混合支挡结构在工程中的应用

【摘要】文章首先通过对混合支挡结构在工程中的意义进行了阐述，接着对混合支挡结构的种类进行了细致的分析，最后重点探讨了混合支挡结构在工程中的应用。

【关键词】混合支挡，结构，应用

中图分类号：O434文献标识码： A

一、前言

混合支挡结构在工程中有着重要的作用。在工程建设的过程中，如果混合支挡结构得不到充分保障，存在潜在隐患，那么，对工程质量会产生很大的影响。

二、混合支挡结构在工程中的意义

混合支挡结构常运用在高陡边坡、地质环境复杂的边坡治理工程中,它是在边坡的上下部通过不同的支挡结构相互作用、相互协调共同承受边坡岩土体荷载的综合支挡体系。根据设计实践,常见混合支挡结构有9种类型,对混合支挡结构的力学特征、设计方法的分析研究是很有必要的。不同支挡结构并不孤立,而是相互之间存在着作用,这种作用可是直接的,也可是通过岩土体间接传递,设计施工关键的问题是如何考虑这种作用。由于建筑功能及环境需求，在山地、丘陵工程建设中往往形成高切坡、深填方边坡。伴随着经济及技术的发展，边坡规模日趋高大，使得以往单一边坡支挡结构显然不适应发展潮流，混合支挡结构在经济技术发展中应运而生。

三、混合支挡结构的种类

1、斜撑式抗滑支挡结构

斜撑式抗滑支挡结构为常用的抗滑桩和斜撑组成的组合结构。具体应用中将抗滑桩锚固段和斜撑臂基础置于稳定地层，并将抗滑桩和斜撑臂连接，使滑坡推力通过抗滑桩锚同段和斜撑臂基础传递至稳定地层，从而达到治理滑坡的目的。由于在抗滑桩的顶部设置斜撑，使桩的变形受到约束，从而改善了悬壁桩的受力及变形状态，结构的稳定性也大大加强。与传统的抗滑桩相比，本实用新型结构能承受更大的滑坡推力，适用于治理规模较大的滑坡。

2、椅式抗滑支挡结构

包括第一抗滑桩和第二抗滑桩，所述抗滑桩的锚固段嵌固于滑动面以下的稳定地层内，第二抗滑桩的悬臂段和第一抗滑桩悬臂段之间设置横梁。由于抗滑桩锚固段置于稳定地层，通过在两根抗滑桩之间设置横梁，使第一抗滑桩受到的部分滑坡推力通过横梁传递至第二抗滑桩，第一抗滑桩的变形受到约束，大大改善了第一抗滑桩悬壁的变形和受力状态，抗滑桩联合受力，稳定性好，能抵抗较大滑坡推力，特别适用于规模较大的滑坡治理工程。

3、抗滑桩

抗滑桩主要是依靠桩的强度、滑面以下锚固部分桩周岩土的弹性抗力来平衡滑面以上滑体剩余下滑力，使滑坡保持稳定。抗滑桩的计算理论由早期的单纯抗剪理论发展为静力平衡法、布鲁姆法、弹性地基梁法、链杆法、混合法等，其中弹性地基梁法是抗滑桩设计的常用方法。抗滑桩的特点是可灵活选择桩位，既可单独使用又可与其他工程配合使用，施工方便、工作面多、挖方量小、工期短、收效快、对滑体扰动小。

4、桩板式挡土墙和桩基托梁挡土墙

20世纪70年代初，在枝柳线上首先将桩板式挡土墙（图4）应用到路堑中，接着在内昆、京九等线上应用到路堤中。桩板式挡土墙是由锚固桩发展而来的，按其结构形式分为悬臂式桩板挡土墙、锚索（杆）桩板墙、锚拉式桩板墙。桩基托梁挡土墙是挡土墙与桩的组合形式，由托梁相连接。

四、混合支挡结构在工程中的应用

1、上部柱锚结构(由桩锚结构转化)+下部肋锚结构

由于建筑物限制，无放坡空间，只能近于直立切坡。同时边坡上部人工填土层较厚，土体工程特性较差，如采用肋锚结构，既便是逆作法施工，陡坡土体亦易局部坍塌，使已施工结构处于“悬吊”状态。支挡结构在锚杆轴力的竖向分力及肋柱自重作用下，极容易发生施工过程中下坠，使得善于抗拉作用的锚杆承受不利的横向剪力作用，可能会因锚杆剪断而造成结构失效。

鉴于此，只能先设置抗滑桩，以下部稳定的基岩作为嵌固段，依靠稳定基岩提供的水平抗力来平衡土体的侧向土压力，然后在桩前开挖土体。为了提高施工进度及方便施工，往往将桩前土体一次性清除，此时应按悬臂桩进行设计。但如土压力较大，则可分步开挖土层，逆作法施工锚杆(锚索)，按桩锚结构设计，并在施工过程中应进行结构验算。

