柔性擋土墻在重力式地錨中的應(yīng)用研究

王彬鵬 羅明迪 韋冠新

摘要：對(duì)斜拉扣掛纜索吊裝系統(tǒng)重力式地錨的上壓重進(jìn)行設(shè)計(jì)，以柔性擋土墻形成地錨上壓重四周的圍擋，在中心區(qū)域填土壓實(shí)，利用土工格柵下墊上蓋形成外包，將上壓重設(shè)計(jì)成多層堆放的一個(gè)壓重體。文章以平南三橋重力式地錨為工程背景，介紹了地錨上壓重柔性擋土墻的具體設(shè)計(jì)參數(shù)，并對(duì)其穩(wěn)定性驗(yàn)算進(jìn)行了詳細(xì)介紹。柔性擋土墻在重力式地錨中應(yīng)用的可行性在平南三橋得到了驗(yàn)證，與傳統(tǒng)的混凝土壓重相比，其在經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、施工便捷等方面均具有巨大優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：柔性擋土墻;生態(tài)袋;重力式地錨;上壓重;環(huán)保

中圖分類號(hào)：U443.24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.005

文章編號(hào)：1673—4874（2020）11—0015-04

0.引言

在斜拉扣掛纜索吊裝系統(tǒng)中，需要修筑大型地下錨定結(jié)構(gòu)物（簡稱“地錨”），用于固定纜索吊裝系統(tǒng)中的承重索、起重繩和牽引繩的轉(zhuǎn)向固定、纜風(fēng)索和拱肋安裝過程中的扣索等。地錨結(jié)構(gòu)形式有重力式、樁錨式和錨索式等，常用的地錨結(jié)構(gòu)為重力式地錨。重力式地錨主要包括底板、肋板、下壓重和上壓重，底板、肋板、下壓重為地錨下半部分，主要為鋼筋混凝土或素混凝土結(jié)構(gòu);上壓重位于上半部分，主要為素混凝土結(jié)構(gòu)。上壓重自身重量較大，通常采用c15混凝土澆筑而成，混凝土方量多，成本高。在纜索吊裝系統(tǒng)施工完成后，需對(duì)作為臨時(shí)結(jié)構(gòu)的地錨進(jìn)行拆除，地錨拆除工作量大，同時(shí)也會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成一定的影響。在重力式地錨的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，仍有優(yōu)化空間，可做到節(jié)約成本、降低對(duì)周圍環(huán)境影響的雙重效果。本文以平南三橋斜拉扣掛纜索吊裝系統(tǒng)的地錨為工程背景，通過借鑒公路路堤施工中土工格柵加筋擋土墻技術(shù)，對(duì)地錨上壓重進(jìn)行了改進(jìn)，并達(dá)到了良好的應(yīng)用效果。

1工程概況

平南三橋主橋?yàn)橹骺?75m中承式鋼管混凝土拱橋，其拱肋和橋面梁采用纜索吊裝系統(tǒng)進(jìn)行安裝，纜索吊裝系統(tǒng)跨徑布置為（509+601+512）m，斜拉扣掛纜索吊裝系統(tǒng)中共設(shè)計(jì)有2個(gè)主地錨、4個(gè)扣地錨A和2個(gè)扣地錨B。原地錨設(shè)計(jì)見圖1。單個(gè)主地錨上壓重c15混凝±1150m³，重27600kN;單個(gè)扣地錨B上壓重c15混凝±1172m³，重28128kN;單個(gè)扣地錨A上壓重c15混凝土250m³，重6000kN。整個(gè)斜拉扣掛纜索吊裝系統(tǒng)地錨上壓重混凝土共計(jì)5644m³。地錨上壓重僅為配重作用，為節(jié)約混凝土材料、減少后期地錨拆除的工作量，并降低對(duì)周圍環(huán)境的影響，需對(duì)地錨上壓重結(jié)構(gòu)重新設(shè)計(jì)。

2應(yīng)用方案及效果

2.1應(yīng)用方案

2.1.1柔性生態(tài)加筋擋土墻設(shè)計(jì)

