某高边坡桩基立柱锚拉式挡土墙设计实践

某高边坡桩基立柱锚拉式挡土墙设计实践
发布时间：2022-07-26T06:11:25.318Z 来源：《中国建设信息化》2022年3月第6期作者：龙后程[导读] 本文以某工程项目为例，对于项目设计时的基本要求进行分析
龙后程
湖南九一工程设计有限公司湖南长沙 410000摘要：本文以某工程项目为例，对于项目设计时的基本要求进行分析，讨论了桩基立柱锚拉式挡土墙设计实践要点，内容包括边坡稳定性分析、桩基立柱设计、锚定拉杆设计、挡土墙设计、托梁结构设计、锚定墙设计等，通过研究桩基立柱锚拉式挡土墙设计实践时的注意事项，其目的在于积累相应的设计经验，提升高边坡结构的稳固性。

关键词：高边坡；锚定拉杆；托梁结构；施工质量桩基立柱锚拉式挡土墙是一种由桩基、托梁、立柱、挡土墙、预应力锚定拉杆、锚定墙等组成的复合挡土结构。

此类结构在应用中会利用桩基与锚定拉杆提升结构的抗滑性能和支撑荷载，从而提升高边坡结构的稳固性。

通过整理桩基立柱锚拉式挡土墙设计实践的相关内容，对于加快结构施工进度，提高结构稳固性有着积极的促进作用。

1工程项目概述图一立柱锚拉式挡土墙示意图
该施工项目总占地面积约20万㎡，区域的西南侧需要进行回填处理，回填后的边坡高为35.6m-37.9m，边坡总长度为165.3m。

而边坡的坡脚处为交通道路，因此使用图一的结构来进行支护，结构属于永久性支挡结构，结构与道路路肩之间的距离为10.0m，而边坡坡脚距离建筑外侧轮廓线的距离为10.0m，设计使用年限为50.0m。

2项目设计时的基本要求在此项目支挡结构的设计中，所提出的基本要求如下：①在此次边坡结构的设计中，需要着重考量所建设挡土墙结构与原油边坡结构之间的距离，确保所建立结构的安全性与稳定性。

②在挡土墙施工过程中，需要确保临边建筑群的安全性，尤其是有一些临近坡顶的其他建筑群，在卸载土方时需考虑到坡顶邻近建筑群的安全性，确保整个结构施工结果的稳固性。

③此次设计的挡土墙结构与下方道路之间的距离为10.0m，但是考虑到施工时所需要布设的结构较多，因此需要做好既有交通道路保护、临边结构围护等工作，以营造良好的工程作业环境。

④在永久性挡墙的设计中，需要对该区域的基础施工条件进行整理，基于实际情况选择最高效的施工工艺，并且尽量在雨季来临前完工，以起到既定的固定作用。

⑤此次施工的挡土墙高度较大，因此在施工时也需要加强监测工作，以提高结构作业结果的可靠性。

3桩基立柱锚拉式挡土墙设计实践要点3.1边坡稳定性分析
在此次挡土墙设计活动中，需做好边坡稳定性分析，这也为后续其他设计活动的展开奠定良好基础。

在此次设计实践活动中，使用RSD软件来对结构稳定性进行评价，在软件的具体计算中，基于圆弧滑动法计算出最不利于结构稳固性的半径，同时确定了边坡安全系数不能低于1.30。

在该工程的施工中，其填方的高度较大，为提升整个结构的稳固性，在回填施工时选择在土体中掺入适量水泥，借助水泥的固结力来提高整个结构的稳定性。

在此次施工活动中选择在某范围填土中增设土工格栅，经过分层碾压处理后可以得到受力稳定性强的加筋土。

在此次计算中，坡顶附加荷载取值为25kPa，而建筑所产生的附加荷载取值为230kPa，经过软件计算后所设计挡土墙结构的安全系数为1.35，满足安全性施工要求。

3.2桩基立柱设计
根据表一中整理的各土层基础参数信息，可以对桩基立柱结构参数设计提供良好参考。

在具体的设计活动中，会使用多锚点结构进行设计，在对锚杆布设位置进行确定，基于立柱受力均衡原则进行合理化布置，并且在接近锚点的位置布置铰接点，为确保设计结果的合理性，会使用力法或位移法来计算所设计锚杆结构的锚杆拉力和根部剪力，其中，计算得到的立柱根部剪力数值会作为预制桩制作时的水平推力，根据该数值也可以计算出桩结构的强度、水平位置等参数，对比相应规范来调节锚杆数量和分布位置，从而将桩顶水平推力控制在合理范围内，维持整个立柱结构的稳定性。

经过计算后，该工程所使用的桩基立柱结构直径为1.5m，立柱间距为1.8m，高度在6.5-8.5m，以满足边坡支护的相关要求。

3.3锚定拉杆设计
根据立柱计算结果可以对锚定拉杆参数进行设计，在对锚定拉杆结构进行优化设计时，会利用轴心受拉构件参与施工，在对其拉力值进行确定时，使用到了以下公式：①F=D·k·dm，其中F表示锚杆结构的拉力值，计量单位为kPa；D表示锚杆结构的断面周长，计量单位为m；k表示土层的剪力强度，计量单位为kPa；dm表示锚杆结构加固段总长度，计量单位为m。

