第４０卷，第１期 ２ ０ １ ５年２月 公 路 工 程 Ｈｉｇｈｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．４０，Ｎｏ．１ Ｆｅｂ．，２ ０ １ ５ 预应力锚索在加固重力式挡墙中的应用研究 孟云伟 （１．同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海庆４０００６７） ２０１８０４； ２．招商局重庆交通科研设计院有限公司，重 ［摘 要］预应力锚索技术已在新建公路边坡开挖时得到了广泛应用，但在加固支挡结构且要同时保证其上 方交通不中断条件下的应用研究极少见诸报道。以某互通匝道重力式挡墙加固工程为例，详细阐明了预应力锚索 对重力式挡墙的加固机理，分析了挡墙的破坏模式，合理确定了锚索锚头的水平向、竖向间距，从而既保证锚固段 端部不出现贯通的塑性区，又使锚索对挡墙的锚固力平均分布于挡墙体，能遏制挡墙的基底滑移和墙面开裂。采 用了套管施工工艺，保证在预应力锚索成孔穿越墙背回填土层时，土层不塌陷，不影响成孔，进而确保墙顶车辆的 正常通行。工程实例分析表明．该方法可靠，可据此对类似条件下的加固工程进行计算分析，尤其为加固工程的快 速施工、ｌ保证通行的技术决策提供了一种切实有效的途径。 ［关键词】预应力锚索；加固机理；挡土墙 ［中图分类号】Ｕ ４１７．１ ｌ ［文献标识码］Ａ ［文章编号】１６７４—０６１０（２０１５）Ｏ１一Ｏｌ１８—０３ Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓ Ａｎｃｈｏｒ ｆｏｒ Ｒｅｔａｉｎｉｎｇ Ｗａｌｌ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＭＥＮＧ Ｙｕｎｗｅｉ ，。 （１．Ｔｈｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｒｏａｄ ａｎｄ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｈａｎｇｈａｉ，２０ １ ８０４，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｈｉｎａ Ｍｅｒｃｈａｎｔｓ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ＆Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕ． ｔｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ，４０００６７，Ｃｈｉｎａ） ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ａｎｃｈｏｒ ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｓｌｏｐｅ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｈｉｇｈｗａｙ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ａｎｃｈｏｒ ｆｏｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｅｎｇｉｎｅｅｒ— ｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｅｎｓｕｒｉｎｇ ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｄ ｔｒａｆｉｃ ｆｆｌｏｗ ｏｎ ｔｏｐ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｒｅｐｏｒｔｅｄ ｒａｒｅｌｙ ｆｏｒ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ．Ｔａｋｉｎｇ ｇｒａｖｉｔｙ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｗａｌｌ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｐｒｏｊｅｃｔ ｉｎ ａ ｒａｍｐ ｏｆ ａｎ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ａｎｃｈｏｒ ｉｎ ｔｈｅ ｗａｌｌ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｍｏｄｅ ｏｆ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｗａｌｌ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ａｎｄ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ａｎｃｈｏｒ ｈｅａｄ ａｒｅ ｄｅｔｅｒ— ｍｉｎｅｄ ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ．