朱志遠(yuǎn)

【摘要】樁板擋墻不受一般擋土墻高度限制，其占用場地小、施工簡便，在用地緊缺的城市河道治理中河岸支護(hù)具有廣泛的應(yīng)用前景。本文通過分析某河道樁板擋墻工程，對樁板擋墻在河道支護(hù)設(shè)計(jì)中遇到的土壓力計(jì)算、側(cè)向容許變形位移等問題進(jìn)行論述，可供類似工程參考。

【關(guān)鍵詞】樁板擋墻；嵌固深度；彈性支點(diǎn)法；土壓力；側(cè)向變形位移

1、前言

在河道整治中往往需要在極其狹窄的場地或密集的建筑群中設(shè)置擋土墻，在施工場地受限制的情況下，采用板樁擋墻，無疑是一種不錯(cuò)的選擇。本文將通過工程實(shí)例闡述有關(guān)樁板擋墻的的特點(diǎn)及計(jì)算方法問題。

2、樁板擋墻支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算

樁板擋墻根據(jù)其受力不同分成3種類型：懸臂式樁板擋墻，錨拉式樁板擋墻（分單支點(diǎn)、多支點(diǎn)），內(nèi)支撐式樁板擋墻（分單支點(diǎn)、多支點(diǎn)）。樁板擋墻的受力、變形分析，可采用彈性支點(diǎn)法進(jìn)行分析。

2.1 彈性支點(diǎn)法

彈性支點(diǎn)法是將把樁板擋墻分段按平面問題計(jì)算，如圖1所示，此時(shí)樁板擋墻豎向計(jì)算視為彈性地基梁。其荷載計(jì)算寬度可取樁的中心距，大小為基坑外側(cè)水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值。樁板擋墻插入土中的坑內(nèi)側(cè)視為彈性地基，則樁板擋墻的基本繞曲線方程為：

對以上兩公式進(jìn)行數(shù)學(xué)求解，并考慮各邊界條件后，可得出樁板擋墻各點(diǎn)的受力變形值。

2.2 嵌固深度計(jì)算

樁板擋墻嵌固深度受抗傾覆、抗滑移、抗隆起及整體穩(wěn)定性多方面控制。樁板擋墻灌注樁在極限狀態(tài)下要求嵌固深度大小依次是抗傾覆、抗滑移、整體穩(wěn)定、抗隆起。故可以采用抗傾覆穩(wěn)定來確定樁的嵌固深度。

3、工程應(yīng)用實(shí)例

3.1 工程概況

某河道整治工程右岸樁號(hào)Y0+067.02～Y0+112.02段河岸靠近橋墩，最近距離僅3.4m，無法采用常規(guī)式擋土墻結(jié)構(gòu)護(hù)岸，只能采用樁板擋墻結(jié)構(gòu)護(hù)岸。地層從上至下分別為素填土、中砂、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、中風(fēng)化細(xì)砂巖。素填土：主要成分為碎石和粉質(zhì)粘土，黃褐色、紅褐色，松散，厚度為3.4m；中砂：黃褐色，松散，級(jí)配良好，厚度為2.3m；粉質(zhì)粘土：黃褐色，可塑，厚度2.6m；淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰黑色，流朔，具有腥臭味，厚度3.5m；粉質(zhì)粘土：黃褐色，可塑，厚度為6.3m；中風(fēng)化細(xì)砂巖：黃褐色，砂狀、層狀結(jié)構(gòu)，巖芯較完整。

3.2 工程措施

樁板擋墻由灌注樁、冠梁、樁間混凝土及樁前現(xiàn)澆面板構(gòu)成。灌注樁采用C30鋼筋混凝土沖孔灌注樁，樁徑1.5m，間距1.8m，樁懸臂高度8.94m，樁總長23.04m。樁頂設(shè)C25鋼筋混凝土冠梁，高1.0m，寬1.7m。為控制灌注樁側(cè)向變形，樁頂設(shè)錨拉，并對設(shè)計(jì)河底高程以下土體采用水泥攪拌樁進(jìn)行加固，加固寬度為10m，加固深度為11m。

