超級土釘墻結合排樁預應力錨索擋土墻在冀西北山區中的應用

杜霞 張銀鉑 郭文娟

河北省地礦局第三地質大隊 河北 張家口 075000

超級土釘墻與排樁預應力錨索擋土墻是近年來邊坡工程中應用較高的支護結構技術，其適用性也隨著各項技術的發展得到提高，但超級土釘墻與排樁預應力錨索擋土墻兩者的協同工作機理研究和實用性還有待加深[1-2]。本文通過某小區二期工程邊坡支護設計將二者結合支護設計，進而驗證超級土釘墻與排樁預應力錨索擋土墻在實際工程中的應用情況。

1 工程概況及周邊環境

擬建場區位于張家口市橋西區古宏大街北側。擬建工程為某小區高層住宅樓北側為一山體，山體距高層住宅位置約為6米，擬建高層住宅為兩層地下室，基坑深度為9.5m，山體為永久性支護工程，為保證邊坡的穩定性、周邊環境安全及建構筑物的正常適用，需要對邊坡采取有效的支護措施。場地平面圖見圖1。

圖1 邊坡場地平面圖

擬建場地屬西太平山山前坡洪積扇和清水河二級階地交互地帶，標高介于785.83-798.52m，場地內最大高差為12.69m，北高南低，場地不平坦，邊坡工程安全等級為一級邊坡支護。邊坡周邊使用要求2.0m以內無堆載，2m以外堆載小于20kPa，樓座荷載為每層15kPa，基礎形式為獨立柱基的3～4層建筑物，獨立柱基均坐落在穩定性良好的持力層上，且為均布荷載。同時需在坡頂設計截水溝、坡腳排水溝和坡面內埋設一定數量的排（泄）水孔。

2 場地工程地質與水文地質條件

根據勘察單位提供的本工程巖土勘察報告，在勘察深度范圍內的場地地層按性質、特征劃分為6個工程地質層，各巖土層的性質及分布特征自上而下如表1。

表1 工程地質層分布與特征描述

由當地水文資料顯示，本場地地下水水位為埋深大于50m，屬潛水，年水位變化幅度小于2m，主要補給來源是大氣降水補給及地下徑流補給，排泄途徑為地表蒸發、地下徑流及人工抽水。歷史最高水位遠離基底，故在本工程建設施工及使用過程中可不考慮地下水的影響。

④強風化安山巖（J）斑狀結構，塊狀構造，破碎，斑晶成分為灰白色板狀斜長石和綠色長柱狀角閃石，含少量石英及云母，斑晶直徑1-6mm，斑晶占巖石體積30%左右，其中斜長石含量20%，角閃石10%，基質為隱晶質結構，巖芯較破碎，呈碎石狀，少量砂充填，⑤中風化安山巖（J）7.3-9.4斑狀結構，塊狀構造，破碎，斑晶成分為灰白色板狀斜長石和綠色長柱狀角閃石，含少量石英及云母，斑晶直徑1-6mm，斑晶占巖石體積30%左右，其中斜長石含量20%，角閃石10%，基質為隱晶質結構，巖芯較完整，未被揭穿，最大揭露厚度為10.7

3 土層計算參數選取

各土層承載力及變形參數見表2。

表2 地基土承載力及變形參數一覽表

4 支護方案設計

該工程周邊地形復雜、高差變化較大，且與擬建建筑物距離較近，邊坡土體位移的控制要求有所差別，故本工程邊坡采用超級土釘墻+排樁預應力錨索支護形式。支護結構剖面圖見圖2。

圖2 邊坡支護結構剖面圖

4.1 超級土釘墻

土釘成孔可采L用錨桿鉆機成孔，孔徑110mm，入射角為15°，水平間距2.0m，垂直間距均為2.0m。土釘桿體采用HRB400級鋼筋，直徑為25mm,桿體全長設置對中支架，間距為1.5m，主筋保護層厚度不小于20mm。預應力錨索采用1束s21.6鋼絞線[3]。土釘構造圖和預應力錨索（拉力型）結構圖見圖3-4。

