[科普中国]-锚杆挡土墙

简述

锚杆挡土墙是指利用锚杆技术建筑的挡土墙，由钢筋混凝土墙面和锚杆组成，依靠锚固在岩层内的锚杆的水平拉力以承受土体侧压力。按墙面构造的不同，分为柱板式和壁板式两种。所谓柱板式是指挡土墙的墙面由肋柱和挡土板组成，挡土板直接承受墙面后填料产生的土压力，挡土板支承于肋柱，肋柱与锚杆相连；而壁板式则不设立柱，墙面仅由墙面板构成，墙面板直接与锚杆连接。

锚杆挡土墙结构形式主要有柱板式和板壁式两种。柱板式一般由肋柱、挡土板及灌浆锚杆组成，具有较大的抗拔力，可用于路堑或路堤挡土墙；板壁式一般由钢筋混凝土板和楔缝式锚杆组成，多用于边坡防护。锚杆是锚杆挡土墙的主要受力构件，可为普通钢筋、预应力锚杆或预应力锚索等，锚孔直径100~150mm，一般向下倾斜10°~15°，间距不小于2m。锚孔内放置钢筋或钢束后，灌注水泥砂浆使其锚固于稳定地层，具有足够的抗拔力。肋柱截面多为矩形，也有设计为T形，底端一般做成自由端或铰接，如基础埋置深，且为坚硬岩石，也可作为固定端。挡土板可采用柄形板、矩形板和空心板。1

锚杆挡土墙适用于边坡高度较大，石料缺乏，挖基困难，且具备锚固条件的地区，多用于路堑墙。

锚杆锚杆的主要类型锚杆按孔径大小可分为锚索（大锚杆）和小锚杆。锚索所需锚孔孔径较大，采用钻机或锚杆钻机钻孔，钻孔深度可达50m或更长。锚索由数根钢筋或钢丝束或钢绞线组成。小锚杆锚孔直径为38～50mm，可用普通风钻钻孔，钻孔深度3～5m，小锚杆一般为一根钢筋。

按地层中的锚固方法可分为楔缝式锚杆和灌浆锚杆。楔缝式锚杆一般用在锚固岩层较为坚硬的地区，小锚杆楔缝较为简单，锚杆插入钻孔后，施加压力，使楔子挤入锚杆端部楔缝，迫使杆端张开嵌固在岩层上。大锚杆的固定较为复杂，一般要加工特殊锚固装置，使锚杆头上的外夹片嵌固在岩层上。灌浆锚杆分为普通灌浆锚杆、扩孔锚杆、预压锚杆、预应力锚杆。预压锚杆是在灌浆时对水泥砂浆施加一定的压力，预应力锚杆是对锚杆施加张拉应力。

此外，法国曾采用一种I·R·P型锚杆，杆心设有孔道，杆壁有阀门，可以通过锚杆于肋柱的接头处，重复灌入砂浆，以控制灌注的深度，从而使锚杆本身在锚固的同时对土层进行加固。在灌浆材料上，除常用的水泥砂浆外，美国、法国曾用过树脂材料，日本还用了化学液体灌浆，利用化学液体的膨胀性来提高锚杆的抗拔能力。

锚杆的布置锚杆可按照弯矩相等（锚杆层数是两层时）或支点反力相等（锚杆层数大于两层）的原则布置，向下倾斜，锚杆的倾斜度是为保证灌浆的密实，有时也为了避开邻近的地下管道或浅层不良土质等。每层锚杆与水平面的夹角不应大于45°，宜为15°～25°，布设时要求考虑墙面构件的预制、运输、吊装和构件受力的合理性，同时要考虑锚杆施工条件、受力条件等。每级肋柱上视肋柱高度可设为两层或多层锚杆，一般布置2～3层。若锚杆布置太疏，则肋柱截面尺寸大，锚杆粗而长，但若布置过密，锚杆之间受力的相互影响使锚杆抗拔力受到影响，此时锚杆抗拔力就变的比单根锚杆设计拉力低。为防止出现群锚现象，锚杆间距不应小于2.0m。多层锚杆挡土墙为了减少墙的位移量，应使中层和低层锚杆缓于上层锚杆的倾斜度。