将相关数值代入后便可以得到具体数值，同时可以根据公式分析相互间关联性，便于锚杆相关参数的调整。

在对土层剪力强度进行计算时，则可以使用以下公式进行计算：②k=s0·γ·h0·α+A，其中s0表示土层系数，为常数可翻阅表格进行获取；γ表示土层的容重，计量单位为kN/m3；h0表示结构上方覆盖土层厚度，计量单位为m；α表示土层的内摩擦角，计量单位为°；A表示土层的黏聚力，计量单位为kPa。

在该项目的施工中，所使用锚定拉杆结构使用标准强度为1850MPa的无黏结预应力钢绞线进行制作，布设时的间距为1.8m，总长度为29.7m，以满足结构稳固性的施工要求[1]。

3.4挡土墙设计
图二挡土墙结构示意图
结合该工程项目的基础特点，在对挡土墙结构进行设计时，将钢筋混凝土作为主要的施工材料。

而且在对结构稳固性进行设计时，参考了库仑土压力理论来完成挡土墙所承受土层压力值的计算。

在具体的技术中所使用到的公式如下：③ P=[Wsin(α-φ)]/[sin(ψ+α-φ)] ，式中P 表示墙体对土层的反作用力（即土层压力），计量单位为kPa；W表示土层重力，计量单位为kPa；α表示土层与挡土墙之间的外摩擦角，计量单位为°；φ表示土层的内摩擦角，计量单位为°。

代入数值后可得到相应数值，在该项目中，挡土墙结构示意图如图二所示，设计高度为6.5m-8.5m，设计宽度为0.6m。

3.5托梁结构设计
在支护结构的设计中，托梁结构的主要作用是对上部结构进行支撑，以提升整个结构的稳固性。

为了方便对托梁结构受力情况进行计算，在计算时会将其看做是连续梁结构，在局部计算时又会看做是悬臂梁进行计算，以达到预期的计算效果。

基于上述已知数据计算后得知，该工程施工时所使用的托梁结构宽度为1.7m，结构的高度参数为1.2m，以满足相应的支撑要求[2]。

3.6锚定墙设计
结合该工程项目的基础特点，在对锚定墙结构进行设计时，将钢筋混凝土作为主要的施工材料。

而且在对结构稳固性进行设计时，需计算结构的抗拉伸强度、剪力强度、极限强度等参数进行计算。

将已有数据代入到公式中可得到相应数值，将其与规范进行对比后开始调整结构高度、宽度等参数，以满足相应的使用要求[3]。

经过计算后，该工程施工时所使用的锚定墙结构宽度为1.7m，结构的高度参数为3.5m，以满足相应的加固要求，提升整体稳固性。

4桩基立柱锚拉式挡土墙设计实践时的注意事项
基于上述设计实践经验可以得知，在结构应用过程中应注意以下内容：①在工程桩基施工时，为避免窜孔问题的出现，需要结合现场实际情况采取恰当的护壁措施进行处理，并且在施工时也会采用隔桩施工的方法，确保桩基施工结果的可靠性。

②对于高边坡进行回填施工时，需要采用分层填筑的方式进行处理，单次回填厚度不超过30cm，使用全风化砂岩进行填充，待其压实系数超过0.93后可进入下一层填筑作业。

③在挡土墙施工时，需要提前预留好相应的泄水孔，泄水孔的上方也会设置滤网，合理控制其尺寸，确保排水过程的通畅性，减少堵塞问题[4]。

④在合适位置布设监测点，监测内容包括挡土墙位移、高边坡坡顶位移等，同时在施工中也需要实时关注土体开裂情况，及时采取措施进行加固，以提高整个高边坡结构的稳固性。

结束语
综上所述，高边坡在施工中具有支挡难度较大、不稳定强等特点，如何采取可靠措施提升高边坡稳固性，也是施工时需要重点考量的内容。

桩基立柱锚拉式挡土墙作为一类常用的加固结构，通过整理该结构在施工过程中需注意的内容，不仅可以加快结构施工进度，而且能够提升结构施工结果的稳固性，提高高边坡的安全性。

参考文献
[1]朱益江,刘勇.锚拉式挡土墙在高边坡工程中的应用[J].建筑技术开发,2020,47(05):145-146.
[2]江健宏,杨振宇,陈奇,孟庆宇,张宏博.预应力对拉式挡土墙受力特征模型试验研究[J].山东大学学报(工学版),2019,49(04):61-69.
[3]黄志.锚拉式挡土墙在高边坡抢险工程中的应用与探讨[J].住宅与房地产,2018(07):246.
[4]周大海,李权.锚拉挡土墙在地质灾害应急抢险治理工程中的应用[J].西部探矿工程,2017,29(07):16-19.。