浅析边坡治理中的衡重式挡墙与锚杆联合支护方案

黄薇

（重庆水利电力职业技术学院建筑工程系，重庆402160）

浅析边坡治理中的衡重式挡墙与锚杆联合支护方案

黄薇

（重庆水利电力职业技术学院建筑工程系，重庆402160）

衡重式挡墙和锚杆支护边坡有其各自的优缺点，在滑坡治理工程中可以按照实际情况考虑采用衡重式挡墙与锚杆联合的支护方案。在边坡支护中，通过合理的设计，衡重式挡墙和锚杆可以发挥各自的优势，以取得较好的治理效果。本文主要从衡重式挡墙和锚杆联合支护的优势、支护形式、失效模式等方面入手，分析了衡重式挡墙和锚杆联合支护的基本受力机理，为类似工程提供参考。

衡重式挡墙；锚杆；联合支护；边坡治理

0 引言

在我国西部山区，地形复杂多样，滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害较多，为保障人民群众生命及财产安全，必须进行边坡治理。重力式挡土墙、土钉墙、锚杆挡墙、抗滑桩、坡面防护等都是常用的边坡治理方法，在单独采用一种方法难以达到较好的支护效果或经济效果时，可以采用两种或两种以上的方法进行边坡治理，比如锚杆挡墙与坡面绿化防护结合治理、土钉墙与锚杆联合支护[1]等。类似地，衡重式挡墙可以与锚固支护组合进行边坡治理[2]，让两者发挥其各自的优点，更经济有效地治理边坡。

1 衡重式挡墙与锚杆联合支护的优势

1.1 衡重式挡墙和锚杆各自的特点

衡重式挡墙是20世纪50年代我国铁道部独创的一种挡墙，它通过独特的墙背衡重台设计，充分利用上挡墙墙背的填土，在减小墙身截面尺寸、节约占地面积、减少开挖及回填量等方面比重力式挡土墙更有优势。但是由于下挡墙墙背为仰斜式，墙体基础地面尺寸比重力式挡墙小，其基地应力较重力式挡墙大，所以衡重式挡墙在地基承载力较差的条件下使用受限。

锚固技术可以具体分为锚杆和锚索两种，锚杆最早出现在矿山开采的巷道支护中，现已广泛用于边坡治理、深基坑支护等工程，它通过钻孔后将锚杆埋入岩土体，让锚杆受拉而使得岩土体受压，以加强岩土体的强度，起到稳定边坡的作用。锚杆支护质量轻、施工的机械化要求高、土石方工程量较小、对地基承载力要求低、对原有边坡扰动小，但锚杆支护的用钢量较大，施工比重力式挡墙复杂，常用在边坡高陡、变形控制要求高、施工场地受限等情况下的边坡支护中。

1.2 衡重式挡墙和锚杆联合支护的优势

衡重式挡墙和锚杆都有其各自的优点、缺点，采取两种支护方式联合支护，应考虑尽量发挥它们各自的优点，弥补单独支护时的不足。锚杆与衡重式挡墙共同承受墙后岩土体的作用，比二者独自支护边坡更为有利。

1.2.1 减小对原有边坡的扰动

加入锚杆支护后，原有边坡的稳定性提高，可在设计中适当减小衡重式挡墙的尺寸，相应的边坡土方开挖量可以减少；在施工中，随着锚杆的打入，边坡自身的稳定性也得到了提高，降低了施工的难度，从而降低了对原有边坡的扰动。

1.2.2 衡重式挡墙稳定性提高

锚杆打入墙后岩土体，可以控制原有裂隙，使得裂隙减小甚至闭合，提高了边坡的稳定性，起到了帮助衡重式挡墙支挡边坡的作用。另外锚杆给挡墙提供了沿锚杆方向指向岩土层的拉力，增大

了挡墙的抗倾覆力矩。

1.2.3 锚杆锚固性能提高

锚杆的外锚头设在衡重式挡墙上，挡墙对外锚头起到了固定、包裹以及防锈的保护作用，提高了锚杆的耐久性。挡墙在锚杆的外围起到围挡和支护的作用，减小了锚杆的拉力，降低了锚杆受拉破坏的可能性。衡重式挡墙在承担墙背岩土压力的同时，稳固了锚杆锚头，防止锚杆被拔出。

2 衡重式挡墙与锚杆联合支护的形式

在设置锚杆时，首先要考虑在墙后岩土体的破裂面处布置锚杆，然后再从挡墙与锚杆的联合支护整体稳定性等方面设置锚杆。衡重式挡墙与锚杆联合支护可以按照锚杆的布置位置进行分类，可以分成在基础设置锚杆、在墙身设置锚杆、基础和墙身均设置锚杆3类，如图1～3所示[3]。

