劉 琦，孫永梅

（1.遼寧省建筑設(shè)計(jì)研究院巖土工程公司，遼寧沈陽(yáng)110005；2.遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，遼寧沈陽(yáng)110005）

巖土工程最大的特點(diǎn)就是不確定性。對(duì)于不確定性的內(nèi)容，通過理論分析、數(shù)值模擬、室內(nèi)試驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)往往可以將抽象問題變?yōu)榭闪炕?/p>

坡頂車輛荷載的確定，因?yàn)檐囕v的規(guī)格、載重量的不同，巖土類別的不同及支護(hù)結(jié)構(gòu)型式的不同，往往不可一概而論，需要一些簡(jiǎn)單的經(jīng)驗(yàn)公式為工程技術(shù)人員提供最起碼估算的依據(jù)。

由于臨時(shí)性基坑工程和永久性邊坡工程對(duì)于安全系數(shù)的要求不同，造成相同安全等級(jí)及相同支護(hù)結(jié)構(gòu)型式（主要針對(duì)樁錨支護(hù)型式）的基坑和邊坡設(shè)計(jì)結(jié)果有較大區(qū)別：①多次試算的結(jié)果表明在土層中邊坡錨桿較基坑錨桿長(zhǎng)0.8倍的錨固段長(zhǎng)度，在巖層中二者的結(jié)果則比較相近，且按照邊坡設(shè)計(jì)得出的錨桿配筋量一般是按基坑設(shè)計(jì)結(jié)果的1.3～1.5倍；②按照邊坡設(shè)計(jì)得出的支護(hù)樁的配筋量比按基坑設(shè)計(jì)的結(jié)果略小。對(duì)于錨桿構(gòu)造上，基坑工程更注重錨桿的對(duì)中與隔離，而邊坡工程更強(qiáng)調(diào)與耐久性相關(guān)的要求，如防腐、裂縫控制等，顯然邊坡的要求更為嚴(yán)格，而兼顧所有要求則需要一些更為具體的措施。

作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力，或采用朗肯土壓力，或采用庫(kù)倫土壓力，或采取各種修正后的本構(gòu)模型計(jì)算，規(guī)范尚未明確樁間土的土壓力的計(jì)算方法。樁間土的土壓力通常不大，但是對(duì)于需要在樁間部位進(jìn)行二次支護(hù)的情況，這部分土壓力如果可以量化則能更好地指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工。

1 邊坡車輛等效荷載

對(duì)于巖土工程中的基坑、邊坡地面車輛等效荷載的計(jì)算，規(guī)范中并未明確給出計(jì)算方法。由于汽車荷載主要作用于后輪，且單位面積上作用的壓力也是后輪較大，故可按圖1和圖2所示的僅考慮后輪荷載擴(kuò)散后的面積進(jìn)行等效計(jì)算，等效的原則是：荷載擴(kuò)散后剛好不搭接。

劉巖認(rèn)為[1]：對(duì)于車輛荷載的總持續(xù)時(shí)間與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期比值小于0.1的，汽車荷載可按頻遇值計(jì)算，故應(yīng)用等效后的汽車荷載×頻遇值系數(shù)0.6，并給出了基坑超載組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值系數(shù)見表1。

值得注意的是，該方法所用的等效占地面積為汽車軸距×寬邊尺寸，未考慮汽車荷載在土層中的擴(kuò)散，用該方法計(jì)算得到的結(jié)果將偏大。

假定土的擴(kuò)散角為30°，通過計(jì)算可知，當(dāng)土層中計(jì)算點(diǎn)深度不小于1.2m時(shí)，即可按圖1和圖2所示的僅考慮后輪荷載擴(kuò)散后的面積進(jìn)行等效計(jì)算。用后輪相應(yīng)的壓力除以該輪相應(yīng)的擴(kuò)散面積即可得到汽車實(shí)際等效荷載，結(jié)合基坑超載的頻遇組合，可得表2所示的各級(jí)汽車的等效荷載及頻遇組合值。

表1 基坑超載組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值系數(shù)表

邊坡工程中如需考慮汽車荷載，在已知汽車總重力不大于300kN但汽車的其他技術(shù)指標(biāo)不詳時(shí)，由于汽車輪軸占地面積一般為10m2左右，考慮到頻遇組合，則汽車的地面荷載可按下式進(jìn)行初步估算：

表2 各級(jí)汽車荷載的主要技術(shù)指標(biāo)及等效荷載

式中：q——考慮擴(kuò)散效應(yīng)后的等效荷載，kPa；

Q——汽車總重力，kN。

對(duì)于復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)的情況，地面上的附加荷載應(yīng)按實(shí)際作用值計(jì)取，實(shí)際值如小于20kPa，宜按20kPa的均布荷載計(jì)取[3]，其他情況建議不應(yīng)小于表3的要求。