Ｔｈｉｓ ｃａｎ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｐｌａｓｔｉｃ ｚｏｎｅ ｓｃｏｐｅ ｏｆ ａｎｃｈｏｒｉｎｇ ｓｅｃｔｉｏｎ ｅｎｄ ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕ— ＯＵＳ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｃａｎ ｍａｋｅ ｔｈｅ ａｎｃｈｏｒｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ａｎｃｈｏｒ ｔｏ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｗａｌｌ ｂｏｄｙ ｅｖｅｎｌｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕ— ｔｅｄ．Ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｓｌｉｄｉｎｇ ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｏｆ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｗａｌｌ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ａｖｏｉｄｅｄ．Ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃ— ｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｃａｓｔ—ｉｎ—ｐｌａｃｅ ｉｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｐｒｏｊｅｃｔ．Ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｔｈｉｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ— ｃｌｕｄｅ ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ ｔｈｅ ｂｏｒｅｈｏｌｅ ｆｒｏｍ ｃｏｌｌａｐｓｉｎｇ ｏｆ ｗａｌｌ ｂａｃｋ ｆｉｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｓｐｅｅｄｉｎｇ ｕｐ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｃｈｅｄ— ｕｌｅ ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ａｎｃｈｏｒ ｐａｓｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｆｉｌｌｉｎｇ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｈｏｌｅｓ ｆｏｒｍｉｎｇ ｗｉｌｌ ｃａｕｓｅ ａｎｙ ｉｎｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅ ｔｏ ｔｈｅ ｔｏｐ ｏｆ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｗａｌ１．Ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｎｏｒｍａｌ ｔｈｏｒｏｕｇｈｆａｒｅ ｆｏｒ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｉｓ ｎｏｔ ｂｅｅｎ ａｆｆｅｃｔｅｄ．Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉＳ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｅｘａｍｐｌｅ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ：ｉｔ ｉｓ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｔｏ ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ ｇｒａｖｉｔｙ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｗａｌｌ ａｎｄ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｓｉｍｉｌａｒ ｐｒｏｊｅｃｔ ｗｈｉｌｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ａｌｓｏ ｓｕｐｐｌｉｅｓ ａ ｐｒａｃ— ｔｉｃａｌ ｗａｙ ｆｏｒ ｄｅｃｉｓｉｏｎ—ｍａｋｉｎｇ ｏｆ ｒａｐｉｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｎｓｕｒｉｎｇ ｖｅｈｉｃｌｅ ｔｒａｆｉｃ ｉｆｎ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｐｒｏｊｅｃｔ． ｃ收稿日期】２０１３～１２—２３ ［基金项目】重庆交通大学交通土建１ 程材料国家地方联合１ 程实验室、山区道路结构与材料重庆市市级重点实验室、山区道路建设与维 护技术重庆市高校重点实验室开放基金资助（ＬＨＳＹＳ一２０１３—００７） ［作者简介］盂云伟（１９８０一），男，河北赵县人，同济大学在读博士研究生，国家注册土木（岩土）Ｔ程师，高级丁程师，主要从事道路、岩土 Ｔ程的科研Ｔ作。 