圖3 土釘構造圖

土釘注漿時采用一次注漿工藝，主將材料采用水泥漿或水泥砂漿，其強度等級為25MPa，水泥漿的水灰比為0.55，水泥砂漿的水灰比為0.45，灰砂比為1.0。錨索選用1S21.6鋼膠漿，錨索注漿采用32.5普通硅酸鹽水泥凈漿。采用二次壓力注漿，第一次注漿壓力0.3～0.5MPa，第二次注漿壓力為1.5MPa；第二次注漿在第一次灌注的水泥漿初凝后進行。注漿材料為純水泥漿，水灰比0.45～0.50。

面層混凝土厚度為100mm；面層鋼筋采用A10@200×200鋼筋網片，搭接長度不小于30mm；連接點橫向間距為1.5m，豎向間距為1.5m。面層伸入坡底不少于300mm。土釘之間設置通長水平加強筋，加強筋采用2根直徑為12mm的HRB400級鋼筋。錨索位置采用20B槽鋼固定錨頭[4]。

4.2 排樁預應力錨索擋墻

樁錨支護采用高直徑1.0m圓樁，樁間距1.8m，擋墻、冠梁及樁身為C30砼[5]。鋼筋籠加工要求：

主筋的連接采用焊接工藝，單面焊搭接長度L不小于10d,雙面焊搭接長度L不小于5d。同截面鋼筋接頭不多于主筋總根數的50%，兩個接頭間的距離不小于1.3倍搭接長度，且不小于50cm。鋼筋型號HRB400。填方部分均采用3:7灰土回填，為控制后期沉降，壓實系數≥0.95；鑒于現場情況，填土范圍小于2.0m時，通過采用注漿方式增強回填土強度，保證了回填土的壓實性。

坡面設置排水孔，采用φ110mmPVC管，在孔底部填入10mm粗礫或碎石，外端用粘土封口，并向外傾斜，傾斜度不小于5%，排水孔水平間距為2.0m，垂直間距為2.0m，插入坡面深度為0.5m，排水孔按梅花形布置，且最下一排排水孔高于地面，排水溝底面不小于300mm，排水孔優先設置于裂隙發育、土巖接合面、滲水嚴重的部位。沿邊坡面層縱向每15-20m左右的長度分段設置了寬度為30mm的豎向伸縮縫，伸縮縫內填塞瀝青馬油絲。由此保證了錨桿錨固段穩定作用在原狀土層中。

邊坡支護材料根據規范要求與計算結果，其選用要求如表3所示。

圖4 預應力錨索（拉力型）結構圖

表3 材料的選用要求

5 基于理正深基坑計算軟件進行的支護結構計算結果

如表4超級土釘墻與排樁預應力錨索擋墻支護結構計算結果可得，超級土釘墻滑動安全系數、排樁預應力錨索擋墻

表4 支護結構計算條件與結果

最小安全系數、錨桿桿體抗拉安全系數和錨固體抗拔安全系數計算結果均滿足《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330—2013）規范設計要求。

6 施工工藝及場地監測結果與分析

根據現場地層情況以及成樁的長度，本工程護坡樁采用了成樁質量較好的旋挖鉆機成孔灌注混凝土施工工藝。

通過對場地邊坡在支護期間進行檢測，得到邊坡施工期間累計最大水平位移為5.97mm，最大豎向位移為3.54mm。從沉降結果可以看出，邊坡位移與沉降均滿足規范要求，對周圍環境無明顯影響。

7 結論

（1）本文以實際工程案例對邊坡工程中超級土釘墻與排樁預應力錨索擋土墻的相關設計的實用效果進行驗證，通過嚴格依據相關規范和設計文件進行施工，達到良好的邊坡支護效果，對冀西北山區的超級土釘墻與排樁預應力錨索擋土墻結合技術的推廣應用具有顯著的意義。

（2）邊坡設計應遵循安全可靠，經濟合理，技術可行，方便施工的原則。