由于场坪需要，桩的锚固段基岩将被挖除，随着锚固段逐渐消失，抗滑桩或桩锚结构功能丧失，可使其转化为柱锚结构，按柱锚结构设计、验算。因此在锚固段基岩挖除前或过程中，应在抗滑桩上设置锚杆(锚索)，由柱锚结构来承担桩长范围的岩土侧向岩力。下部岩质边坡则采用肋锚结构来承担下部岩石侧压力。由于结构体系不一，各结构分别支挡上下岩土体，在下部肋锚结构设计中，应充分考虑上部岩土体及地面超载。该结构三维模型示意见图to式结构逐渐转化为柱锚结构，最后进行下部肋锚挡墙施工。

2、桩基托梁重力式挡墙

该结构可用于较高的土质边坡。该类型边坡坡底土层较厚，且地基承载力较低，必须采用桩基础，以承载力较高的岩层作持力层。桩上设置托梁(承台梁)，梁上设重力式或衡重式挡墙。承台可设置于坡底地面以下(低承台)，也可设置于边坡上(高承台)。该混合结构的受力特点为:上部重力式挡墙承受墙后土体压力，下部托梁和桩承受上部墙体传递过来的水平荷载及竖向偏心力产生的弯矩，其中竖向力包括上部墙体的自重、墙背与第二破裂面之间的有效荷载和墙背土压力竖向分力。如果土体产生的侧向力较大，使桩顶产生过大的位移，桩截面及桩身配筋较大，嵌岩段较深，则可在桩顶附近设置锚索(新近填土中应对锚索预先进行保护，避免锚索承受竖向不利荷载)，使桩从不利的“悬臂”受力状态变为较为有利的“简支梁”或“连续梁”受力状态。也可采用前后双排桩与托梁构成门字形框架结构来控制桩顶位移，减少桩身内力。

近几年的工程设计实践中，下部桩基使用斜桩技术，依靠桩顶竖向荷载对桩身截面负弯矩抵消部分桩顶向外水平力及向外偏心力矩对桩身截面产生的正弯矩，同时由于斜桩后为仰坡，侧向土压力比直桩要小，故此结构坡顶位移、桩身截面内力、配筋明显减少，据分析在相同嵌固深度情况下，一般可减少30%一40%，经济效益显著。

3、上部桩锚结构+下部肋锚结构

该组合结构用于稳定性较差的岩土边坡，边坡高度及岩土侧压力或剩余下滑力较大，坡顶上已有建筑，对变形要求较高，且放坡空间有限。采取分阶治理，上部采用桩锚结构，下部采用仰斜式肋锚结构，由于场地的限制，上部位于坡上的半坡桩必须穿过下部岩坡的潜在滑移面，或桩的嵌固段离下部边坡潜在滑移面的水平距离小于3一5倍桩径。则下阶边坡的支挡结构受到岩体对桩的水平抗力反作用力及桩的竖向嵌固力引起的侧向压力作用，下阶边坡的肋锚结构上部岩土侧向压力显著增大，相应部位的锚杆钢筋截面及锚固长度应加强处理。上部桩锚结构可按“强锚弱桩”的原则设计，以减少桩对下部边坡的影响。如果将桩加长，嵌固段下移，以满足嵌固段离坡面的边缘宽度要求，使上部与下部结构相互无影响，则这种支挡结构不属混合支挡结构范畴。采用此设计方案亦可行，但投资可能会增大。

4、上部肋锚结构+下部桩锚结构

该结构可用于边坡稳定性受外倾结构面控制的高陡岩坡，边坡的岩土侧压力或剩余下滑力较大，如果采用单一的肋锚结构，几乎无法支挡。于是，可以在边坡上部采用肋锚结构，坡脚附近采用桩锚结构。该组合结构能承受较大的岩土体边坡荷载，同时充分运用“强顶固脚”设计理念，与支挡结构实际受力状态相吻合。上部锚杆设计可按破裂面为上部边坡坡脚临空的浅层滑移面计算岩石侧压力或剩余下滑力及确定锚固段起始位置。但应充分考虑是否存在深层多级组合滑面，即应注意是否有越顶破坏的可能。如从下部边坡坡脚临空的深层滑移面与缓倾角层面组合，即可由两个结构面组成滑动面的滑体，这种破坏模式往往被工程技术人员忽视。

五、结束语

加强对混合支挡结构在工程中应用的剖析，能够对工程进行把握，进而能够提出一些施工的对策，如此方可在实践的工程中进行掌控，使得工程顺利的进行。

参考文献

[1]施毅.重庆电力公司110kV西大街输变电工程边坡施工图设计.重庆:中煤国际工程重庆设计研究院，2009.

[2]唐秋元，李杨秋，施毅，等.边坡工程事故原因综合分析及防治措施，第十一届中国科协年会论文集重庆:中国科学技术协会声像中心，2009

[3]达.公路挡土墙设计[M].北京:人民交通出版社，2001