2.1 在基础部位设置锚杆

当地基承载力偏低时，在衡重式挡墙的基础部位设置锚杆。基础部位加设锚杆后，提高了基础的抗滑移能力，可以在一定程度上克服地基承载力偏低的问题，增加了基础的稳定性。

图1 锚杆设置在衡重式挡墙基础部位[3]

2.2 在墙身部位设置锚杆

衡重式挡墙以衡重平台为分界，分为上挡墙和下挡墙。因为上挡墙墙背的回填土区域大，锚杆的设置必须考虑回填土的沉降、压缩、固结变形等问题，如参考文献[4]所述，工程中曾经出现过填方区锚杆受弯出现挠曲破坏的情况，所以，尽量将锚杆布置在下挡墙。在墙身布置锚杆后，锚杆能给挡墙提供沿着锚杆方向指向墙背的拉力。以挡墙墙趾为抗倾覆计算的距心，锚杆提供的抗倾覆力矩越大，挡墙的抗倾覆稳定性越高。

图2 锚杆设置在衡重式挡墙墙身部位[3]

2.3 在墙身和基础部位均设锚杆

可以根据现场情况的需要在衡重式挡墙的基础和墙身部位都设置锚杆，提高挡墙的抗滑移能力和抗倾覆能力。当然这也必须考虑挡墙的稳定性、安全性和经济的问题，因为锚杆的增多虽然提高了挡墙的稳定性和安全性，但是也增加了工程的造价，应该从经济合理的角度出发设置必要的锚杆，保证边坡的稳定性。

图3 锚杆设置在衡重式挡墙基础、墙身[3]

3 衡重式挡墙与锚杆联合支护失效模式分析

衡重式挡墙与锚杆联合支护的破坏可以从锚杆失效、挡墙失效、整体破坏3个方面来考虑。

3.1 锚杆失效

从锚杆失效来考虑，主要可能出现因锚杆承受的拉力过大出现受拉破坏、锚杆受剪切而破坏；

锚杆被拔出、外锚头失效等情况出现的概率较低。

3.2 挡墙墙身失效

衡重式挡墙可能因为墙身强度不足，在墙背土体的作用下或墙背土体与锚杆的共同作用下，出现墙身变形、开裂，甚至墙身被剪坏的情况。

3.3 倾覆破坏

由于墙背土压力较大，而挡墙和锚杆提供的抗倾覆力矩不足，出现倾覆力矩大于抗倾覆力矩，墙体前倾出现倾覆破坏。

3.4 滑移破坏

挡墙和锚杆产生的抗滑力偏小，不足以抵抗岩土体产生的下滑力而出现挡墙基底滑动，造成支护失效。

3.5 地基承载力不足引起的失效

由于原地基承载力偏低，在设计和施工中又处理不当，施工后出现地基的不均匀沉降，从而引起挡墙开裂的支护失效。

3.6 整体失稳

边坡的支护没有有效地控制好滑动面或潜在滑动面，岩土体沿着滑动面发生位移，挡墙和锚杆的联合支护体发生整体失稳破坏。

4 工程应用及治理效果

重庆渝北区某段道路边坡治理工程，在治理前已经发生过两次滑塌，地勘报告表明：边坡的坡顶及表层主要为第四系全新统残坡积层、第四系全新统崩坡积层，边坡的中部到坡脚的主要组成岩是砂岩和粉砂质泥岩；边坡的岩体有两组构造裂隙，泥质充填，结构面结合差，属于软弱结构面；场地内无地下水。经综合分析，工程采用衡重式挡墙与锚杆相联合的边坡支护方案，最终经计算后确定在全段衡重式挡墙的基础部位设置锚杆。施工期间及完工后的半年检测表明：治理区域无明显的变形和滑移，整体治理效果较好。

5 结语

衡重式挡墙与锚杆联合支护边坡是一种可行的治理方法，应通过合理的设计计算布置锚杆的位置，让衡重式挡墙、锚杆在支护中发挥各自的优势，取长补短，避免可能出现的失效情况，做好稳定性分析，并综合考虑工程的造价，从方便施工、节省工期的角度出发设计锚杆的数量，最大限度地提高边坡治理的性价比。

［1］王洪庆.浅谈土钉墙锚杆联合支护在三峡库区某高切坡防护工程中的应用［J］.资源环境与工程，2011（10）：515.

［2］郑防修，万晓东.锚杆扩大基础衡重式挡墙在工程中的应用［J］.山西建筑，2008（10）：133.

［3］黄薇.锚杆基础衡重式挡土墙设计理论与工程应用研究［D］.重庆：重庆大学，2015.

［4］侯俊伟.填方区锚杆挡墙试验研究与数值分析［D］.重庆：重庆大学，2010.

U455.7+1

A

1673-1093（2015）09-0088-03

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.09.023

黄薇（1985），女，重庆人，工程师，工程硕士，就职于重庆水利电力职业技术学院建筑工程系，研究方向：土木施工、结构工程、防灾减灾工程及防护工程等。

2015-04-28；

2015-05-02