ｌ２０ 公路工程 ４０卷 坐落于砂岩、泥岩互层，现场地质露头揭露该场地存 ②防治结合：遵循“防治结合，合理利用土地” 的原则。 在强风化页岩，且该段临河，这种综合作用降低了基 底的摩擦系数，使挡墙的抗滑稳定性降低，在填土自 重和行车荷载的作用下，墙体向外滑移，从而产生了 墙身靠近底部的横向裂缝；挡墙无法抵御墙后土体 的压力作用，作用于墙体的土压力超过了挡墙材料 的容许拉应力，墙面发生多种走向的开裂，填土卸 载，随之产生应力重分布，裂缝贯通直至路面，地表 水渗入裂缝，填土对挡墙的主动土压力增大，挡墙的 抗倾覆和整体稳定性随之减小。这些作用循环施加 ③经济合理：在保证安全的基础上尽量节约 投资；选用简便易行、易于控制的方法。 ．④保证施工连续性，处治方案便于施工单位组 锚索框架梁布设于路肩墙外壁，嵌入墙面２５ 织施工。 ｃｍ，框架梁截面尺寸为４０ ｃｍ×４０ ｃｍ，Ｃ３０砼浇筑， 可根据路肩墙施工缝的位置调整。共使用２３孔６ 束锚索，孔径１３０ ｍｍ，灌注Ｍ３５水泥砂浆，锚索直 径为ｌ５．２４ ｍｍ，入射角为２５。，锚固段长８．０ Ｉｎ。锚 索垫磴嵌入墙面４５ ｃｍ。采用无水钻进。采用间隔 于路基路面，加剧了该段道路的病害。 基于上述分析可知：该段道路主要问题是路肩 挡墙抗滑移、整体稳定性不能满足要求，继而引起路 面横、纵向裂缝。 钻孔，防止邻孔干扰。钻孔底部偏斜尺寸不应大于 锚杆长度的３％。锚杆体的材料必须严格按照设计 ２．２预应力锚索加固挡墙的力学机理 由以上分析可知，现有挡墙的抗滑移能力不足、 要求的材料选用，所采用的材料必须要有国家法定 单位或部门的合格证书及试验检测报告。锚杆体不 得有锈蚀、损坏的现象。在灌浆之前应对锚孔用风、 水冲洗，并排尽残渣和污水。灌浆应利用压力泵进 整体稳定性不能满足要求，为此，应做有针对性的加 固措施。预应力锚索采用预加应力技术，施加于挡 墙墙面后，将对挡墙产生一个向内的拉力，犹如在靠 近挡墙外侧有一个对挡墙向内的推力一样。但预应 行，灌浆完后静置待凝，锚杆灌浆必须饱满、充分。 力的施加是通过锚头给予挡墙的，存在着不均匀力 的分布，这将使加固效果打折扣，为了解决这一问 题，引入了框架梁，形成了锚索框架梁这一系统，能 使锚固力均匀施加于挡墙。框架梁上锚索锚头的水 平向、竖向间距依据使用成熟的技术 Ｉ４ ，并根据挡 墙墙高，确定为２．０—２．５ ｍ，如图３所示。这样能 保证锚固段端部不出现贯通的塑性区，能遏制挡墙 的基底滑移和墙面开裂。锚索钻孔采用了配套的套 管施工工艺，保证在预应力锚索成孔穿越墙背回填 ３结果和讨论 现在该工程已施工完毕，施工期间挡墙上方的 正常交通未受影响，挡墙的变形得到了有效遏制，说 明对于挡墙破坏机理的分析是正确的，采取的处治 措施也是恰当的。应有针对性的提出挡墙加固的处 治措施，该项目的破损挡墙经分析研究，是由支挡结 构的抗滑移、整体稳定性较差引起的，在具体的项目 中，应首先找准问题发生的原因，再选择合适的治理 方案。 土层时，土层不塌陷ｒ不影响成孔，进而确保墙顶车 辆的正常通行。 ４ 结论 本文通过具体的工程实例，分析了挡墙的破坏 机理，采用了锚索框架梁加固的处治方法。该方法 处理这类问题是可行的，可据此对类似条件下的加 固工程进行计算分析，尤其为加固工程的快速施工、 保证通行的技术决策提供了一种切实有效的途径。 ［参考文献］ 图３预应力锚索加固挡墙断面图 Ｆｉｇｕｒｅ ３ Ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ａｎｃｈｏｒ ｒｅｉｎｆｏｒｅｅｍｅｎｔ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｗａｌｌ ［１］ 贺春宁．重复荷载作用下加筋挡土墙的疲劳寿命分析［Ｊ］．公 路Ｔ程，２０１１，３６（２）：５３—５６． ［２］ 龙淑芝．树根桩技术在重力式挡墙地基加固中的应用［ｊ］．公 路Ｔ程，２０１１，３６（４）：３６—３８． ２．３ 设计措施 ①安全：基于动态设计原则，保证处治安全 性。 ［３］ 杨和平．极限平衡法与有限元强度折减法对某公路边坡挡土 墙稳定性分析［Ｊ］．公路Ｔ程，２０１２，３７（３）：８０—８３． （下转第ｌ２５页） 第１期 朱磊，等：影响新旧路面联结层材料抗剪强度因素分析 １２５ （上接第１１７页） 层一板块结构表现出更高的组合承载能力。 ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈａｒｌｅｒｅｄ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｗａｔｅｒ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎ— ｍｅｎｔａｌ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ．２００３１７（３）：１８７—１９０． ｎｔｏ Ｐｅｒｍｅａｂｌｅ Ｐａｖｅｒｓ［Ｊ］． ［３］ Ｊａｍｅｓ．Ｗ．Ｇｒｅｅｎ Ｒｏａｄｓ：Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉ４ 结论 ①铺砌式透水道面铺砌板块问的相互衔接约 束可通过部分边沿变形，将部分荷载向周边板 块扩散，从而有效提高道面结构的整体稳定性； ②在板块中心和边沿位置加载时，铺砌式透水 道面的临界状态为土基失稳性破坏，角部加载时的 ［６］ Ｓｔｏｒｍｗａｔｅｒ，２００２。