摘要：隨著我國現(xiàn)代化建設事業(yè)的不斷發(fā)展，公路、鐵路和建筑工程的大規(guī)模修建，使得建設項目中的高邊坡等巖土工程項目急劇增加。而如何解決高邊坡與復雜的地形地質條件之間的矛盾已成為亟待解決的問題。近年來錨桿技術的發(fā)展，已在邊坡支護、圍巖錨定、滑坡整治、洞室加固、基坑支護等工程中廣泛應用，具有安全、實用、經(jīng)濟等特點。其中錨桿擋土墻也在鐵路、公路及建筑工程中大量應用，使用情況良好。因此錨桿擋土墻在高邊坡防護上有著廣闊的應用前景。
現(xiàn)在我市城市工程的建設，已從中東部的舉水河沖積平原發(fā)展到西部的丘陵地帶，由于建設場地的限制，工程建設中不可避免地要出現(xiàn)一些高邊坡。特別是針對由于場地平整，位于山坡上的高處路基臨近陡峭地形，如不設擋墻，路基邊坡高達十幾米，無法保證建設工程本身使用安全、路基的穩(wěn)定和安全，因此應進行邊坡支護。由于早期笨重的重力式圬工擋土墻工程量巨大，不僅不經(jīng)濟，同時也因其自重較大，地質因數(shù)考慮較高，本身就存在有不利因數(shù)，高邊坡支護一般宜采用錨桿擋土墻。錨桿擋土墻與一般重力式擋土墻相比，墻高可不受限制，可改善施工條件，降低勞動強度，實現(xiàn)擋護工程的機械化、裝配化，施工比較靈活、方便。所以，在一些困難地段采用新型的錨桿擋土墻也就變得很有必要了。
1.錨桿擋土墻應用的局限性
目前擋土墻的設計方法一直沿用庫倫土壓力理論和公式計算出作用于墻背的土壓力。雖然庫倫土壓力理論具有計算簡便較能適用各種復雜情況和計算結構較接近實際等優(yōu)點，但庫侖土壓力理論有其適用范圍。庫倫土壓力理論僅適用剛性擋土墻。對于錨桿式擋土墻，由于墻后巖土層中錨桿的存在，造成比較復雜的受力狀態(tài)，土壓力計算至今沒有得到較好的解決。目前設計中大多仍按庫倫土壓力理論進行近似的計算。對在國內修建錨桿擋土墻成功的例子進行調查，實施二級錨桿擋土墻成功的較多，而三級錨桿成功的例子較少。再結合本人所設計的錨桿擋土墻均在二級以內，并且都極為成功。為了不給工程留下安全隱患，本人推薦選用二級錨桿擋土墻，最大高度不超過15m。
2.地質條件
麻城市思源學校是麻城市教育局重點學校，擬建場地為剝蝕殘丘和山間沖溝地貌，整平后學校教學區(qū)場地地面高程為60.00m，而學校院墻外地面高程分別介于65.00-72.00m，最大高差12m，緊鄰東院墻為通村公路，緊鄰北院墻為金盛路，是規(guī)劃中的一條主要街道。由于場地條件限制，不可能采取放坡，又必須保證學校使用安全和周邊道路的安全，學校和我公司經(jīng)幾種方案比較，優(yōu)選采用錨桿擋土墻處理。
在邊坡開挖范圍內主要土層分述如下：
含礫粉質粘土（Qal+dl）：
灰黃-黃褐色，硬塑。含有高嶺土團塊時呈淺灰色。含有少量卵礫石，粒徑1-6cm，含量5-15％，次圓狀。屬中壓縮性土層。
強風化礫巖（K-E）：
紅褐-淺紫紅色，中粗粒結構，泥質膠結，塊狀構造。粒徑0.2-2cm，含量15-20％，卵石多為片麻巖質、石英質，次圓狀。巖芯破碎手捏能破碎成顆?；蛩閴K狀，巖石遇水較易軟化，具軟質巖石的特征。
3.擋結構的設計
3.1錨桿式擋土墻方案。
(1)錨桿采用強度等級為1860MPa的鋼鉸線，間距2500mmx2000mm(垂直x水平)，錨桿成孔直徑為130mm，水平傾角為20o。
(2)面層采用澆灌C20混凝土，邊坡上部、下部厚度均為200mm，內配雙層鋼筋網(wǎng)。
(3)框架柱梁截面尺寸為400mmx400mm，亦采用澆灌C20混凝土。錨桿設置于水平框架梁與豎向框架梁的交點。
(4)框架梁底部設置基礎梁，以支承框架梁重量。
(5)對于局部坡體為中風化礫巖，采用巖釘支擋。巖釘采用1Φ28鋼筋，間距2500mmx2000mm(垂直x水平)，成孔直徑為100mm，長度為4m。水平傾角為15o。面層采用現(xiàn)澆C20混凝土厚100mm。
(6)豎向框架梁在坡頂?shù)膽冶鄄糠?，懸臂高度大?.5m時，構造上設置一排土釘以限制坡頂變形。土釘采用1Φ28鋼筋，水平間距2000mm，成孔直徑為100mm，長度為12m，水平傾角15o。
(7)錨桿端部采用現(xiàn)澆C20混凝土錨墩進行防腐包裹，錨墩尺寸為250mmx250mmx200mm。
(8)框架梁方格中心設置Φ75PVC泄水管，泄水管長度為1000mm。
(9)面層及框架梁每隔20m設置一條豎向的伸縮縫，縫寬70mm。
3．2支擋結構上的力系