表3 車輛附加荷載標(biāo)準(zhǔn)值表[4]

2 錨桿的隔離與保護(hù)

對(duì)于邊坡，錨桿的防腐蝕性能是支護(hù)結(jié)構(gòu)耐久性的關(guān)鍵因素?！稁r土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范》GB500086-2015規(guī)定[5]：腐蝕環(huán)境的永久性錨桿應(yīng)采用Ⅰ級(jí)防腐保護(hù)構(gòu)造設(shè)計(jì)，水泥漿或水泥砂漿保護(hù)層厚度不小于20mm?！督ㄖ吰鹿こ碳夹g(shù)規(guī)范》GB50330-2013規(guī)定[6]：鉆孔內(nèi)的錨桿鋼筋保護(hù)層厚度，對(duì)于永久性錨桿不應(yīng)小于25mm；沿錨桿軸線方向每隔1～3m設(shè)置一個(gè)隔離架。

也就是說錨桿錨固段都必須要做到：①保證桿體外側(cè)具有足夠的保護(hù)層；②保證桿體之間均勻分布，防止集中或纏繞；③對(duì)中支架不能影響錨桿的注漿，最好能滿足二次注漿。

現(xiàn)在工程應(yīng)用于邊坡中的隔離支架（圖3）通常不能同時(shí)滿足以上3個(gè)要求，若想滿足以上3個(gè)要求則需要增加其他措施，例如：需要在隔離架上安裝墊塊以保證保護(hù)層厚度的要求；由于只有一個(gè)注漿孔，所以需要保證2次注漿均為同一個(gè)注漿孔等等。

而制作成—種可90°旋轉(zhuǎn)組合的隔離支架（圖4），可以兼顧以上3個(gè)要求，同時(shí)還具有方便施工的特點(diǎn)，該產(chǎn)品材質(zhì)為再生塑料，其價(jià)格與普通隔離支架相當(dāng)。該隔離支架避免了增加墊塊，且不存在墊塊脫落的質(zhì)量通病，從而保證了保護(hù)層厚度，且兩側(cè)預(yù)留的注漿孔可以保證完成2次注漿的功能，從而從根本上保證的錨索施工的質(zhì)量，值得在施工中廣泛推廣。

3 樁間土壓力計(jì)算

樁間土壓力計(jì)算一般采用考慮土拱效應(yīng)平行豎墻間的土壓力計(jì)算?？紤]土拱效應(yīng)的平行豎墻上的土壓力沿深度呈非線性分布；由理論懸鏈線拱與簡(jiǎn)化的圓弧形拱得到的土壓力分布幾乎重合[7]。

當(dāng)填土為無(wú)粘性土，填土表面沒有外荷載時(shí)，當(dāng)計(jì)算深度z＞2.5b時(shí)，平行墻任一深度處的水平應(yīng)力為[4]：

塌落拱的矢高取凈跨的1/4，即矢高f=0.25l0，此處土壓力為：

式中：γ——填土的重度，kN/m3；

b——兩平行墻間的凈距，m；

z——兩平行墻間的凈距，m；

δ——墻與土間的摩擦角，(°)，一般取（0.33～0.5）φ；

k0——靜止土壓力系數(shù)，建議采用主動(dòng)土壓力系數(shù)ka乘以1.2～1.5的增大系數(shù)。

算例：某擋土墻高度22m，墻背豎直，填土水平無(wú)地面荷載，填土重度22kN/m3，內(nèi)摩擦角為30°，δ=10°，樁間距為1.5m，凈距0.7m，則按照庫(kù)倫土壓力公式計(jì)算得到的主動(dòng)土壓力為149.3kPa，按照平行墻理論計(jì)算的樁間土壓力約為13.1～16.4kPa。

可見樁間土壓力比較小，同時(shí)也印證了基坑工程中通過簡(jiǎn)單的噴護(hù)即可保證樁間土的穩(wěn)定性。按平行墻理論計(jì)算擋板的土壓力，有相當(dāng)?shù)陌踩珒?chǔ)備，是安全可靠的。

4 結(jié)論

（1）支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部汽車通行引起的地面荷載可按q=2.5+0.05Q進(jìn)行初步估算,或直接采用考慮頻遇組合后的等效荷載；

（2）采用組合式隔離架可以同時(shí)滿足錨桿隔離、二次注漿及保護(hù)層厚度的要求，在巖層中施工更具有優(yōu)勢(shì)；

（3）樁間土的土壓力宜采用考慮土拱效應(yīng)平行豎墻間的土壓力計(jì)算。