锚杆截面锚杆钢筋采用带肋钢筋或高强精轧螺纹钢筋，不宜采用镀锌钢筋，直径一般为18～32mm，锚孔直径应与锚杆直径相配合，一般为锚杆直径的3倍。锚杆应尽量采用单根钢筋，如果单根不能满足拉力需要，也可采用两根钢筋共同组成一根锚杆，但每孔钢筋数不宜多于3根。

锚杆的长度锚杆由非锚固段（即自由段）和有效锚固段组成。非锚同段不提供抗拔力，其长度应根据肋柱与主动破裂面或滑动面的实际距离确定。如果地质条件较好，不太可能形成主动破裂面，则非锚同段长度可以短于到理论破裂丽的距离。有效锚同段提供锚固力，其长度应根据锚杆的拉力计算。岩层中的有效锚固长度不宜小于4.0m，且不宜大于10m。

锚杆与肋柱的连接当肋柱为就地灌注时，必须将锚杆钢筋伸入肋柱内，其锚固长度应满足钢筋混凝土结构规范的要求。当采用预制的肋柱时，锚杆与肋柱的连接可采用螺母锚固、弯钩锚固和焊短钢筋锚固等形式。外露金属部分用砂浆包裹加以保护。螺丝端杆应采用延伸性能和可焊性良好的钢材。

锚杆防锈措施钢筋锚杆的防锈措施应选用柔性材料，而不宜采用包混凝土等刚性防护。锚杆未锚入地层部分，必须作好防锈处理。一般在钢筋表面涂两层防锈漆，并缠裹用热沥青浸透的玻璃纤维布两层，以完全隔绝钢筋与土中水及空气的接触。腐蚀环境下，钢筋表面可采用环氧涂层等处理措施。锚杆螺栓与肋柱连接部位无法包裹，是防锈的薄弱环节，应压注水泥砂浆或用沥青水泥砂浆充填其周围并用沥青麻布塞缝，此处应慎重处理。2

特点与适用范围锚杆挡土墙具有以下优点：结构轻型化，可以节约大量的圬工和节省工程投资；利于机械化、装配化施工，可以提高劳动生产率；不需要开挖大量基坑，能克服不良地基挖基的困难，并利于施工安全。但是锚杆挡土墙也有一些不足之处，使设计和施工受到一定的限制，如施工工艺要求较高，要有钻孔、灌浆等配套的专用机械设备，且要耗用一定的钢材。

锚杆挡土墙适用于一般地区岩质路堑地段。但其他具有锚固条件的路堑墙也可使用，还可应用于陡坡路堤。在不良地质地段使用时，必须采取相应措施。2

施工工序施工准备→基坑开挖→基础浇（砌）筑→锚杆制作→钻孔→锚杆安放与注浆锚固→柱和挡土板预制→肋柱安装→挡土板安装→墙后填料填筑与压实→竣工交验等。

施工要求

（1）按照设计要求，在施工前作锚杆抗拔力验证试验。

（2）钻孔后应将孔内粉尘，石渣清理干净。孔轴应保持直线，孔位允许偏差为50mm，深度允许偏差为-10~+50mm。

（3）锚杆应安装在孔位中心。

（4）锚杆未插入岩层部分，必须按设计要求作防锈处理。

（5）有水地段安装锚杆，应将孔内的水排出或采用早强速凝药包式锚杆。

（6）宜先插入锚杆然后灌浆，灌浆应采用孔底注浆法，灌浆管应插至距孔底50~100mm，并随水泥砂浆的注入逐渐拔出，灌浆压强宜不小于0.2MPa。

（7）砂浆锚杆安装后，不得敲击、摇动。普通砂浆锚杆在3天内，早强砂浆锚杆在12小时内，不得在杆体上悬挂重物。必须待砂浆达到设计强度的75%后方可安装肋柱、墙板。

（8）安装墙板时，应边安装墙板边进行墙背回填及墙背排水系统施工3。