高輕型錨定板擋土墻病害分析與整治措施探討

廖繼彪 趙碧岑 母慈悅

（湖南科技大學 土木工程學院， 湖南 湘潭 411201）

0 引言

我國是個多山的國家，地質條件復雜、工程類別多，在所有國土范圍內，山區和丘陵占據超70%，考慮到減少占地、降低投資的需求，在進行山區公路設計中，就需要考慮到填挖平衡的基本需求，從而利用支檔結構來實現路塹邊坡和填方路堤的穩定性要求，支擋結構是山區路基工程中不可缺少的一種巖土工程治理措施[1]。

本文對高輕型錨定板擋土墻結構特點與適用條件、病害分析與整治等方面進行了系統的文獻的梳理與總結，可為研究人員后續開發研究更多安全可靠、經濟合理、技術先進的高輕型支擋結構提供一定的參考與理論依據。

1 結構特點與適用條件

1.1 高輕型錨定板擋土墻結構特點

1）肋柱采用樁基

傳統的錨定板擋土墻采用條形基礎杯座基礎，基礎埋深淺，存在因基礎下沉引起肋柱豎直位移大的問題，而且肋柱高度越大臨時支撐的難度也越大。針對高輕的錨定板擋土墻，其對應的肋柱選擇的是樁基礎，將堅硬的基巖或者土層作為其持力層，這樣就可以降低下沉的問題，同時也可以加深自身的穩定性，滿足施工的優化處理。

2）肋柱現澆

選擇高輕型錨定板擋土墻肋柱，其澆筑是與樁基礎一起進行整體現澆，這樣就可以有效規避其吊裝開裂的問題發生，同時也可以避免起重能力的限制，同時也需要考慮到臨時支撐的使用，實現施工工序的優化處理。

3）用預應力鋼絞線代替鋼筋作為拉桿材料

相對于普通鋼筋而言，高強度鋼絞線抗拉能力更強，施工更加的方便。

4）能夠實現高輕型

通過采用新材料和新的施工方法，錨定板結構也能夠實現高輕型，如云南水麻高速公路第25合同吉利段K117+450～+600工點，最大的錨定板擋土墻高度達到13.8m，在實際的運營后，擁有良好的狀態與效果。

5）可與錨桿、預應力錨索、預應力錨管聯合使用

根據實際需要，結合現場條件，可以將錨定板擋土墻設計成錨定板與錨桿、錨定板與預應力錨索、錨定板與預應力錨管聯合使用的擋土墻。上層拉桿利用錨定板錨固在新填土中，下層拉桿采用錨桿、預應力錨索、預應力錨管錨固在原有邊坡內，從而充分發揮錨定板和錨桿、預應力錨索、預應力錨管各自的優越性，有利于錨定板肋柱的自穩，有助于實現錨定板擋土墻的高輕型。

1.2 高輕型錨定板擋土墻結構適用條件

（1）高輕型錨定板擋土墻適用于填方高度 12.0～15.0m的路堤支擋；處于8.0～12.0m的填方高度可以比肩普通擋土墻；處于15.0～24.0m的填方高度，可以比肩橋梁有可比性。

（2）由于錨定板上的拉桿需要一定的埋置長度，因此要求墻后的填土空間要盡量大，以使錨定板能提供足夠的抗拔力，墻后的填土空間宜在墻高的0.8倍寬度以上。

（3）從技術經濟分析，其本身并不適合康華結構，主要是因為滑坡地段的影響，另外，對于存在嚴重腐蝕以及VII度以上的地震區，都不宜使用。

2 病害分析與整治

2.1 高輕型錨定板擋土墻病害分析

1.局部破壞

1）預應力錨索破壞

（1）受拉破壞

錨索拉力大于材料本身極限抗拉強度，使其發生強度破壞。出現這一情況可能與預應力錨索本身存在的缺陷有關，或者是張拉過程中個別束預應力錨索受集中力造成的。

（2）受剪破壞

這種破壞可能發生在施工過程中，又可能發生在使用過程中。如果發生在施工過程中，極有可能出現在預應力錨索張拉過程中，預應力錨索發生瞬間斷裂，并被拔出，及易傷害到施工人員；如果發生在使用過程中，其斷裂位置一般在薄弱處，這種破壞只有通過錨索拉力的動態長期監測確定，表現形式為錨索拉力持續增大到某一峰值后，突然減少到零，可以用較小的力將預應力錨索拔出。

