锚杆挡墙与锚喷结构在挖方边坡支护中的应用

摘 要：川西高原藏区地形地貌错综复杂，地理空间资源有限。城镇化危旧房改造时，不可避免地会局部开挖向坡要地来拓展城市空间，改变城市面貌。随之产生的挖方边坡，尤其高开挖边坡，其支护安全显得至关重要。本文以川西高原雅江县城北旧城改造新建高边坡支护工程为例，论述了高开挖边坡实施的可行性，并结合岩土体条件，阐述了锚杆挡墙与锚喷组合结构方案在治理中具体应用，实践表明治理效果良好，可作为类似项目永久性高开挖边坡工程支护的参考。

关键词：川西高原;挖方边坡;锚杆挡墙;锚喷

中图分类号：TU476;P642    文献标识码：A    文章编号：1003-5168（2021）27-0066-03

Abstract： The topography and geomorphology of Tibetan areas in the western Sichuan Plateau are complex， and the geographical space resources are limited. In the transformation of dangerous old houses in urbanization， it is inevitable to locally excavate the slopes to expand urban space and change urban appearance. For the excavation slope， especially the high excavation slope， its supporting safety is very important. In this paper， the feasibility of the implementation of high excavation slope is discussed by taking the new high slope support project in the north old city reconstruction of Yajiang County in the western Sichuan Plateau as an example. Combined with the geotechnical conditions， the specific application of the anchor retaining wall and the anchor-shotcrete composite structure scheme in the treatment is expounded. The practice shows that the treatment effect is good， which can be used as reference for the permanent high excavation slope engineering support of similar projects.

Keywords： western Sichuan plateau; excavation slope; anchor retaining wall; anchor spray

随着社会经济的发展和城镇化进程的日益加快，川西高原藏区旧城改造，城市空间拓展需求与地理资源承载现状不足的矛盾日益突出。建筑規划往往依据错综复杂的山地地形地貌，在生态环境保护、地质灾害避险前提下，项目选址时不可避免采用局部开挖方式向坡要地拓展用地空间，产生的永久边坡支护安全显得至关重要[1-3]，尤其对于超过20 m的土质或超过30 m的岩质类高边坡。现以川西高原雅江县城北旧城改造新建挖方高边坡典型段支护为例[4-5]，论述新建永久性高边坡的必要性与可行性，结合岩土体条件探讨支护对策与治理实施方案。根据边坡支护效果，总结经验，为同类挖方高边坡治理提供参考。

1 城市旧改功能区需求

1.1 区域地质环境

①地形上：该区域地处川西青藏高原东南麓，横断山脉中段，大雪山脉与沙鲁里山脉之间的山原地带。总体呈东西高，中间低，北部高，南部低的趋势。雅江县海拔为2 266 ～5 252 m，最大高差为2 986 m。

②地貌上：区域中部雅砻江及其支流两岸呈深切割中山、高山峡谷地貌，其余地区为剥蚀残丘地貌。

③地质与地质构造：区内地层以砂岩、板岩等三叠系地层广布，冰水沉积和冲积层为主的第四系地层和花岗岩、闪长岩等岩浆岩零星分布。地质构造上地处松潘-甘孜褶皱系巴颜喀拉印支冒地槽褶皱带雅江复向斜中段核心部位，鲜水河断裂带与理塘断裂带之间，断层带纵横交错，地震基本烈度为Ⅶ度，水平地震系数为0.15 g。

1.2 旧改区微地形地貌

旧改区位于县城北端入城段，雅砻江右岸。地形上位于河流基座阶地，阶面高程为2 620～2 660 m，见三级人工改造平台，高差大;场地微地貌单元属山前斜坡地貌（见图1）。

1.3 建筑规划需求

本次旧改区用地处于第二级平台的核心区域。针对入城门户处地形落差大，又需营造一定的视觉效果，规划建筑方案拟将用地内的现有建筑拆迁，场地所在斜坡挖方，标高齐平前缘老街路面。挖方区域新建综合建筑，新建筑屋面标高与后缘新街路面齐平，利用屋面形成开阔的广场，改善县城街道局促、建筑空间过密的现状[5]（见图2）。

