李 懷 珠

(吉林鐵道勘察設(shè)計(jì)院有限公司，吉林 吉林 132000)

分析當(dāng)前樁板式擋土墻的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

李 懷 珠

(吉林鐵道勘察設(shè)計(jì)院有限公司，吉林 吉林 132000)

介紹了樁板式擋土墻的定義及其主要優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合具體工程實(shí)例，對(duì)樁板式擋土墻的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)分析，并研究了擋土墻施工中應(yīng)注意的具體事項(xiàng)，對(duì)各類建筑工程中合理應(yīng)用樁板式擋土墻具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

樁板式擋土墻，設(shè)計(jì)要點(diǎn)，抗滑樁，荷載

0 引言

作為穩(wěn)定土體的重要支擋結(jié)構(gòu)，樁板式擋土墻通過(guò)于樁間設(shè)置抗滑樁和擋土板等結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)有效的支擋作用，以抗滑樁作為承受荷載的主體結(jié)構(gòu)，樁板式擋土墻獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其具有占地面積小、施工的作業(yè)面小等優(yōu)點(diǎn)，因此在山體邊坡治理、房屋建設(shè)和鐵路支擋工程當(dāng)中受到了廣泛的應(yīng)用。

1 樁板式擋土墻

1)定義：樁板式擋土墻主要是由抗滑板與擋土板所組合成的鋼筋混凝土擋土墻結(jié)構(gòu)，其錨入地下的抗滑樁部分截面呈圓形或者矩形，而另外一部分伸出地表的抗滑樁截面呈T形，擋土板通常為預(yù)制平板、現(xiàn)澆板或是拱板。

2)特點(diǎn)：在整個(gè)樁板式擋土墻中主要由擋土板把墻后壓力傳遞到伸出地表的抗滑樁上，而后借助深埋地下的抗滑樁的錨固作用來(lái)穩(wěn)定擋土墻，整個(gè)樁板式擋土墻結(jié)構(gòu)如圖1所示。樁板式擋土墻在邊坡防護(hù)等工程當(dāng)中具有很好的抗壓性、抗滑性和安全性，同時(shí)還具有占地少、影響小等特點(diǎn)。

2 樁板式擋土墻的主要優(yōu)點(diǎn)

樁板式擋土墻通常在墻高超出一般擋土墻的限制或者土壓力過(guò)大的條件下利用樁的深埋來(lái)對(duì)地基強(qiáng)度進(jìn)行補(bǔ)償，可以作為路肩、路塹等擋土墻或用來(lái)對(duì)中小型滑坡現(xiàn)象進(jìn)行治理。在本文所述的工程項(xiàng)目當(dāng)中，其區(qū)域內(nèi)土體表層主要是厚約1.3 m的黃褐色軟塑狀態(tài)的亞粘土，下層主要是風(fēng)化程度不均勻的風(fēng)化巖構(gòu)成，使用樁板式擋土墻在短時(shí)間沒有遇水的情況下能夠進(jìn)行直立開挖，使路塹的挖方得到大大的減小，從而在最大程度上滿足建設(shè)的需求。同時(shí)，由于鐵路的挖方周圍大多是工業(yè)園區(qū)的公司廠房等建筑，使用樁板式擋土墻時(shí)，除土壓力之外沒有其他對(duì)墻體產(chǎn)生被動(dòng)壓力的不確定荷載情況。

3 工程概況

東北地區(qū)某鐵路線，線路以路堤形式穿過(guò)某市工業(yè)園區(qū)，路堤邊坡直接放坡將侵占工業(yè)園區(qū)某公司廠房，為了節(jié)省鐵路投資和避免影響企業(yè)生產(chǎn)，在此地段設(shè)置路堤樁板墻收坡，樁長(zhǎng)采用15 m長(zhǎng)，樁板墻上填土按8 m高控制。

4 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

該工程當(dāng)中樁板式擋土墻的抗滑樁間距4 m～6 m，采取人工挖孔樁和現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件的抗滑樁，并在抗滑樁上設(shè)置相應(yīng)的擋土板。根據(jù)實(shí)際工程需要可選擇槽型板或空心板，設(shè)計(jì)時(shí)的計(jì)算原理類似于懸臂式抗滑樁的相關(guān)技術(shù)原理，主要包括墻后土壓力、樁與板的內(nèi)力、樁與板的強(qiáng)度的計(jì)算等。