2）肋柱破壞

（1）受剪破壞

高大錨定板擋土墻采用小樁基礎，肋柱在鎖口位置受到較大的剪力，當鎖口處存在截面時，有可能發生破壞。這種破壞可能是設計時肋柱截面尺寸太小或者截面配筋不足造成的，也可能是施工過程中，肋柱混凝土的強度沒有達到設計要求或者懸臂填土過高造成的。

（2）受彎破壞

肋柱某一截面所受彎矩過大而發生破壞，主要原因有以下幾個方面：

①設計時肋柱截面尺寸太小或配筋太少，施工中沒有按設計要求進行肋柱配筋；

②施工中懸臂填土過高，沒有及時張拉錨索；

3）擋土板破壞

（1）受彎破壞

①設計上，存在截面配筋不足、混凝土強度偏低以及擋土板截面尺寸過小的問題，這樣最終就會導致某一個板截面彎矩要明顯超過抗彎強度；

②施工上，為了降低板的抗彎強度，可以考慮到利用人工的方式來減少板的盆景、降低混凝土標號以及適當減少板截面尺寸。

（2）受剪破壞

①設計上，存在截面配筋不足、混凝土強度偏低以及擋土板截面尺寸過小的問題，這樣最終就會導致某一個板截面彎矩要明顯超過抗彎強度；

②施工上，為了降低板的抗彎強度，可以考慮到利用人工的方式來減少板的盆景、降低混凝土標號以及適當減少板截面尺寸。

4）土體破壞

（1）樁前土體破壞

①設計上由于肋柱錨固段太短、剛度太小，在填土壓力作用下肋柱產生較大變形，使肋柱前的土體被動破壞；

②施工中人為破壞降低了肋柱前土體的強度，例如，肋柱前土體被挖掉、受水浸泡；

（2）擋土板底土體破壞

①擋土板的尺寸一般都比較小，直接與土體接觸，使土體受集中力作用而破壞；

②施工造成板下土體強度降低而破壞。

2.整體破壞

1）整體沉陷

主要由于勘察資料不足或設計不當，使高輕型錨定板擋土墻整體作用在軟弱地基上，在填土壓力和地下水作用下，軟弱地基發生沉陷，導致高輕型錨定板擋土墻整體下沉。

2）整體滑動

由于勘察資料不足或設計不當，使高輕型錨定板擋土墻坐落在不穩定的邊坡上，或者由于其他原因導致坡體滑動，造成高輕型錨定板擋土墻整體滑動破壞。

2.2 高輕型錨定板擋土墻缺陷病害的整治措施

1.預應力錨索缺陷病害加固

1）利用預應力錨索實現結構補強加固

當原本的邊坡以及錨定板后填土擁有良好的錨固條件，并且也容易進行錨索鉆孔處理，同時已經損壞的預應力錨索也沒有引發其余的結構性能損壞的問題，那么就可以采用這一種方式來進行處理。

針對地下水浸泡或者填土之中的地表水，進而降低下滑力與土體強度的，這樣就會引起預應力受拉破壞等問題，這個時候就可以考慮到利用錨桿或者是錨索來進行補強，并且適當添加傾斜排水孔，從而確保其內部的水完全排除。

2）采用減小原有高輕型錯定板擋土墻受力的方法進行加固

（1）增設樁的方法

如果支檔作用力要求較大，基于地質條件、地形條件以及變形體對應的空間條件，就可以在錨定板肋柱之間添加新樁。但是需要注意錨定板肋柱前的添加，同時要規避在開挖過程中導致其前面土體的強度受到影響。度。