旧改区综合楼地块按规划改造后，因场地开挖坡体形成高边坡。该高边坡坡顶与后缘紧邻的规划新街路面齐平，边坡底部以前缘老街地坪标高控制，坡高为24～29 m。为保证保证挖方区工程施工安全，同时确保形成的新建筑边坡作为永久边坡其自身稳定，前缘规划建筑及后缘已有市政工程安全等周边环境免受影响，该高边坡需安全、合理的支护治理。

2 场地岩土地质条件

2.1 工程地质条件

上部由第四系全新统人工填土（Qml 4）、第四系全新统残坡积（Q4el+dl）粉质黏土、第四系全新统残坡积（Q4el+dl）碎石组成。下伏基岩为三叠系上统雅江组（T3y）板岩、砂岩地层，基岩强风化部分节理裂隙发育，岩体破碎。岩土体主要物理力学指标如表1所示。

2.2 水文地质条件

场地地下水主要为赋存于第四系松散覆盖层中的孔隙潜水和基岩裂隙水，无承压性。根据区域水文地质资料，场地地下水位豐、枯水期年变化幅度为2.00 m左右。经调查，丰水期场地地下水位一般埋深在下部基岩部位。地下水对混凝土结构及混凝土结构中钢筋具微腐蚀性。

3 高边坡支护对策与治理方案

3.1 支护对策

典型段新建边坡高约29 m，边坡支护既要动态保护挖方区工程施工安全，又要确保前缘规划建筑及后缘已有市政工程安全，边坡支挡应按永久性边坡设计，边坡工程安全等级为一级[6]。设计基准期同场地规划建筑设计使用年限为50年。边坡稳定性验算与支挡结构设计时：土质边坡部分采用圆弧滑动法、岩质边坡部分考虑岩体破裂面进行稳定性验算与支挡设计;天然工况安全系数取1.3，地震工况安全系数取1.1，临时开挖边坡天然工况下稳定性取1.05。岩土锚杆锚固体抗拔安全系数取2.2，地震工况时0.8折减。支挡形式选择上占用空间尽可能小，同时考虑坡高、地层条件及小区建筑规划、周边环境影响效应等因素，本着技术可靠、经济合理、保护环境等原则，初步选定锚杆（索）挡墙与锚喷支护组合支挡结构[6-8]。支挡位置主体平行坡前规划建筑物纵轴线，上部竖直支挡坡面位于建筑用地红线处，下部竖直坡面距前缘拟建构筑物外轮廓约1.0 m，中部设置一级台阶，台阶宽2 m，平台用厚0.15 m的C15砼封闭，4%坡率倾斜坡外。支护系统设置伸缩缝，一般取15～20 m。施工时采用“逆作法”，验算后按2 m一个阶段由上往下逆作法施工，施工过程贯彻“动态设计、信息化施工”原则，确保治理工程安全可靠。

3.2 治理方案

高边坡所在场上部主要为可塑粉质黏土、中密碎石土的土质地层;下部强风化及中风化的板岩为主的地层。上部为土质边坡部分（强风化基岩计入该范畴），坡高平均约9 m，采用板肋式锚索挡墙支护。下部岩质边坡（中风化基岩地层），坡高20 m，采用“锚杆+喷射混凝土”岩石锚喷支护支护（见图4）。

