李昶，雷能忠，周欽

(1.南昌鐵路勘測設計院有限責任公司，江西南昌330002；2.武夷學院土木工程與建筑學院，福建武夷山354300)

肋柱整板式錨索在漳龍線擋墻加固中的應用

李昶1，雷能忠2，周欽1

(1.南昌鐵路勘測設計院有限責任公司，江西南昌330002；2.武夷學院土木工程與建筑學院，福建武夷山354300)

描述了漳龍線K120+135～+215段路肩擋土墻的病害特征，依據(jù)工程地質(zhì)條件對病害成因進行分析。對擋土墻進行了穩(wěn)定性定量計算，提出采用肋柱整板式錨索對既有擋土墻進行加固，給出了肋柱整板式錨索設計方案。

肋柱式錨索；擋土墻；漳龍線

1 工程概況

漳龍線修建于20世紀90年代，設計線路等級較低，路基工程多為高填深挖，陡坡路基。漳龍線K120+ 135～+215段線路為左堤右塹，左側既有為漿砌片石路肩墻，墻高3～10m，墻面凹凸不平，墻面2條由墻頂貫通至墻底的裂縫，縫寬1～5mm，現(xiàn)已用水泥砂漿修補，墻體下部外鼓，路肩墻外觀見圖1。

圖1 路肩墻外觀

2 工程地質(zhì)條件與路肩墻病害特征

2.1 工程地質(zhì)情況

工程地處丘陵區(qū)，地層情況：表層填筑土，褐黃、棕紅色，填料為粉質(zhì)黏土夾強風化巖塊，稍密，厚3～10 m；其下為殘坡積粉質(zhì)黏土，褐黃、棕紅色，含大量角礫，硬塑，中壓縮性，厚1～3m；下伏砂巖，全風化層厚1～3m，灰白、褐黃、紫灰色，呈密實砂夾土狀，可見原巖結構；以下強～弱風化含礫砂巖，鈣質(zhì)膠結，節(jié)理裂隙較發(fā)育。測區(qū)附近未發(fā)現(xiàn)有活動斷裂通過，區(qū)域構造穩(wěn)定性較好。地下水不發(fā)育，地表水主要為雨季坡面流水。地層情況詳見代表性路基橫斷面圖（圖2）。

圖2 路基橫斷面

2.2 路肩墻病害特征

漳龍線K120+135～+215段左側既有為漿砌片石路肩墻，墻高3～10m，擋墻墻面呈現(xiàn)凹凸不平感，局部表層砂漿有脫落，在K120+136、K120+170兩處有一裂縫沿平臺直接貫穿到擋墻底部，裂縫呈“S”型，縫寬約1～5mm，并在墻底部墻面有鼓脹現(xiàn)象，現(xiàn)已用水泥砂漿修補，墻體下部外鼓，擋墻外傾嚴重；K120+170處墻頂存在裂縫，縫寬2～3mm。擋墻病害情況特征見圖3。根據(jù)工務段2010年4月重新設置的灰塊觀測，現(xiàn)已出現(xiàn)裂縫，表明墻體仍在開裂。依據(jù)相關規(guī)范，評估報告中指出墻體結構基本密實，厚度50～110cm，K120+140、K120+145、K120+165、K120+180、K120+ 200、K120+210、K120+215不密實，K120+150、K120+ 160、K120+175、K120+205存在脫空。綜合評估屬于不穩(wěn)定擋墻，需加固處理。

圖3 擋土墻病害照片

3 路肩墻病害原因分析

路肩墻腳受雨水沖刷，擋墻基礎埋深不足，地基持力層受力不均勻，擋土墻抗傾覆能力較差；在鐵路長期的運營中，列車產(chǎn)生的動荷載效應，既有路基填筑土密實度較差，地表降雨滲入路基土體，而且部分泄水孔堵塞，排水不暢，導致土體強度降低，土壓力增大，從而引起路肩墻開裂；路肩墻墻背土體回填不密實，受滲水水流的長期淘蝕，土體中細小顆粒局部流失，形成空洞，影響路肩墻的穩(wěn)定[1]。

4 擋墻加固方案的設計

4.1 計算參數(shù)

在參考分析、研究既有地質(zhì)資料基礎上，對場地進行地質(zhì)調(diào)繪，獲得漳龍線K120+135～+215段擋墻處設計參數(shù)見表1。

4.2 擋墻穩(wěn)定性計算

依據(jù)該工程的質(zhì)量檢測及評估報告，墻體厚度0.5～1.1m，本擋土墻最高處10m，擋墻內(nèi)部砌體已風化脫落，石塊之間粘結很弱，與土體融為一體。外部墻體亦多處出現(xiàn)裂縫，擋墻整體性亦較差。故本次計算不考慮擋土墻支擋作用，而擋土墻下部自然山坡，現(xiàn)場調(diào)繪未見山坡土體滑動及鼓出跡象。

根據(jù)以上分析，保守取滑面位于擋墻與地面線交界處，滑面平行于土層分界線。根據(jù)《鐵路路基支擋結構設計規(guī)范》（TB10025-2006）滑坡推力按下式計算[2]：