1)壓力分析。

土壓力、水浮力、活載以及施工當(dāng)中的臨時(shí)荷載是樁板式擋土墻的主要壓力，在該工程中公路兩側(cè)路塹邊外是自然山體，因此并沒有車輛等荷載，對(duì)于土壓力這一主要壓力可以利用庫(kù)侖土壓力計(jì)算方法來(lái)做出計(jì)算，其公式如下：

Ex=94.4 kPa,Ey=29.8 kPa,Zy=2.149 m。

其中,γ為擋土墻后的填土容重，kN/m3；H為擋土墻的高度，m；K為主動(dòng)土壓力的系數(shù)。

2)樁設(shè)計(jì)分析。

抗滑樁是樁板式擋土墻的承受荷載的主要受力位置，設(shè)計(jì)時(shí)可以依據(jù)樁板式擋土墻的受力特點(diǎn)來(lái)計(jì)算樁頂?shù)奈灰啤⒖够瑯兜膹澗?。抗滑樁使用C30強(qiáng)度等級(jí)的混凝土來(lái)進(jìn)行就地整體的澆筑，并沿樁長(zhǎng)方向上通長(zhǎng)布置φ25的受力鋼筋，設(shè)計(jì)中采用1.5 m×2.5 m尺寸的抗滑樁，確保其間距保持在4 m，同時(shí)樁長(zhǎng)是10.5 m、埋深是4.5 m。

依據(jù)工程錨固地層是破碎巖石的地質(zhì)特征可利用m法來(lái)計(jì)算內(nèi)力，其中m的值取20 MN/m4?？紤]到樁后不需設(shè)置錨，因此在設(shè)計(jì)當(dāng)中可以根據(jù)受彎構(gòu)件來(lái)對(duì)抗滑樁做出設(shè)計(jì)，樁的最大剪力為：

城市軌道交通屬于準(zhǔn)公益項(xiàng)目，項(xiàng)目具有投資大、回收周期長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)效益低等特點(diǎn)。從建設(shè)到運(yùn)營(yíng)，城市軌道交通都需要投入大量資金，屬于資金密集型系統(tǒng)。我國(guó)城市軌道交通行業(yè)的虧損問(wèn)題由來(lái)已久，成本控制是該行業(yè)發(fā)展面臨的重要挑戰(zhàn)。從政府直接投入資金轉(zhuǎn)向政府主導(dǎo),并走向市場(chǎng)化、多元化融資，是當(dāng)前城市軌道交通行業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)型的趨勢(shì)。

最大彎矩為：

樁身的內(nèi)力計(jì)算如下：

背側(cè)——擋土側(cè)；面?zhèn)取菗跬羵?cè)。

背側(cè)最大彎矩為669.3 kN·m；距離樁頂9.200 m。

面?zhèn)茸畲髲澗貫?.000 kN·m；距離樁頂 0.000 m。

最大剪力為1 358.4 kN；距離樁頂 7.300 m。

樁頂位移為6 mm。

針對(duì)該工程可將擋土板的尺寸設(shè)計(jì)成長(zhǎng)度為3.9 m、寬度為1 m且厚度為0.3 m，利用C30規(guī)格的混凝土預(yù)制拼裝而成，并使用φ12的受力鋼筋。在擋土板和樁連接處的相鄰板端需設(shè)置寬度為0.1 m的縫隙，并用瀝青麻絮將縫隙塞滿，在擋土板的預(yù)制當(dāng)中還需預(yù)留一定的吊裝孔，其中底層擋土板吊裝孔的主要作用是用來(lái)排水，其他的吊裝孔在安裝之后要填塞滿混凝土。設(shè)計(jì)中擋土板同樁之間設(shè)置為0.7 m的搭接長(zhǎng)度。在進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算時(shí)可以將擋土板看作為支撐于抗滑樁上的簡(jiǎn)支板，取擋土墻后水平向土壓力的最大值來(lái)作為擋土板的承壓荷載，根據(jù)受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)以及均布荷載的原理來(lái)做出計(jì)算，得出板的跨徑L=L1+1.5t(其中,L1為相鄰兩個(gè)抗滑樁之間的凈距離；t為擋土板的厚度)。