支擋結構上的力系可分為三部分：恒載(永久荷載)，包括主動土壓力和擋土結構自重；活載(可變荷載)，主要為地面附加荷載產(chǎn)生的側壓力；偶然荷載(地震作用)，包括地震水平荷載和垂直荷載。
3.3土壓力計算
土壓力計算采用庫倫土壓力理論。地震情況下采用物部岡部法計算地震主動土壓力，按7度設防。
3.4支擋結構計算
(1)面層按支承于框架梁上的雙向板按彈性理論進行計算。
面板上的永久荷載為主動土壓力，分項系數(shù)取1.2。
活荷載為地面附加荷載產(chǎn)生的側壓力，分項系數(shù)取1.4。
面板上的三角形分布荷載按固端彎矩相等的原則化簡為均布荷載。
(2)錨桿力取豎向連續(xù)梁和水平連續(xù)梁的梁端剪力之和。
錨桿力確定之后，就可進行錨桿體選筋及錨固段長度的確定。
因工程錨桿破壞后果嚴重，且有公共安全問題，按《土層錨桿設計與施工規(guī)范》(CECS22：90)取錨桿的安全K=2.2。同時，在錨桿體選筋計算時應適當考慮錨桿體銹蝕的影響。
(3)基礎梁按柱下條型基礎計算。
(4)抗震驗算
該工程所在地設防烈度為6度，考慮到教育工程，提高到7度，同時考慮水平地震作用與垂直地震作用。水平地震系數(shù)KH=0.1，垂直地震系數(shù)KV=2/3KH=1/15。地震產(chǎn)生的側壓力增量的分項系數(shù)取113。地面附加荷載產(chǎn)生的側壓力不參與組合。
抗震驗算包括：面層的抗震驗算、連續(xù)梁的抗震驗算、錨桿的抗震驗算。
(5)分層開挖的整體穩(wěn)定性按Bishop條分法驗算。每步開挖時均應計算整體穩(wěn)定性。要求每步開挖時整體穩(wěn)定安全系數(shù)大于1.25。邊坡開挖到底時整體穩(wěn)定安全系數(shù)大于1.
(6)擋土結構的位移采用三節(jié)點有限單元法計算。計算時將土體視為均質連續(xù)的線彈性體。
4.支擋結構施工
本工程施工歷時3個月，土方開挖及邊坡支擋結構施工過程中對邊坡位移進行了監(jiān)測。坡頂?shù)某两当O(jiān)測值均小于10mm。坡底的隆起值則遠小于計算值，分析原因可能是下部土體的回彈模量取值偏小，建議計算坡底隆起時將坡底部的回彈模量適當增大。邊坡的水平位移監(jiān)測值最大為40mm遠大于計算值。分析原因如下：水平位移發(fā)展最快時均在錨桿的注漿期間，在注漿后一至兩天內，坡頂均出現(xiàn)肉眼可見的裂縫。即水平位移主要由注漿施工引起，注漿施工完成后坡頂裂縫立即收斂。在注漿施工過程甚至出現(xiàn)坡頂冒漿的現(xiàn)象。建議在邊坡土體裂縫較發(fā)育的土層，計算坡頂水平位移時適當考慮注漿施工的影響。本邊坡從施工完成至今一直未發(fā)現(xiàn)任何問題，坡體的位移發(fā)展已幾乎完成。錨桿的預應力變化也已趨于穩(wěn)定。
5.在巖石中設置描桿需注意的問題
灰漿和巖石之間的容許粘著力取決于完整巖石的抗壓強度、巖石中節(jié)理和裂縫的尺寸間距，受鉆頭影響的巖石的銷結性，以及巖孔表面的潔凈度。大直徑或寬厚的園環(huán)空間，由于灰漿收縮減弱粘著力。如果采用膨脹性砂漿，則能取得較好效果。
在設計錨桿時，灰漿和巖石的粘著力是關鍵因素，寧可增加錨固長度而不增加鉆孔的直徑，以便獲得應有一的容許值。
在硬巖石中，錨桿的最大拉伸發(fā)生在粘著段的頂部，致使錨桿與巖石頂部發(fā)生局部粘著力破壞，引起巖石小錐體被拉出，其結果使相繼破壞向下伸展到錨固的底部。為避免上述現(xiàn)象發(fā)生，一般在國外采用在錨桿上都加護套，來阻止巖石錐體拔出，同時，整個灰漿柱體受壓，從而使柱體和周圍的巖石粘結起來發(fā)揮抗拔作用。
設置錨桿時要注意巖層水平分層狀態(tài)，傾斜層理面和層理裂縫方向，巖層厚薄相間影響等。
結論
(1)邊坡采用錨桿式擋墻支擋結構，并采用上述的計算方法是可行的。
(2)面層和框架梁均采用澆灌混凝土既方便施工又節(jié)省工程造價。
(3)永久性邊坡應考慮抗震的影響。
(4)邊坡穩(wěn)定性計算采用Bishop條分法是可行的。
(5)考慮邊坡耐久性的要求，框架梁的裂縫寬度應≤0.2mm。
(6)邊坡的位移計算應考慮施工因素的影響。
總之，錨桿擋土墻具有用料省、占地少、功效快、施工方便，錨桿對邊坡的擾動??；預應力錨桿可控制結構的變形等優(yōu)點，隨著錨桿技術的進一步發(fā)展，錨桿擋土墻將在鐵路、公路路基工程及建筑工程等巖土工程中將得到更廣泛的應用。
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