（2）采用注漿加固措施

如果支檔作用力偏小，并且還能夠發揮原本預應力錨索的作用，亦或是需要更大的加固面積，那么在加固中就可以考慮到鋼花管注漿的模式。

2.肋柱缺陷加固

1）對抗剪能力不足或者肋柱抗彎不足的加固方法

（1）采用增加預應力錨索或錨桿的方法進行結構補強加固。

對于肋柱缺損較小且有施工條件的，可在肋柱上采用增加預應力錨索或錨桿的方法進行加固。

（2）對肋柱柱身進行結構補強加固

如果肋柱柱身的混凝土強度未能滿足實際要求，亦或是存在不缺受力鋼筋方面的缺陷，就可以考慮到柱身縫側進行鉆孔處理，并且利用鋼軌高壓注漿的方式來實現補強加固處理。

（3）結構減荷加固

如果原本的結構補強技術無法與設計要求相互的匹配，則需要考慮到減荷加固。

2）對肋柱頂位移超限的加固方法

在限位移過大時，可采用在助柱上增加預應力錯索的措施進行加固，預應力錨索要盡量往肋柱頂布置。

3.擋土板的缺損病害加固

1）對于已出現變形裂縫但未發生破壞的病害,可采用下面的加固形式：

（1）增加排水措施,提高擋土板山側土體強度的方法進行加固；

由于擋土板山側巖土體的含水量大，如果排水不暢，會使土壓力增大導致擋土板變形，可采用仰斜排水孔、截排水隧洞等措施進行處理。

（2）利用肋柱間注漿加固的措施

對擋土板山側的巖土體進行注漿加固，提高巖土體強度。

2）對于已經破壞的病害，可采用下面的措施：

當有少出擋土墻破壞病害的出現，則可以考慮到肋柱外側掛擋土板，然后對應的進行錨定加固處理。對于大面積破壞的現象，則需要在進行加固處理之后再進行使用，對應的操作中，可以考慮到預應力錨索抗滑樁加固處理。

4.土體病害加固

1）肋柱地基存在豎向承載力不足的問題

（1）在實際的加固中，可以考慮到肋柱柱身注漿的模式

①針對肋柱柱身鋼筋間隙，可以通過垂直打孔的方式，一直達到肋柱底下一定的深度，然后，利用高壓注漿的方式，就可以針對肋柱底實施壓力注漿；

②在肋柱底以上注漿需要達到孔口溢漿即可。

（2）在肋柱底四周進行注漿加固

考慮到造價成本偏高，因此對于這一種方法使用的很少。

基于土體承載能力偏弱的問題，選擇斜向鋼花管注漿，通過注漿加固底部土體，就可以實現土體強度的根本性提升。

2）肋柱的側向地基承載力不足的加固

（1）當柱身的側向位移較大，為了限制其位移，可以采用預應力錨索的處理方式；

（2）當然，為了提升其車廂的承載力，也可以考慮到選擇注漿加固處理。

5.連接破壞的加固

1）增加預應力錨索的方法進行加固

如果錨固的實際條件良好，在加固操作中就可以直接選擇預應力錨索。

2）增加預應力錨索樁的方法進行加固

如果支檔作用力的需求較大，可以考慮到增加樁的方式。在設計中，需要結合實際的空間分布情況，從而考慮到在原肋柱中間位置添加。

3）采用其他方法進行加固

當所提供的支檔作用力較小，加固就可以選擇預應力鋼筋錨桿或者是注漿的方式進行處理。

6.整體破壞的加固

應根據地形地質條件、勘探資料重新設計計算，一般可采用高輕型預應力錨索樁板墻加固，要求樁底進人弱風化巖體的深度不小于6.0m，同時對下臥軟弱層或滑帶進行注漿加固，確保整個坡體的整體穩定。

3 結論

1）高輕型錨定板擋土墻的應用研究在國內處于剛剛起步狀態，目前對于高輕型錨定板擋土墻研究還未見廣泛報道。高輕型錨定板擋土墻的設計計算理論、施工工藝與傳統的錨定板擋土墻相比存在許多不同，應用和研究都存在較大的問題。

2）高輕型錨定板擋土墻結構具有肋柱采用整體現澆、肋柱采用樁基礎、采用預應力鋼絞線代替鋼筋作為拉桿材料、能夠實現高輕型和可實現與錨桿/預應力錨索/預應力錨管聯合使用等特點，但由于這種輕型支擋結構肋柱采用樁基礎，從技術經濟對比來看它不適合用作抗滑結構，在滑坡地段不宜使用，特備注意在浸水條件下慎重使用。

3）高輕型錨定板擋土墻是由預應力錨索、肋柱、擋土板、填土、肋柱錨固段共同作用的結構體系，結構之間作用復雜，設計、施工不當或者選型不當就會出現局部和整體破壞等病害問題。