山区高边坡锚杆挡土墙设计之我见

文/李力 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 湖北 武汉 430010

山区高边坡锚杆挡土墙设计之我见

文/李力 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 湖北 武汉 430010

以一厂区锚杆挡土墙的岩土参数选择、挡土墙设计、挡土墙施工做法为例，对挡土墙墙背侧主动岩土压力系数进行计算，对挡土板、梁、柱进行内力计算，对锚杆的锚固长度计算等等问题作了点总结，取得了一些经验，使山区高边坡挡土墙设计更加安全、经济、合理。

锚杆，挡土墙，岩土压力，设计

在山区里面，经常碰到临靠山边或位于山坡上的厂区，有的厂区需要进行大开挖后平整一个场地出来，需要对开挖后的高边坡进行护坡、或者进行挡墙支护措施。如果说开挖后的边坡是稳定的，则直接把坡面进行护坡即可，如果说开挖后的边坡不稳定，有滑坡的危险，还需进行必要的支护措施，比如打锚杆挡土墙，本文就是针对打锚杆挡土墙的情况做个介绍。

锚杆挡土墙是指利用锚杆打入岩层或者土层的挡土墙，由钢筋混凝土墙面和锚杆组成，依靠锚固在岩层内的锚杆的水平拉力以承受土体侧压力。按墙面构造的不同，分为柱板式和壁板式两种。所谓柱板式是指挡土墙的墙面由肋柱和挡土板组成，挡土板直接承受墙面后填料产生的土压力，挡土板支承于肋柱，肋柱与锚杆相连；而壁板式则不设立柱，墙面仅由墙面板构成，墙面板直接与锚杆连接。下面就一山区的厂区环境边坡设计情况做一下介绍。

根据工艺条件图的要求，该厂区场平后，场平标高距坡顶有30多米高差。根据该厂区的详细地勘报告，该边坡土层从上往下分别为1粉质粘土、2强风化泥岩、3中风化泥岩。由于最上层粉质粘土层较浅，因此选择采用锚杆挡土墙作为该边坡的支挡结构。

设计条件：本段锚杆挡土墙墙高共19m（挡土墙底部需进入中风化岩面1m），根据放坡条件，坡顶的岩石范围内选择为1：1锚杆格架式护坡，土层范围内选择为植草护坡。根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）8.4条的构造要求，设计参数按如下取值：锚杆倾角取值为20°，第一排锚杆锚固体上覆土层厚度不宜小于4m，第一锚点位置设于锚杆顶面下0.5m，同时锚杆设计中现浇混凝土构件的温度伸缩缝间距根据立柱间距合理分布，且不大于25m。立柱及面板混凝土为C30。立柱、面板钢筋采用HRB400E钢筋（fy=360N/mm2）。锚孔灌浆材料采用M30砂浆（内掺适量微膨胀剂），锚杆与砂浆的粘结强度≥2.4MPa，砂浆与中风化泥岩的粘接强度≥0.15MPa。本挡土墙锚杆为全粘结型锚杆，注浆方法采用压力灌浆，灌浆压力不小于0.2MPa。

在锚杆挡土墙设计中，主动土压力系数的选择比较重要。根据地勘报告，本段边坡为有外倾结构面的边坡。下面在计算侧向岩压力时，本文将分别以外倾结构面的参数和以岩体等效内摩擦角按侧向土压力方法进行计算，结果取大值。以下就分别列出：

（1）以外倾结构面计算：所选用参数应根据地勘报告中提供，包括θ（外倾结构面倾角）、ψs（外倾结构面内摩擦角）、cs（外倾结构面粘聚力）、δ（岩石对挡土墙墙背的摩擦角，一般取0.33ψs）。

（2）以岩体等效内摩擦角按侧向土压力方法计算：破裂角取外倾结构面倾角和45°+ψ/2两者中的较小值。

经计算，以外倾结构面计算时的主动土压力系数Ka较大，取大值。算出主动土压力系数之后，可以算出如下结果。

侧向岩土压力合力水平分力标准值：

Ehk=1/2rh2Ka

侧向岩土压力水平分力标准值：

ehk=Ehk/0.9H

根据侧向岩土压力水平分力标准值可以对立柱按连续梁进行受力计算，从而计算出锚杆轴向拉力设计值Na和标准值Nak。

锚杆钢筋截面面积：

As≥roNa/ε2fy

锚杆锚固体与地层的锚固段长度：

La1≥Nak/ε1πDfrb

锚杆钢筋与锚固砂浆间的锚固长度：

La2≥roNa/ε3nπd fb

经计算，本段锚杆采用328。由于由锚杆锚固体与地层的锚固长度算出结果较大，因此以La1起控制作用，同时锚固段长度还应满足规范的构造要求，根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）8.4条的构造要求，1.土层锚固的锚固段长度不应小于4m，且不宜大于10m；2.岩石锚杆的锚固段长度不应小于3m（构造长度），且不宜大于45D和6.5m，或55D和8m（对预应力锚索）。

下面谈下锚杆挡土墙的优点：（1）在工程中相比较来说结构质量较轻，混凝土量、钢筋量少，使挡土墙的结构轻型化，与浆砌片石重力式挡土墙相比，可以节约大量的人力物力，节省工程投资；（2）施工便捷，打孔、注压力浆、梁、板、柱支模，浇注凝土，工序简单明了，可以大大提高工程效率；（3）和常规重力式挡墙不同的是，锚杆挡土墙还可采用逆作法，不需要先开挖大基坑后再施工，用逆作法从坡顶往坡底施工锚杆，逐步开挖土方，能解决在不良地质情况下开挖基坑难的问题，同时逐步放坡也使施工安全得到了保障。

但是锚杆挡土墙要注意的问题就是施工工艺要求较高，要有钻孔、灌浆等配套的专用机械设备，以及需要懂得施工工艺的专业的施工人员，必须要有资质的专业的施工队伍才能施工。这在经济不发达的山区可能会受到一定的局限性。

在中国经济高速发展的今天，国家对西部地区的建设力度加大，各种市政设施项目建设都有可能碰到在山区里面的情况，都有可能会用到锚杆挡土墙，本文就锚杆挡土墙的设计方法、参数的取值、计算的公式、步骤及施工中的应用做了点简单介绍，望同行们相互有个借鉴。

［1］（GB50330-2013）建筑边坡工程技术规范［S］.