基本介紹
- 中文名：錨定板擋土牆
- 外文名：Anchor plate retaining wall
- 學科：土木工程
- 領域：建築
- 結構：輕型支護結構
- 主要：作路肩牆或路堤牆等
簡介,樁基礎設計,構件設計,材料選用,施工工藝,總結,
簡介
錨定板擋土牆結構是一種適用於填方的輕型支護結構，可以用作擋土牆、橋台、港口護岸工程。它的主要特點有構件斷面小、結構質量輕、柔性大、工程量省、圬工數量少、構件可預製，有利於實現結構輕型化和機械化施工。它主要適用於承載力較低的軟弱地基，作路肩牆或路堤牆。
本工程為山西省圖書館室外平台及附屬工程建設項目，位於太原市長風街以南，新晉祠路以東的長風商務區內，為環繞山西省圖書館主體的平台。結構總高度6.7 m，基礎為樁基礎，擋土牆採用錨定板擋土牆。基本風壓0.40 kN/m2 ，抗震設防烈度8 度，建築場地類別為Ⅲ類，場地為汾河西岸河漫灘，地形基本平坦，液化等級為中等～ 嚴重，液化土層為第③層粉細砂和第④層細中砂，液化土層總厚度為17 m。為解決液化地基承載力問題，同時考慮到經濟性( 比傳統重力式擋牆節省30%) ，採用錨定板擋土牆結合管樁基礎的方案。
樁基礎設計
因③層、④層為液化土層，採用預應力混凝土管樁，根據地質勘查報告估算，單樁豎向承載力特徵值為700 kN，單樁抗拔承載力特徵值為300 kN，樁徑為400，壁厚95 mm，樁端要求穿透⑤土層置於⑥細中砂層，樁長不小於27 m。管樁採用靜壓沉樁，按壓樁終壓力值及進入設計要求的持力層雙控，終壓力值由施工現場並根據當地經驗確定，一般可取樁承載力特徵值的2 倍～ 3 倍，但不大於樁身極限承載力標準值。
構件設計
錨定板擋土牆是由牆面、拉桿、錨定板以及充填牆面與錨定板之間的填土所共同組成的一個整體，依靠拉桿和錨定板的抗拔力來保持擋土牆的穩定，其拉桿及其牆部的錨定板均埋設在回填土中，其抗拔力來源於錨定板前填土的被動抗力。本工程採用柱板式擋土牆，牆面由肋柱與擋土板拼裝而成，設計過程主要是:
1)計算分析牆面土壓力;
2) 計算立柱;
3) 確定鋼拉桿上的拉力;
4) 確定錨定板的抗拔力;
5) 結構的整體穩定性分析五個問題。計算方法可參考鐵道部錨定板研究組制定的《旱橋錨定板橋台設計原則》和《錨定板擋土牆設計原則》等資料。
1) 土壓力計算一般按主動土壓力計算，要採取一個土壓力增大係數m，肋柱間距取2． 2 m，混凝土等級為C35，計算出土壓力強度，按簡支梁計算出擋土板配筋。
2) 肋柱為受彎構件，主要承受由擋板傳來的土壓力，並以拉桿作為水平反力的支點。肋柱應按彈性支撐連續梁計算其各個支點的反力，各截面的彎矩和立柱低端的受力情況。經計算確定肋柱截面和配筋。
3) 拉桿長度按整體穩定性要求決定，應採用延伸性和可焊性好的熱軋鋼筋及螺絲端桿組成，根據立柱的支座處的支反力求出拉桿拉力，在立柱豎直，拉桿水平時，拉力即等於支反力，在確定拉桿截面時取抗拉安全係數為1． 7。最下層拉桿的長度除滿足穩定性要求外，應使錨定板埋置於主動破裂面以外不小於3． 5h 處( h 為矩形錨定板的高度) ; 最上層拉桿的長度應不小於3 m。考慮到上層錨定板的埋置深度對其抗拔力的影響，最上層拉桿至填土頂面的距離取2 m。拉桿計算直徑在計算的基礎上增加2 mm，作為防鋼材鏽蝕的安全儲備。
4) 錨定板分為淺埋和深埋兩種情況，埋置深度小於3 m時，按淺埋考慮，設計中最上層的錨定板寬度方向連續，根據相關公式計算其極限抗拔力。以下幾層埋置深度大於3 m，按深埋考慮，其單位容許抗拔力為100 kPa ～ 150 kPa。錨定板採用方形鋼筋混凝土板，混凝土標號為C35，豎直埋置在填土中，故忽略不計拉桿與填土之間的摩擦阻力，則錨定板承受的拉力即為拉桿拉力。錨定板的厚度和鋼筋配置分別在豎直方向和水平方向按中心支承的單向受彎構件計算，並假定錨定板豎直面上所受的水平土壓力為均勻分布。錨定板與拉桿連線處的鋼墊板，也可按中心有支點的單向受彎構件進行設計。
5) 擋牆整體穩定驗算按折線裂面分析法進行計算，此分析法作了三個基本假定:
a． 下層錨定板前方土體的最不利滑動面通過牆面頂端;
b． 上層錨定板前方土體的最不利滑動面通過被分析錨定板以下的拉桿與牆面的交點;
c． 每一層錨定板邊界後方土體的應力狀態為朗金主動狀態，穩定係數取1.8。
材料選用
錨定板擋土牆牆背填土應採用粉土; 不能採用凍脹土、膨脹土鹽漬土及塊石類土，嚴禁採用白堊土、硅藻土及有腐蝕作用的酸性土和有機質土。填土施工時應分層壓實，並應符合TB 10001 鐵路路基設計規範，要求填土容重不大於18 kN/m3 ，摩擦角不小於30°。拉桿兩端分別焊接螺絲端桿與肋柱和錨定板相連; 拉桿塗兩層防鏽漆，且纏繞用熱瀝青浸透的玻璃纖維布兩層，施工時拉桿應拉緊。
施工工藝
錨定板和肋柱應預留拉桿孔道，錨定板、肋柱與螺絲端桿連線處，在填土前宜用瀝青砂漿充填，並用瀝青麻筋塞縫，外露的端桿和部件也在填土下沉基本穩定後，再用水泥砂漿封填。拉桿及錨定板埋設時，應在填土夯填至拉桿高度以上20cm 後再挖槽就位。錨定板前方超挖部分套用混凝土或灰土回填夯實。挖槽時，宜使錨定板比設計位置抬高3mm～5 mm，不得直接碾壓拉桿或錨定板。為了防止牆面向外傾斜或避免由於視差而產生的不安全感，肋柱在施工時，均嚴格按照設計要求預留一定的後仰度，即肋柱向填土一側仰斜5%的角度。錨定板擋土牆應在牆背底部至牆頂以下0.5 m 範圍內，填築0.3 m 厚的滲水性材料或用無砂混凝土板、土工織物作為反濾層，表面設泄水孔做排水措施。
總結
針對本工程不良地質條件及造價控制的要求，採用了錨定板擋土牆，其結構輕，柔性大，價廉，是一種有前途的擋土結構形式，但對其力學性能的研究還存在著薄弱環節，因此有必要在這些方面進行深入研究，以完善相關規範建設以及推動錨定板擋土牆的進一步發展。
