工程建设中，在山区高陡边坡覆盖层较薄的区域，覆盖层往往整体塌滑，造成岩体裸露。随着我国“绿化建设”力度的加大，岩石边坡的绿化问题已提上日程，工程边坡覆土绿化问题是摆在工程建设者面前的一大课题。

 

　　近几年，工程界提出了多种生态恢复工程，但没有足够的土壤和养分，“一年青，两年黄，三年死光光”的现象经常出现。近年来，一种新的阻滑结构一垂直预应力锚杆挡墙在边坡治理中得到了广泛应用，并在固土绿化工程中取得了良好的效果。

 

 

　　垂直预应力锚杆挡墙由圬工墙身和预应力锚杆组成。它借助于锚杆预应力对墙身施加的压力，代替墙身圬工的重量，从而减少墙身的断面尺寸。垂直预应力锚杆挡土墙具有节省圬工、造价低廉和施工简便的优点，适用于墙身所受推力较大的岩石地基和挡土墙变形需要严格控制的地段。锚杆的预应力也可增大滑面或破裂面上的静摩擦力。

 

　　目前，垂直预应力锚杆挡墙应用前景十分广阔，它可广泛应用于公路、铁路、矿山、水利等工程，治理高陡边坡覆盖层较薄的区域和固土绿化都具有良好的效果。

 

 

　　2.1工程概况

 

　　晋阳高速公路K14+12～K14+305段地势陡峭，属于中低山一地貌，浆砌石挡土墙覆土盖压厚度约1.2m。2005年7月，由于连降暴雨，边坡坡面覆盖层整体顺基岩面下滑，浆砌石挡土墙多处损坏、滑移，急需进行治理。

 

　　根据工程地质钻探结果表明：工程区地层主要为第四系松散堆积层(Q)和侏罗系泥岩(Cr)，第四系松散堆积物物质成分主要是赫红色黏土夹少量碎块石。

 

　　2.2设计方案

 

　　平行于等高线间距每5m分梯级设置垂直预应力锚杆挡土墙。挡墙间挂三维网植草绿化。挡土墙设计墙高4.0m，其中基础嵌入基岩0.2m。墙顶设压顶梁，压顶梁断面尺寸0.5m×0.4m。沿挡墙长度方向间距为1.0m布置预应力锚杆，锁定在压顶梁上，锚固段长度(进入中分化基岩内)2.0m，总长度7.0m，锚杆采用φ20HRB335垂直预应力锚杆挡墙在滑坡推力荷载或土压力荷载作用下应满足抗滑、抗倾覆、抗剪以及地基稳定性等方面的要求。作用在单位长度锚杆挡墙上的荷载有：滑坡推力E、墙体自身重力G、预应力荷载N、基底摩擦阻力F。首先验算锚杆挡墙的抗滑稳定性。作用在挡墙上的水平推力为：

 

　　∑T=Ecosδ+Ea

 

　　(1)

 

　　式中：δ：滑坡推力作用线与水平线的夹角：

 

　　Ea地震惯性力。

 

　　总的抗滑阻力即基底摩擦阻力为：

 

　　∑N=F=(Esinδ+G+N)μ

 

　　(2)

 

　　式中μ：基底摩擦系数，不同土层对挡土墙基底的摩擦系数可按建筑地基基础设计规范表6.6.5-2选取，特殊情况下可通过现场摩擦试验确定。

 

　　抗倾覆稳定性：

 

　　K0=G×ZG+NZN+Esinα×B(Ecosα+Eα)×Zx

 

　　(3)

 

　　式中：ZG：墙体重力对墙趾力臂；

 

　　ZN：预应力荷载对墙趾的力臂；

 

　　B：抗滑挡墙基础宽度；

 

　　Zx：滑坡推力的水平分量对墙趾的力臂。

 

　　计算结果抗倾覆稳定性系数K0=2.12，满足规范要求大于1.6；作用在基底合力的法向分量对墙趾的力臂：

 

　　Z=GZG+NZN+Esinα×B(G+N+Esina)

 

　　(4)

 

　　合力偏心矩：e=B2-Z作用在基底的法向应力为：σ1σ2!“＝(G+N+Eslnα)B1±6eB!”因此，垂直顶直力锚杆挡墙基础底面的压力：

 

　　σ=176kPa≤∫a=300kPa

 

　　(5)

 

　　式中：σ：基底平均压应力；

 

　　σmlx为基底最大压应力：

 

　　fa：地基承载力特征值，均满足规范要求。

 

　　墙体抗剪验算：K=Ecosafc×Ac+fh×Ah+fg×Ag

 

　　式中：fc、fh、fg：墙体抗剪断强度、锚杆孔灌浆材料抗剪强度以及钢筋抗剪断强度；

 

　　Ac、Ah、Ag：滑坡推力作用点处抗滑挡墙净截面积、锚杆孔灌浆材料截面积以及钢筋截面积。计算预应力锚杆挡墙墙体抗剪断安全系数K满足规范要求；如果考虑地下水压力以及地震荷载的影响，可以用于地震区以及地下水丰富地区的边坡治理工程。

 

　　3边坡治理效果

 

　　工程采用垂直预应力锚杆挡墙，增加了覆盖层的厚度，工程坡面土壤丰厚，植草绿化效果显著，与周边环境充分协调，实现了生态环境的可持续发展。

 

 

　　采用一种新的阻滑结构一垂直预应力锚杆挡墙对边坡进行治理，通过工程实践，验证其优越性。

 

　　(1)充分发挥锚杆的优点，能显著提高普通挡土墙的抗滑稳定性、抗倾覆稳定性以及抗剪断能力。

 

　　(2)能大幅度降低边坡整治的投资，具有非常明显的经济效益，相比普通抗滑桩或者挡土墙可节约工程造价20％以上。

 

　　(3)可以用于大中型不稳定边坡的整治'极大地拓展了普通挡土墙的适用范围。

 

　　(4)垂直预应力锚杆挡墙可实现陡峭边坡无法实现的绿化，美化环境，达到综合治理的目的。