3.2.1 锚索挡墙。锚筋体采用1孔4束15.24钢绞线（极限强度标准值为1 860 N/mm2）为主的预应力锚索，锚索孔径150 mm，垂直间距2.5 m为主，铅垂方向布设4道，水平间距2.5 m，水平方向布设26列，锚索入射角20°，长9～18 m（不含外锚1.5 m部分），其中锚固段长度4～10 m;锚索作用于竖向肋柱，肋柱截面宽0.9 m，高0.5 m，C30混凝土浇筑;肋柱间为挡土板，板厚200 mm，C25混凝土浇筑，板中设置1个Φ100泄水孔，板厚设置0.3 m厚砂砾反滤层;肋柱顶部设置冠梁、底部设置条形基础。冠梁截面尺寸400 mm×500 mm;基础截面尺寸500 mm×1 000 mm，均采用钢筋混凝土结构。锚索采用无黏结性预应力锚索，设计锚固力为200～360 kN，锚索张拉锁定及验证性拉拔试验应满足规范要求。

3.2.2 岩石锚喷支护。锚筋体采用2根Φ40HRB400钢筋为主，锚杆孔径130 mm，垂直间距一般2 m，铅垂方向布设10道，水平间距2.5 m，水平方向布设26列，锚索入射角15°，长4.5～10.5 m，其中锚固段长度3.5～5.8 m。锚杆作用于竖向肋柱，肋柱截面宽0.3 m，高0.4 m，C30混凝土浇筑;肋柱间喷射C25混凝土钢筋网片，厚200 mm，Φ12@150×150钢筋网，双层配筋，混凝土保护层厚度35 mm，增设Φ20加强筋。坡面留设泄水孔。肋柱顶部设置冠梁，中部设置一道腰梁，底部设置基础及排水沟。台阶下岩质边坡顶部冠梁及中部腰梁截面尺寸均为300 mm×400 mm;坡脚基础采用条形钢筋混凝土材料基础，截面尺寸500 mm×1 000 mm;排水沟采用C15混凝土浇筑，矩形截面，过流净截面尺寸400 mm×500 mm，坡降0.5%，结合场地排水系统归流。锚杆采用全长黏结性锚杆，设计荷载180～320 kN，锚杆验证性拉拔试验应满足规范要求。

4 高边坡支护效果分析

挖方高边坡支护工程从2014年10月开始实施至2016年5月实施完毕并通过验收，为后续坡前拟建综合楼的施工提供安全保障。通过施工监测及近年运行效果看，支护结构坡顶部位移在规范许可范围，墙顶背后1.2倍坡高范围内未产生地表裂缝，坡顶建（构）筑物基础、墙面无倾斜。该高边坡支护设计合理、治理得当，整体实施效果良好，发挥了工程效应。

5 结语

建筑边坡工程应综合考虑功能需求、岩土地质条件、边坡高度、环境条件、施工条件等因素，因地制宜，精心设计，选用一种或几种支护结构组合形式，实现边坡治理的效果。本文研究的挖方高边坡工程采用了锚杆挡墙与锚喷支护组合支挡结构方式，逆作法施工，工程实施效果良好，保障旧改项目顺利开展。可为类似永久性挖方边坡的设计治理提供借鉴。

参考文献：

[1] 王洪凯.锚杆混凝土挡墙在高切坡加固工程中的应用[J].山西建筑，2016（25）：68-70.

[2] 喻卫华.板肋式锚杆挡土墙在边坡工程中的应用[J].广东水利水电，2016（7）：41-45.

[3] 崔国庆.板肋式锚杆挡土墙在高切坡工程中的应用[J].焦作大学学报，2004（3）：111-112.

[4] 胡正涛.甘孜州雅江县城北片区旧房改造边坡部分支护设计报告[R].成都：四川省冶金地质勘查局水队，2013.

[5] 甘孜州雅江县林业工程处片区危旧房改造工程建筑规划设计方案[R].成都：北京通程泛华建筑工程顾问有限公司四川分公司，2013.

[6] 重庆市设计院，中国建筑技术集团有限公司.建筑边坡工程技术规范（GB 50330—2002）[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.

[7] 李海光.新型支挡结构设计与工程实例[M].2版.北京：人民交通出版社，2011.

[8] 谭勇.论永久性高边坡支护工程中支护结构形式的组合应用[J].城市建筑，2020，17（23）：96-97.