1.2　锚固与组合支挡结构

支挡结构种类繁多，主要用途在于支挡加固填土及边坡，防止土体发生滑塌，控制土体的位移，保证边坡的稳定性。支挡结构是一种解决岩土工程问题的常见举措，在路基、基坑、边坡治理等工程中大量使用。在路基工程中，支挡结构可用来加固填土路堤、挖方路堑、隧道洞门、桥梁两端护坡；在建筑工程中，支挡结构可以用来支撑基坑边坡；在水坝、矿场中，支挡结构可以用来加固河岸、山坡等。

重力式挡土墙是应用时间最悠久、应用范围最广泛的刚性支挡结构之一。重力式挡土墙依靠挡墙自重来维持挡土墙及墙后边坡的稳定性。重力式挡土墙大多是就近取材，利用施工场地现有的石材施工，其结构重量大、体积大，但具有施工工艺简便、经济效益好等特点。经过科研人员长年累月的探索创新，重力式挡土墙结构也在不断优化，出现了衡重式重力挡土墙、卸荷板式挡土墙，不仅能够保持原有的支挡效果，还降低了结构自重，减少了材料方量。

除了重力式挡墙等刚性支挡结构，近些年来锚杆框架梁等柔性支挡结构在岩土工程实践中得到了越来越广泛的应用。其实，早在一百多年前，国外就已经开始在矿场加固中使用锚杆支护。20世纪40年代，国外锚杆支护技术开始应用于各类工程中解决岩土工程问题，成为一种发展潜力巨大的支挡结构。直到20世纪五六十年代，国内才开始逐渐出现锚杆喷射混凝土技术，首先应用于隧道加固、矿山巷道等工程，并逐渐发展至边坡土层锚杆支护。已有计算结果表明，实际工程中采用锚杆、预应力锚索加抗滑桩这种复合式支护结构能有效地限制边坡的水平位移，并一定程度上提高边坡的稳定性。同时，锚索的布置和预应力设计值大小对岩土体内部的位移及应力场分布有较大的影响。李书兵等[2]依托石武高速铁路工程，采用有限元数值软件ANSYS计算分析了锚杆格构梁加固岩石边坡的受力情况，得到了边坡位移场和应力场分布规律、抗滑桩内力和锚杆轴向应力的大小。郭永建等[3]依托重庆某高速公路岩质边坡，针对边坡在公路建设卸荷过程中所受到的影响，采用有限元数值模拟软件ABAQUS对边坡稳定性进行分析，通过实例计算分析，得出未经防护的边坡稳定性较差，应用锚杆框架梁支护的边坡稳定性大幅度提升，尤其在降雨情况下，该防护技术作用效果更为显著。

我国地形地貌复杂多变，在工程建设过程中难免会出现大量的高陡边坡或者异形边坡。单一的支挡结构有时难以满足复杂地形边坡的支护需求，故一些新型的支挡结构和组合支挡结构应运而生。组合支挡结构通常由两种甚至两种以上的传统支挡结构组合而成。根据工程地质条件、地形条件以及工程需求挑选若干种合适的支挡结构进行组合，能有效充分地发挥各类支挡结构的优点，克服单一支挡结构存在的不足。组合支挡结构在高边坡、多级边坡以及异形坡面等边坡支护中具有很大的潜在优势。如重力式挡墙具有施工方便、可就地取材、经济效果较好，且能够有效控制边坡变形等优点。但是如果边坡高度较高，会导致重力式挡土墙体积和重量过大、耗费材料增加、对地基承载力要求高、经济效益降低。单一的锚杆框架梁结构虽能够应用于高边坡支护工程中，但通常要求边坡具有一定的放坡角度。当工程中不具备放坡空间且对边坡变形有限定要求时，单一的锚杆框架梁结构将无法满足工程需求。重力式挡墙+锚杆框架梁的分级组合支挡结构则联合了两种支挡结构的优点，能够适用于无放坡条件的边坡，对边坡变形控制能力较高。同时，重力式挡墙+锚杆框架梁的组合支挡结构具有较好的抗震性能。重力式挡墙+锚杆框架梁已成为一种典型的组合支挡结构，广泛应用于铁路、公路等基础设施建设和边坡支护之中。朱彦鹏等[4]考虑重力式挡土墙存在不稳定的现象，在重力式挡土墙结构中添加预应力锚杆结构，基于库仑土压力的极限平衡公式，对重力式挡土墙和预应力锚杆的组合支挡结构进行受力分析，推导了组合支挡结构的土压力和稳定性系数计算表达式，并通过若干个工程算例对计算表达式进行验证。研究表明，引入预应力锚杆加固技术的重力式挡墙的安全性能明显提高。曹兴松等[5]依托路基高边坡多级锚杆格构梁加固工程，通过室内模型试验模拟施工过程，研究锚杆轴力、框架梁应力、边坡应力等关键因素的变化规律，以及不同级边坡施工对已有结构的受力影响。