３（２）：２１３—２１９． ［４］ 霖，郑小平．机场道面的地基反应模量及承载力分析［Ｊ］． 土木１二程学报，２００５，３８（５）：７２—７６． ［５］ 许琪楼，姜锐，唐国明．二ｌ临边支承二临边自由的矩形板弯曲 统一求解方法［Ｊ］．东南大学学报（自然科学版），２００３，３０ （２）：１３８—１４２． Ｔａｈｅｒｉ Ｍ Ｒ，Ｔｉｎｇ Ｅ Ｃ．Ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｐｌａｔｅｓ ｔｏ ｍｏｖｉｎｇ 临界状态为道面板块开裂性破坏； ③土基层饱水对道面结构承载能力降低约为 １１％一１４％，设置碎石垫层后可使道面结构承载能 力提高４０％一７０％，结构的稳定性提高２０％以上； ｌｏａｄｓ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，１９９０． ｚｉ Ｍ Ｊ．Ｂｅｌｌｅｓ Ｐ Ｍ．Ｆｒｅｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｅｐｐｅｄ ｂｅａｍｓ ｅｌａｓ— ［７］ Ｍａｕｒｉｔｉｅａｌｌｙ ｒｅｓｔｒａｉｎｅｄ ａｇａｉｎｓｔ ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｏｔａｔｉｏｎ ａｔ ｏｎｅ ｅｎｄ ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｕｎｄ ａｎｄ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ．１９９３，１６３（Ｉ）：１８８—１９１． Ｍ Ｉ．［８］ ＨａｍｍｏｎｓＡｄｖａｎｃｅｄ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｄｅｓｉｇｎ：ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ④角部加载是衔接铺砌式透水混凝土道面结 构最不利加载位置，建议以角部加载作为铺砌式透 水道面设计的临界荷位；为提高其结构稳定性，建议 在工程中设置适当的碎石垫层。 ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｆｏｒ ｒｉｇｉｄ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｊｏｉｎｔｓ，ｒｅｐｏｒｔ １Ｉ：ｍｏｄｅｌ ｄｅｖｅｌｏｐ・ ｍｅｎｔ［Ｒ］．Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ ＤＣ：Ｆｅｄｅｒａｌ Ａｖｉａｔｉｏｎ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ。 ＵＳ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，１９９８． ［９］ 钟阳，张永山．弹性地基上四边自由矩形薄板的解析解［Ｊ］．应 用数学和力学，２００６，２７（６）：７３５—７４０． ［１Ｏ］ 鲁华征．级配碎石设计方法研究［Ｄ］．西安：长安大学，２００６． ［参考文献］ 钱振东，陈春红．透水性道路研究进展［Ｊ］．上海公路，２００８ （１）：２３—２７． ［１１］ 袁峻．级配碎石垫层性能和设计方法的研究［Ｄ］．南京：东南 大学，２００４． ［１２］ 张巨松，张添华。朱桂林，等．透水道面路基性能的试验研究 ［Ｊ］．沈阳建筑大学学报（自然科学版），２００７，２３（６）：９６１— ９６４． ［２］ ｃ．Ｌ．Ａｂｂｏｔ，Ｌ．Ｃｏｍｉｎｏ—Ｍａｔｅｏｓ．Ｉｎ－Ｓｉｔｕ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａ ｐｅｒｍｅａｂｌｅ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｕｒｂａｎ ｄｒａｉｎａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ （上接第ｌ２０页） ［４］ 张友葩，高永涛，吴顺川，等．失稳挡土墙加固数值分析［Ｊ］．交 通运输Ｔ程学报，２００３，３（４），ｌ７—２１． ［５］ 刘世锋．青海阿同公路Ｋ１０９路基病害治理１＿程．岩土Ｔ程学 （３），１１７８—１１８５・ ［７］ 丁秀丽，盛谦，韩军，等．预应力锚索锚固机理的数值模拟试验 研究［Ｊ］．岩石力学与－『 程学报，２００２，２１（７）：９８０—９８８． ｃｈａｒｄｓ Ｒ；Ｈｕａｎｇ ＣＪ；Ｆｉｓｈｍａｎ ＫＬ．Ｓｅｉｓｍｉｃ ｅａｒｔｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ［８］ Ｒｉ报［Ｊ］．２０１１，３３（增１），３０８—３ｌ１． ｏｎ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｅｏｔｅｅｈｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｎｖｉ． ［６］ 谭献良，邓宗伟，李志勇，等．交通荷载对预应力锚索桩板墙的 土压力影响分析［Ｊ］．中南大学学报（自然科学版），２０１０，４１ ｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（ＡＳＣＥ），１９９９，１２５（９）。７７ｌ一７７８．