5 擋土墻的施工注意事項(xiàng)

1)抗滑樁施工的注意事項(xiàng)。

在抗滑樁施工前要對(duì)樁位進(jìn)行測(cè)定并確保場(chǎng)地的平整，在每個(gè)井口安裝相應(yīng)的鋼管井架來(lái)方便出碴。開挖樁井時(shí)需在井口挖到1 m～2 m深度時(shí)綁扎鋼筋并灌注混凝土護(hù)壁，以防止井口塌陷；每節(jié)采用一邊開挖一邊支護(hù)的方式來(lái)進(jìn)行深度為2 m的掘進(jìn)，并在井壁進(jìn)行鋼筋混凝土的澆筑來(lái)形成相應(yīng)的矩形框架；井內(nèi)出碴時(shí)借助人工來(lái)裝碴并利用卷?yè)P(yáng)機(jī)提升到地表；通過(guò)通風(fēng)機(jī)的設(shè)置來(lái)確保井內(nèi)的通風(fēng)并做好相應(yīng)的排水措施；在井口設(shè)置三角架與吊籃等給人員上下井提供便利；在樁孔開挖到設(shè)計(jì)的標(biāo)高之后需要做好驗(yàn)槽等工作。

2)擋土板施工的注意事項(xiàng)。

在擋土板施工前需要在不引起土方坍塌的情況下進(jìn)行土層的開挖，利用全站儀對(duì)擋土板的具體位置進(jìn)行測(cè)定，并按照相關(guān)要求對(duì)樁面做好修整。在擋土板的施工中需按要求做好鋼筋的綁扎和無(wú)砂混凝土板的安裝，根據(jù)工程需要設(shè)計(jì)加工好幫條錨具并將其牢固地焊接在樁身上，對(duì)硬PVC泄水管做好安放；針對(duì)樁間部分使用定做的組合鋼模并在樁身、擋土板搭接處選用木模，采用雙槽鋼來(lái)對(duì)模板進(jìn)行加固；攪拌并灌注混凝土；在灌注完成后對(duì)混凝土施工進(jìn)行封閉。

6 討論

綜上所述，自上而下進(jìn)行施工的樁板式擋土墻具有方便、安全、防滑和互不干擾等諸多優(yōu)勢(shì)，在一些需要對(duì)邊坡土體、坡頂建筑進(jìn)行穩(wěn)定的工程項(xiàng)目當(dāng)中是一種可取的施工方案，同時(shí)柱板式擋土墻的施工也是一種沉井式施工方式，具有占地面積少以及對(duì)周邊影響范圍小的特點(diǎn)，在保證機(jī)械充分利用的基礎(chǔ)上對(duì)勞動(dòng)條件做出了合理的改善，同時(shí)在施工當(dāng)中護(hù)壁的設(shè)置也給開挖人員的安全帶來(lái)了有效的保障。

[1] 高燕紅,劉允中.談武罐高速公路預(yù)應(yīng)力錨索樁板式擋土墻設(shè)計(jì)[J].山西建筑,2013，39(32):121-123.

[2] 曲宏略.樁板式抗滑擋土墻的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)和抗震機(jī)理研究[D].成都：西南交通大學(xué),2013.

[3] 羅一農(nóng),劉昌清,魏永幸.基于極限狀態(tài)法的樁板式擋土墻設(shè)計(jì)研究[J].鐵道工程學(xué)報(bào),2014(11):10-14.

[4] 潘秀球.樁板式擋墻在柳州市濱江東路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].江西建材,2015(6):161-162.

[5] 王延林.高填深挖路基樁板式擋土墻的應(yīng)用與施工[J].山西建筑,2012，38(18):149-151.

Analysis on the design and application of current sheet-pile retaining wall

Li Huaizhu

(JilinRailwaySurvey&DesignInstituteCo.,Ltd,Jilin132000,China)

The paper introduces the definition and major merits of sheet-pile retaining wall, specially analyzes sheet-pile retaining wall design points by combining with specific engineering examples, and studies matters needing attention in sheet-pile retaining wall construction, which has important meaning for rationally applying sheet-pile retaining wall in various construction projects.

sheet-pile retaining wall, design point, anti-sliding pile, load

2015-06-03

李懷珠(1983- )，男，工程師

1009-6825(2015)23-0061-02

TU476.4

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