢筋间隙，可以通过垂直打孔的方式，一直达到肋柱底下一定的深度，然后，利用高压注浆的方式，就可以针对肋柱底实施压力注浆；

②在肋柱底以上注浆需要达到孔口溢浆即可。

（2）在肋柱底四周进行注浆加固

考虑到造价成本偏高，因此对于这一种方法使用的很少。

基于土体承载能力偏弱的问题，选择斜向钢花管注浆，通过注浆加固底部土体，就可以实现土体强度的根本性提升。

2）肋柱的侧向地基承载力不足的加固

（1）当柱身的侧向位移较大，为了限制其位移，可以采用预应力锚索的处理方式；

（2）当然，为了提升其车厢的承载力，也可以考虑到选择注浆加固处理。

5.连接破坏的加固

1）增加预应力锚索的方法进行加固

如果锚固的实际条件良好，在加固操作中就可以直接选择预应力锚索。

2）增加预应力锚索桩的方法进行加固

如果支档作用力的需求较大，可以考虑到增加桩的方式。在设计中，需要结合实际的空间分布情况，从而考虑到在原肋柱中间位置添加。

3）采用其他方法进行加固

当所提供的支档作用力较小，加固就可以选择预应力钢筋锚杆或者是注浆的方式进行处理。

6.整体破坏的加固

应根据地形地质条件、勘探资料重新设计计算，一般可采用高轻型预应力锚索桩板墙加固，要求桩底进人弱风化岩体的深度不小于6.0m，同时对下卧软弱层或滑带进行注浆加固，确保整个坡体的整体稳定。

3 结论

1）高轻型锚定板挡土墙的应用研究在国内处于刚刚起步状态，目前对于高轻型锚定板挡土墙研究还未见广泛报道。高轻型锚定板挡土墙的设计计算理论、施工工艺与传统的锚定板挡土墙相比存在许多不同，应用和研究都存在较大的问题。

2）高轻型锚定板挡土墙结构具有肋柱采用整体现浇、肋柱采用桩基础、采用预应力钢绞线代替钢筋作为拉杆材料、能够实现高轻型和可实现与锚杆/预应力锚索/预应力锚管联合使用等特点，但由于这种轻型支挡结构肋柱采用桩基础，从技术经济对比来看它不适合用作抗滑结构，在滑坡地段不宜使用，特备注意在浸水条件下慎重使用。

3）高轻型锚定板挡土墙是由预应力锚索、肋柱、挡土板、填土、肋柱锚固段共同作用的结构体系，结构之间作用复杂，设计、施工不当或者选型不当就会出现局部和整体破坏等病害问题。