取K=1.05，經(jīng)計算得剩余下滑力E=314.992 KN，下滑力方向平行于滑面方向，與水平面夾角α= 41.433°。

表1 巖土類型及設計參數(shù)

4.3 擋墻加固措施設計

結合現(xiàn)場地形條件，采用肋柱整板式錨索對既有擋墻進行加固，加固橫斷面示意圖見圖4。

圖4 擋土墻加固橫斷面圖

根據(jù)《鐵路路基支擋結構設計規(guī)范》設計錨固力按下式計算：

式中Pt-設計錨固力，F(xiàn)-單根錨索承受滑坡下滑力，φ-滑面內(nèi)摩擦角，α-錨索與滑動面相交處滑面傾角，β-錨索與水平面內(nèi)摩擦角，λ-折減系數(shù)。因墻后土體不密實，取折減系數(shù)取0.9。

經(jīng)計算得出設計錨固力Pt=292.2KN,取300KN。

鋼絞線采用高強度低松馳的預應力鋼絞線(φ= 15.2mm)。

由下式計算所需錨索根數(shù)：

計算得n=3根。

錨固體長度分兩步計算，根據(jù)水泥砂漿與錨固張拉鋼材粘結強度計算錨固長度及錨固體與孔壁抗剪強度確定錨固長度，取兩者之間較大者。錨索灌注砂漿采用M35水泥砂漿,孔徑采用130mm。為提高錨固力，考慮錨索錨固段主要位于強～弱風化含礫砂巖中。

水泥砂漿與錨固張拉鋼材粘結強度的錨固長度計算：

計算得lsa=2.3m

固體與孔壁抗剪強度錨固長度計算：

計算得la=7.3m。取錨固段長度為8m。

考慮自由段長度深入潛在滑動面不小于1m,且根據(jù)巖土層走向，自由段長度按8～12m考慮。最終依據(jù)擋墻不同高度肋柱整板式錨索沿墻面布置見圖5。

圖5 肋柱整板式錨索布置立面示意圖

因墻背填料及填筑土土體較松散，錨索施工鉆孔過程中容易塌孔卡鉆。在錨索鉆孔前在錨索鉆孔孔位采用小導管注漿加固擋墻后土體，為鉆孔施工創(chuàng)造有利條件。在肋板施工完成后于墻面新設泄水孔，孔深較注漿范圍略長，以防止滯水引起邊坡二次病害[3]。

5 結語

本工程已于2013年完工，從現(xiàn)場已實施情況看，達到了預期加固效果，保了線路安全運營，且施工中未中斷既有線運營，取得了良好的經(jīng)濟效益。經(jīng)過幾次雨季的考驗，監(jiān)測未發(fā)現(xiàn)墻面及出現(xiàn)新的裂縫及變形，有效解決了病害。

鐵路路基擋墻病害較多，可采取工程地質(zhì)勘察等手段查明病害情況，分析其產(chǎn)生的原因并采取有效對策。擋墻加固設計方案是否合理取決于選取合適的地質(zhì)參數(shù)及采用合理的地質(zhì)模型。一般在山區(qū)低等級道路，不宜采用重力擋土墻等圬工方量較大的工程加固設計，而輕型的肋柱整板式錨索則成為一種常常使用的支擋結構。

[1]中華人民共和國鐵道部.TB10001-2005鐵路路基設計規(guī)范[S].北京:中國鐵道出版社,2005.

[2]中華人民共和國鐵道部.TB10025-2006鐵路路基支擋結構設計規(guī)范[S].北京:中國鐵道出版社,2006.

[3]鐵道部第一勘測設計院.鐵路工程設計技術手冊(路基)[S].北京:中國鐵道出版社,1992.

（責任編輯：華偉平）

Application of the Column-anchor Cable to Retaining W all Reinforcement in Zhang-long Railway

LIChang1，LEINengzhong2，ZHOU Qin1
（1.Nanchang Railway Survey and Design Institute Co.,LTD，Nanchang，Jiangxi330002；2.Department of Civil Engineering and Architecture,Wuyi University,Wuyishan，F(xiàn)ujian 354300）

The disease Characteristics of retaining wall in the Zhang-long Railway K120+135 to+215 sections is described,and the causes were analyzed according to the engineering geological conditions.The stability of retaining wall is calculated.The layout of reinforcement of retaining wall is the column-anchor cable.The design scheme of column-anchor cable is given in detail.

column-anchor cable;retaining wall;Zhang-long Railway

TU476.4

A

1674-2109(2016)09-0066-03

2016-03-11

福建省科技計劃重點項目（2014Y0040）和國土資源部丘陵山地地質(zhì)災害防治重點實驗室開放基金資助資助（FJKLGH2015K003）。

李昶（1984-），男，漢族，工程師，主要從事鐵路工程巖土勘察與設計的研究。

雷能忠（1969-），男，漢族，教授，主要從事工程地質(zhì)災害防治與國土資源勘查的教學與研究。