预应力锚索挡板墙在某采场工业场地高大填方边坡治理中的应用

汤方朝　杜发红　李四全　王家权

【摘要】通过预应力锚索挡板墙在某采场工业场地高大填方边坡治理中的工程实例，介绍在斜坡地带高大填方边坡治理中预应力锚索挡板墙的工程实施注意事项、工程特点及技术的可行性，可供类似工程参考。

【关键词】填方边坡；预应力锚索挡板墙；肋板；治理

[文章编号]1619-2737（2016）01-22-548

1. 前言

在矿山工程和公路工程建设过程中，不可避免地会产生许多因开挖或填方所形成的边坡，特别是在南方地区此类边坡更是占了很大的比例。如何有效经济合理的治理这些边坡，成为矿山工程和公路工程建设的一个重要组成部分，传统的工艺多是采用浆砌石挡土墙、抗滑桩等硬性的工程措施及进行少量的边坡绿化。

随着科学技术的发展，矿山工程和公路工程建设对高边坡病害的防治技术正向着复合型、轻型化、小型化、施工机械化发展。边坡治理不仅仅只是考虑投资的经济效益，避免出现更多的重复投资，更需要考虑边坡治理达到的效果。因此，必须采取有效的工程措施，确保填方边坡的长期稳定。由我院设计并施工的某采场工业场地高大填方边坡治理工程采用了预应力锚索挡板墙施工工艺以及信息化施工的手段不失为一个成功的范例（见图1）。

2. 工程概况

某采场工业场地高大填方边坡治理工程位于云南省玉溪市新平县嘎洒、老厂、新化三个乡镇的交界部位。边坡为斜坡上填方最大高度达13.0m，上部为720m主平台，下部为工业场地区内主干公路、肥味河河提挡墙及20m以上的高大填方边坡。拟建场地处于肥味河北岸中山斜坡上，坡度30°～40°，上覆第四系土层和下伏三叠系全～中风化粉砂岩组成。其具体工程地质特性自上而下分述如下：①层素填土，分布在地表浅部，结构松散，成分较复杂，力学性质差。②层粘土，为第四系坡洪积层，结构松散，呈可塑状态，力学强度低，层厚、分布变化大。③层含碎石粉质粘土，有一定的力学强度及厚度，分布于斜坡的中上部，是斜坡加载及建设工程影响后主要的可能转变为不稳定的土体。④层漂卵石，力学强度高。⑤-1全风化粉砂岩，主要由粉质粘土组成，多夹原岩强风化粉砂岩碎块，土质均匀性较差，具有较高的力学强度。⑤-2、⑤-3层强～中风化粉砂岩，该层力学强度高，分布稳定，属稳定地层之一，可作锚索的锚固段地层。

该区无稳定、统一的地下水位，在边坡体的中部、前部地下水位出现异常，地下水位变平缓甚至产生反馈，表明在岩（土）层中局部地方存在松散层中的上层水或基岩层中的层间轻微承压水。水对砼结构及砼中钢筋无腐蚀性，对外露钢结构具弱腐蚀性。

3. 边坡支护方案设计

由于该段边坡地面横坡陡峻，常规的挡墙和边坡设计无法解决，结合场地工程地质条件、环境条件。综合各种因素考虑，本着节约工程投资，缩短施工工期，减少工程隐患，增加工程安全性等方面因素，设计中采用以预应力锚索挡板墙支挡为主，结合坡顶截水、坡底排水、坡体内泄水等措施进行综合防治的设计形式；墙后的侧向土压力作用于挡土板，并通过挡土板传递给地梁，再由地梁传递给预应力锚索，由预应力锚索与周围地层的锚固力形成平衡。治理方案具体设计情况如下：

3.1预应力锚索挡板墙的设置。

本边坡北端与现有挡墙相接，锚梁外立面坡比为1：0.05～1：0.25，支护长度约为120m。锚索水平间距为3m，垂直间距为2.5m，锚索单根长20～28m，锚筋为715.24钢绞线，锚固段长均为10m，孔径130mm，与水平面夹角为30°，设计单根锚索承载力为880KN，锚索间用竖向锚索地梁连接，锚索地梁断面尺寸为500mm×500mm，地梁之间用厚300mm的C25钢筋混凝土挡土板封闭，锚索挡墙顶部采用500×500mm的C25钢筋混凝土锁口连梁连接，底部采用700×300的C25钢筋混凝土基础连接，锚梁及挡土板竖向钢筋应锚入基础及锁口连梁内。

3.2C25素混凝土斜坡肋板及C20钢筋混凝土肋梁设置。

在锚垫板墙后锚索竖向分布位置上每隔3m设置一道厚500mm的C20素混凝土斜坡肋板，在斜坡肋板顶部设置500×500 C20钢筋混凝土肋梁。

3.3泄水孔设置

为排除地下水，提高岩土的抗剪强度，在距底标高1.85m、6.85m高处分别设置泄水孔，孔深7m，孔间距6.0m，仰角为10°，孔径110mm，孔内插入100PVC透水管。