將地錨上壓重四周看作邊坡，借鑒邊坡的柔性生態(tài)加筋擋土墻進(jìn)行地錨上壓重設(shè)計(jì)，在地錨四周形成加筋擋土墻，中心填土壓實(shí)，利用土壓重替換混凝土壓重。在邊坡工程中，加筋材料水平分層鋪設(shè)在填土中，將土體改良成加筋土，利用加筋土的高抗剪強(qiáng)度和一定的抗拉強(qiáng)度形成穩(wěn)定性好的不同坡度的邊坡工程嘲。在地錨上壓重設(shè)計(jì)中采用土工格柵柔性生態(tài)加筋擋土墻，上壓重四周設(shè)計(jì)堆碼生態(tài)袋，在一定高度利用土工格柵下墊上蓋將生態(tài)袋反包拉住，形成一個(gè)多層堆放的壓重體。最大上壓重為扣地錨B，其設(shè)計(jì)見圖2，主地錨、扣地錨A的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)相同。

土工格柵柔性生態(tài)加筋擋土墻設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)如下：

（1）地錨上壓重總高度不低于設(shè)計(jì)高度，設(shè)計(jì)高度根據(jù)上壓重總重量設(shè)定。

（2）擋土墻壘砌坡度為85°。

（3）擋土墻分層高度≤60cm。

（4）生態(tài)袋短邊朝外，長邊長度約為60cm。

（5）每層擋土墻底面滿布土工格柵，頂面土工格柵在填土中的反包長度≥2m。

（6）格柵搭接長度≥20cm。

（7）地錨頂部澆筑20cm厚混凝土防水滲入地錨。

2.1.2受力驗(yàn)算

柔性擋土墻穩(wěn)定性驗(yàn)算包括內(nèi)部穩(wěn)定性驗(yàn)算和外部穩(wěn)定性驗(yàn)算。在柔性擋土墻上壓重的應(yīng)用中，內(nèi)部穩(wěn)定性驗(yàn)算包括筋材抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算、每層筋材抗拔穩(wěn)定性驗(yàn)算、全墻抗拔穩(wěn)定性驗(yàn)算;外部穩(wěn)定性驗(yàn)算包括抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算。

（3）驗(yàn)算結(jié)果：通過以上驗(yàn)算，扣地錨B上壓重柔性生態(tài)擋土墻內(nèi)部穩(wěn)定性和外部穩(wěn)定性均滿足要求。采取同樣的驗(yàn)算方法，可計(jì)算得出主地錨和扣地錨A的上壓重?fù)跬翂σ矟M足要求。

2.2應(yīng)用效果

平南三橋地錨上壓重采用柔性生態(tài)加筋擋土墻設(shè)計(jì)，2個(gè)主地錨、4個(gè)扣地錨A和2個(gè)扣地錨B的上壓重施工費(fèi)用共計(jì)70萬元，若按c15混凝土上壓重施工共需費(fèi)用251萬元。而在地錨拆除時(shí)，加筋擋土墻的拆除費(fèi)用遠(yuǎn)低于混凝土的拆除費(fèi)用，柔性生態(tài)加筋擋土墻在地錨上壓重的應(yīng)用具有非常好的經(jīng)濟(jì)性。在纜索吊裝系統(tǒng)試吊過程中，地錨位移均在1m以內(nèi)。在纜索吊裝系統(tǒng)使用過程中，地錨上壓重?fù)跬翂φ＃劐^無異常，地錨結(jié)構(gòu)滿足要求。拱肋扣索拆除后，對(duì)扣地錨A上壓重進(jìn)行拆除，拆除方便、快捷。另外，在節(jié)材和降塵降噪方面，柔性生態(tài)加筋擋土墻上壓重方案也有較大的優(yōu)勢。

3結(jié)語

斜拉扣掛纜索吊裝系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于拱橋的建設(shè)之中，其重力式地錨上壓重采用柔性生態(tài)加筋擋土墻圍成的土壓重，相比傳統(tǒng)的混凝土壓重，在經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、施工便捷等方面均具有巨大優(yōu)勢，且不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的使用及安全性產(chǎn)生影響。將柔性生態(tài)加筋擋土墻應(yīng)用于地錨上壓重的可行性在平南三橋地錨上得到了驗(yàn)證，可為同類工程提供有益借鑒。