柔性挡土墙在重力式地锚中的应用研究

王彬鹏 罗明迪 韦冠新

摘要：对斜拉扣挂缆索吊装系统重力式地锚的上压重进行设计，以柔性挡土墙形成地锚上压重四周的围挡，在中心区域填土压实，利用土工格栅下垫上盖形成外包，将上压重设计成多层堆放的一个压重体。文章以平南三桥重力式地锚为工程背景，介绍了地锚上压重柔性挡土墙的具体设计参数，并对其稳定性验算进行了详细介绍。柔性挡土墙在重力式地锚中应用的可行性在平南三桥得到了验证，与传统的混凝土压重相比，其在经济、环保、施工便捷等方面均具有巨大优势。

关键词：柔性挡土墙;生态袋;重力式地锚;上压重;环保

中图分类号：U443.24 文献标识码：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.005

文章编号：1673—4874（2020）11—0015-04

0.引言

在斜拉扣挂缆索吊装系统中，需要修筑大型地下锚定结构物（简称“地锚”），用于固定缆索吊装系统中的承重索、起重绳和牵引绳的转向固定、缆风索和拱肋安装过程中的扣索等。地锚结构形式有重力式、桩锚式和锚索式等，常用的地锚结构为重力式地锚。重力式地锚主要包括底板、肋板、下压重和上压重，底板、肋板、下压重为地锚下半部分，主要为钢筋混凝土或素混凝土结构;上压重位于上半部分，主要为素混凝土结构。上压重自身重量较大，通常采用c15混凝土浇筑而成，混凝土方量多，成本高。在缆索吊装系统施工完成后，需对作为临时结构的地锚进行拆除，地锚拆除工作量大，同时也会对周围环境造成一定的影响。在重力式地锚的结构设计中，仍有优化空间，可做到节约成本、降低对周围环境影响的双重效果。本文以平南三桥斜拉扣挂缆索吊装系统的地锚为工程背景，通过借鉴公路路堤施工中土工格栅加筋挡土墙技术，对地锚上压重进行了改进，并达到了良好的应用效果。

1工程概况

平南三桥主桥为主跨575m中承式钢管混凝土拱桥，其拱肋和桥面梁采用缆索吊装系统进行安装，缆索吊装系统跨径布置为（509+601+512）m，斜拉扣挂缆索吊装系统中共设计有2个主地锚、4个扣地锚A和2个扣地锚B。原地锚设计见图1。单个主地锚上压重c15混凝±1150m³，重27600kN;单个扣地锚B上压重c15混凝±1172m³，重28128kN;单个扣地锚A上压重c15混凝土250m³，重6000kN。整个斜拉扣挂缆索吊装系统地锚上压重混凝土共计5644m³。地锚上压重仅为配重作用，为节约混凝土材料、减少后期地锚拆除的工作量，并降低对周围环境的影响，需对地锚上压重结构重新设计。

2应用方案及效果

2.1应用方案

2.1.1柔性生态加筋挡土墙设计

将地锚上压重四周看作边坡，借鉴边坡的柔性生态加筋挡土墙进行地锚上压重设计，在地锚四周形成加筋挡土墙，中心填土压实，利用土压重替换混凝土压重。在边坡工程中，加筋材料水平分层铺设在填土中，将土体改良成加筋土，利用加筋土的高抗剪强度和一定的抗拉强度形成稳定性好的不同坡度的边坡工程嘲。在地锚上压重设计中采用土工格栅柔性生态加筋挡土墙，上压重四周设计堆码生态袋，在一定高度利用土工格栅下垫上盖将生态袋反包拉住，形成一个多层堆放的压重体。最大上压重为扣地锚B，其设计见图2，主地锚、扣地锚A的设计结构相同。

土工格栅柔性生态加筋挡土墙设计技术参数如下：

（1）地锚上压重总高度不低于设计高度，设计高度根据上压重总重量设定。

（2）挡土墙垒砌坡度为85°。

（3）挡土墙分层高度≤60cm。

（4）生态袋短边朝外，长边长度约为60cm。

（5）每层挡土墙底面满布土工格栅，顶面土工格栅在填土中的反包长度≥2m。

（6）格栅搭接长度≥20cm。

（7）地锚顶部浇筑20cm厚混凝土防水渗入地锚。

2.1.2受力验算

柔性挡土墙稳定性验算包括内部稳定性验算和外部稳定性验算。在柔性挡土墙上压重的应用中，内部稳定性验算包括筋材抗拉強度验算、每层筋材抗拔稳定性验算、全墙抗拔稳定性验算;外部稳定性验算包括抗滑稳定性验算。

（3）验算结果：通过以上验算，扣地锚B上压重柔性生态挡土墙内部稳定性和外部稳定性均满足要求。采取同样的验算方法，可计算得出主地锚和扣地锚A的上压重挡土墙也满足要求。

2.2应用效果

平南三桥地锚上压重采用柔性生态加筋挡土墙设计，2个主地锚、4个扣地锚A和2个扣地锚B的上压重施工费用共计70万元，若按c15混凝土上压重施工共需费用251万元。而在地锚拆除时，加筋挡土墙的拆除费用远低于混凝土的拆除费用，柔性生态加筋挡土墙在地锚上压重的应用具有非常好的经济性。在缆索吊装系统试吊过程中，地锚位移均在1m以内。在缆索吊装系统使用过程中，地锚上压重挡土墙正常，地锚无异常，地锚结构满足要求。拱肋扣索拆除后，对扣地锚A上压重进行拆除，拆除方便、快捷。另外，在节材和降尘降噪方面，柔性生态加筋挡土墙上压重方案也有较大的优势。

3结语

斜拉扣挂缆索吊装系统被广泛应用于拱桥的建设之中，其重力式地锚上压重采用柔性生态加筋挡土墙围成的土压重，相比传统的混凝土压重，在经济、环保、施工便捷等方面均具有巨大优势，且不会对结构的使用及安全性产生影响。将柔性生态加筋挡土墙应用于地锚上压重的可行性在平南三桥地锚上得到了验证，可为同类工程提供有益借鉴。