3.4碎石反滤层设置。

在锚垫板后斜坡肋板之间设置厚500mm的碎石反滤层，用作墙背反滤层的材料应选用干净且含泥量少的砂石料。

3.5植草护坡。在锁口连梁与720平台之间采用适当放坡并进行植草绿化，坡比为1：1.14～1：2.00。

3.6浆砌石排水沟的设置。

通畅的排水体系对于场地小流域范围内的水土流失防治十分必要，在锚索挡墙底部外侧设置浆砌片块石排水沟，通过相互贯通的排水体系，保证场地范围内排出畅通。

具体设置详见剖面、立面图（图2）。

4. 工程实施注意事项

预应力锚索挡板墙工程较为复杂，该工程更是如此，故合理确定项目的施工顺序显得尤为重要，为确保施工和运营过程中边坡的稳定，除应采取合理的支挡加固措施外，还必须采用科学有效的施工方法、工艺及程序，避免施工过程中边坡失稳破坏，造成重大损失，甚至于留下后患，影响边坡的长期稳定和运行的安全。

（1）充分做好施工前的准备工作，提前修筑道路、搭建施工住所等，保证施工队伍进场能顺利开工。

（2）施工前应先熟悉设计图纸，认真做好各项工程施工组织计划，充分考虑当地季节性气候对施工工艺的影响，尽量避免安排在雨季施工。

（3）施工单位必须现场实测断面，按设计放线，所有支挡及防护工程，均应按设计型式尺寸挂线放样施工，保证施工质量。

（4）坡体上的锚索孔位是根据相应的肋柱位标高沿30°倾角投到相应坡体上，由于是自然坡体没有统一的坡率，设计出的锚孔孔位与实际坡面上的孔位会有偏差，故锚孔孔位应主要由现场实测定出，这要求测量队伍需有较高的专业水平。

（5）施工应严密组织，充分协调与组织好各施工工序的合理进行，要处理好测孔位、搭设工作架、造孔与浇注肋柱的先后关系，否则会严重影响到后序工作的进行。

（6）此坡体上部为素填土、粘土、碎石粉质粘土，其抗冲刷能力低，一遇暴雨极易产生崩塌，一旦崩塌物为较大块石，其巨大的冲击能量势必危及下部构筑物的安全，须引起高度重视，并在施工前进行有效防护处理。

5. 预应力锚索挡板墙工程特点

通过对本边坡治理工程的设计及施工，本工程最大的特点有以下几点：

（1）有利于支挡结构物整体功能上的发挥，似改良的扶壁式锚索挡墙：以往类似的边坡施工中，一般都是采用抗滑桩加挡土板及砌石挡土墙的方法，在桩、板及墙施工完成后再进行土、石方的回填，此种支挡方式为被动受力方式。而本次设计采用了新的设计思路，打破传统，通过施加预应力使支挡结构变被动受力为主动受力，似改良的扶壁式锚索挡墙，让支挡结构的整体功能更有效发挥。

（2）设计施工工序正确处理填土与锚索施工的关系，锚索可以在原坡面先行施工，自下而上锚固一级填土一级，待下部锚索进行初张拉并回填土方后，再进行上部锚索挡板墙施工并回填土方；对每一级边坡的施工，还进行分层和分段施工，无须按常规在填方完成后再施工锚索。不仅大大减小了边坡施工本身对边坡体的扰动，避免施工引起边坡病害，而且解决了锚索施工时段问题，节约了工期。

（3）采用横隔板（内穿锚索），解决了填土内张拉锚索的预应力损失问题；通过钢筋混凝土肋粱（板），把柱（梁）板墙与原状边坡组成整体受力的轻型抗滑支挡结构，使每根钢绞线受力均匀，有效减少预应力锚索穿过回填土造成的预应力损失，使边坡变形得到很好的控制，保证采场工业场地的安全使用。

（4）墙后锚索竖向分布位置上每隔3m设置一道混凝土斜坡肋板，在肋板顶部设置钢筋混凝土肋梁，把墙后填土区分割成多块，由于墙后无法使用大型机械压实，需采用小型打夯机夯实填土，通过横隔板（肋板、肋梁）的分隔作用，有效增加对填土的约束，很好控制填土变形。

（5）通过对几种边坡支护方案在工艺可行性、工期以及效费方面的比较分析：高挡墙和抗滑桩方案土方开挖量、回填量大，开挖工作面大，施工过程中安全隐患突出，且造价昂贵，施工工期长；预应力锚索挡板墙在边坡支护方面有明显的技术可行性和经济性，便于施工的合理组织和实施，施工周期短，在工期、成本、造价上均优于高挡墙和抗滑桩。

6. 结束语

通过预应力锚索挡板墙在某采场工业场地高大填方边坡加固治理中的应用，充分体现出对地形、工程地质条件适应力强，其支挡可靠、造价经济、施工简便、工期短的优点，在人工边坡及山体自然边坡工程中运用预应力锚索挡板墙，能充分利用岩、土体自身的强度，根据不同地形、地质条件进行结构设计，可以使锚索挡板墙始终处于最佳工作状态，保证边坡的稳定。

参考文献

[1]重庆市建设委员会主编 . 建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002） . 中国建筑工业出版社 . 2002 . 北京

[2]冶金部建筑研究总院主编 . 土层锚杆设计与施工规范CECS22∶90 . 1991 . 北京

[3]王珊主编 . 边坡工程设计施工新技术与质量检测验收实务全书 . 北京北影录音录像公司