4、問題與探討

4.1 變形預(yù)測及控制措施

樁板擋墻的變形計(jì)算宜采用彈性支點(diǎn)法，土層的水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m值應(yīng)按水平荷載試驗(yàn)及地區(qū)經(jīng)驗(yàn)取值，缺少試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可按《建筑基坑支護(hù)規(guī)程》的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：，基坑底處的水平位移量可取10mm。分別為土的粘聚力、內(nèi)摩擦角。

樁板擋墻側(cè)向變形控制主要應(yīng)考慮兩個(gè)位置，即樁頂及樁入土點(diǎn)。樁入土點(diǎn)側(cè)向變形一般不大于10mm。樁頂側(cè)向變形主要考慮過大變形對上部建筑物的影響，一級(jí)基坑樁頂部最大水平位移控制值取0.002h（h為基坑深度）與30mm的較小值。當(dāng)?shù)鼗翞檐浲恋鼗鶗r(shí)，變形引起的破壞往往是設(shè)計(jì)的決定因素，應(yīng)采取措施控制變形，為減少樁板擋墻的位移及變形，主要有以下的一些措施：

（1）可采用加固被動(dòng)區(qū)土體的方法，對軟土地基，加固被動(dòng)區(qū)的土體是比較有效的方法，一般可采用水泥攪拌樁進(jìn)行加固，加固后土體的m值宜根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定。加固區(qū)的寬度也與變形有較大的關(guān)系，常用的加固區(qū)寬高比宜為1：1。

（2）地面超載對支護(hù)結(jié)構(gòu)變形影響很大，應(yīng)盡量防止地面超載。

（3）在樁板擋墻墻身設(shè)置錨拉，來減少側(cè)向變形。

4.2 土壓力計(jì)算適用方法

本工程為河道邊坡支護(hù)工程，土壓力計(jì)算可采用朗肯土壓力理論。對于坡頂有重要建筑物的邊坡工程，應(yīng)根據(jù)變形要求確定是否對土壓力進(jìn)行修正。對地下水位以下的粘性土、粘質(zhì)粉土，土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)采用三軸固結(jié)不排水抗剪強(qiáng)度指標(biāo)；對地下水位以上的砂質(zhì)粉土、砂土、碎石土，土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)應(yīng)采用有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)。地下水位以下的粘性土、粘質(zhì)粉土，應(yīng)采用土壓力、水壓力合算方法計(jì)算。地下水位以下的砂質(zhì)粉土、砂土和碎石土應(yīng)采用土壓力、水壓力分算方法計(jì)算。

4.3 工程實(shí)例支護(hù)結(jié)構(gòu)變形、內(nèi)力及配筋

樁板擋墻側(cè)向容許變形量除須考慮結(jié)構(gòu)破壞、墻后土體失穩(wěn)等因素外，主要還應(yīng)考慮過大變形對墻頂建筑物的影響。通過工程實(shí)例計(jì)算出板樁擋墻頂位移為11.16mm小于0.002×8940=17.88mm，樁入土點(diǎn)位移為6.12mm小于10mm，滿足樁位移限制要求。樁內(nèi)力位移包絡(luò)圖詳見圖2。樁沿周邊均勻配置縱向鋼筋，鋼筋級(jí)別為HRB400，主筋采用39Φ18，螺旋式箍筋采用Φ10@150mm，每個(gè)2m設(shè)一道Φ16的加強(qiáng)箍筋。樁頂冠梁按構(gòu)造配筋，并設(shè)置錨桿一道，錨桿級(jí)別為HRB400，采用2Φ25。

5、結(jié)語

通過結(jié)合某河道邊坡采用樁板擋墻支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，闡述了樁板擋墻的適用計(jì)算方法。對于軟土地基，應(yīng)特別注意變形的驗(yàn)算，如變形對周邊的環(huán)境構(gòu)成較大威脅，宜采用水泥攪拌樁加固基坑內(nèi)土體來控制樁位變形或在樁板擋墻身設(shè)置錨拉。在設(shè)計(jì)時(shí)對穩(wěn)定性計(jì)算，土壓力的計(jì)算，支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形驗(yàn)算等問題應(yīng)仔細(xì)分析。對于在施工場地受限制的情況下，可優(yōu)先采用樁板擋墻進(jìn)行河岸支護(hù)。

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