周雙朋

（貴陽市建筑設(shè)計院有限公司 貴州貴陽 550001）

1 引言

所謂擋土墻就是指用于支撐路基填土、山坡土體，加固填土或避免土體變形的工程構(gòu)造物。樁基托梁擋土墻是樁與擋土墻的組合形式，按照工程設(shè)置位置的不同，樁基托梁擋土墻可分為路堤式樁基擋土墻與路肩式樁基擋土墻；按結(jié)構(gòu)形式可分為單樁排樁基擋土墻、多排樁樁基擋土墻與錨索（桿）樁基擋土墻[1]。實踐表明樁基托梁可以減少對地基原地面承載力要求，從而降低擋墻高度，有效避免回填土地區(qū)或者軟土地區(qū)開挖造成的施工風(fēng)險。

2 工程實例概述

沿河縣教育扶貧工程鸞塘教育園區(qū)新建項目園區(qū)東南側(cè)道路工程，工程范圍起于G326國道，終點(diǎn)接現(xiàn)狀老路，西南至東北，全長1520.52m，標(biāo)準(zhǔn)寬度10.5m。道路等級為城市支路，設(shè)計車速為20km/h。

由于道路在樁號K0+270～K1+233范圍內(nèi)右側(cè)邊坡高度較大，且道路右側(cè)為現(xiàn)狀高速公路，因此考慮在道路右側(cè)該段范圍內(nèi)設(shè)置衡重式樁基托梁擋土墻。

3 樁基托梁擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算

3.1 擋土墻結(jié)構(gòu)選型

該工程選用衡重式路堤擋土墻，擋土墻高度為17.8m，托梁尺寸為19.98m×2.0m×8.5m，長度為20.0m，樁體直徑為1.8m，相鄰樁間距為4.5m，間隔20m設(shè)置一道伸縮縫，寬度為2cm，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.2 計算分析

3.2.1 土壓力計算

衡重式擋土墻由于會受到衡重臺的應(yīng)力影響，會出現(xiàn)較大傾角，土體應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生較大轉(zhuǎn)變，在接近主動極限平衡狀態(tài)時會出現(xiàn)兩個破裂面。該工程樁基擋土墻土壓力基于庫倫第一、第二破裂面開展計算，臺后與臺前溜坡土壓力按照庫倫主動土壓力進(jìn)行計算，計算如下：

圖1 樁基托梁擋土墻結(jié)構(gòu)橫斷面示意圖

式中：E-昆侖主動土壓力值，單位為kN；Ka-庫倫主動土壓力系數(shù)；φ-墻后填土內(nèi)摩擦角，取值為35°；δ-墻背與填土內(nèi)摩擦角，取值為δ=1/2φ=17.5°；a-墻頂?shù)呢Q直面與墻背面形成的夾角，豎直面在墻背內(nèi)取正值，豎直面在墻背外取負(fù)值，該工程擋土墻取值為a=14°；β-填土表面與墻頂水平面夾角，邊坡坡率為1：1.5，這里取值為β=34°。

3.2.2 擋土墻內(nèi)力計算

擋土墻內(nèi)力計算過程如下：先在計算機(jī)系統(tǒng)中輸入擋土墻的截面尺寸，后依此輸入荷載與擋土墻的物理參數(shù)、基礎(chǔ)與荷載分項系數(shù)，最后生成計算書。

穩(wěn)定性分析結(jié)果如下：①滑動穩(wěn)定性驗算，Ke=抗滑力/滑移力=1928.6/529.5=3.643≥1.300，滑移驗算結(jié)果符合規(guī)范；②傾覆穩(wěn)定性驗算，經(jīng)計算K0=4.262＞1.500，傾覆驗算符合規(guī)范要求；③地基應(yīng)力與偏心距驗算，得出e=0.113≤0.2500×8.212=2.053m ，滿足要求。

3.2.3 樁基托梁內(nèi)力計算

本文托梁參照支端懸出的簡支梁進(jìn)行計算，計算模型如圖2所示。這里對于樁基托梁內(nèi)力的計算不考慮地基的反作用力，抗滑樁與托梁間的交點(diǎn)視為固定的，如圖3所示。

圖2 樁基托梁擋土墻托梁以上外荷載分布

圖3 支端懸出簡支梁內(nèi)力計算示意圖

圖中，h-承臺高度；N-擋墻自重與土壓力豎向分力的合力；M-N對托梁中心的偏心彎矩；Ex-擋墻底部傳遞至托梁頂面的水平力，和擋墻所受的主動土壓力水平分力大小相同，但是方向相反；L0-間的凈距；L1-托梁邊緣與樁中心的間隔距離；L-托梁總長度；q-托梁底面上的垂直均布荷載；qx-水平面內(nèi)的水平均布荷載，qx=Ex/L。

因結(jié)構(gòu)對稱布設(shè)，得出樁基托梁內(nèi)力計算方法，公式如下：

在基礎(chǔ)計算中只需考慮凈反力，無需將承臺自重納入計算中，所以上述公式中q=N/L。

由上可知，當(dāng) L0=2L1時，Mz=0，Vz=0。

需注意的是，若托梁底部的摩擦力與托梁上的水平推力相較更小，則需要對水平面的內(nèi)力進(jìn)行計算。水平面內(nèi)力計算與豎直面內(nèi)力計算相同，qx替代上式中的q即可。

經(jīng)計算可知，抗滑樁托梁支座位置最大的負(fù)彎矩M0=4767.522kN·m，托梁下部雙向主筋配置為HRB400直徑28間距200mm可以滿足托梁受力要求。

4 樁基托梁擋土墻施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 樁孔成孔與樁基施工

在鉆進(jìn)過程中，必須勤松繩，每次少松繩防止打空錘。要勤清碴，使鉆頭經(jīng)常沖擊新鮮地層。鉆進(jìn)時，應(yīng)經(jīng)常檢查鉆頭轉(zhuǎn)向裝置，使鉆頭在鉆進(jìn)中能自由轉(zhuǎn)動。作好鉆進(jìn)記錄和取樣工作，當(dāng)鉆頭進(jìn)入巖層時，為預(yù)防卡鉆，應(yīng)經(jīng)常檢孔。

樁基開挖至設(shè)計標(biāo)高后，清孔，即可放置鋼筋籠。在鋼筋籠的安放、接長過程中，始終保持骨架垂直；直螺紋套筒連接，接長時保證順直度滿足要求，接頭牢固。同一斷面接頭數(shù)量不超過總根數(shù)的1/2。鋼筋籠接好后嚴(yán)格檢查焊接縫質(zhì)量，合格后下放，邊下放邊割除籠內(nèi)十字撐。

混凝土灌注應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，嚴(yán)禁中途停工。在灌注過程中，要防止混凝土從漏斗內(nèi)溢出或從漏斗外掉入孔中，使測量不準(zhǔn)確。并注意觀察管內(nèi)混凝土下降和孔內(nèi)返水情況，及時測量孔內(nèi)混凝土面高度，正確指揮導(dǎo)管的提升和拆除，保持導(dǎo)管的合理埋深。

4.2 托梁模板施工

樁基混凝土澆灌作業(yè)結(jié)束后對樁基礎(chǔ)進(jìn)行檢測，檢測合格后方可開始托梁施工。對托梁下部的施工場地進(jìn)行整平，反復(fù)夯壓，地基超挖部分需采用10cmC15素混凝土封底作為托梁墊層；側(cè)模為定型鋼模板拼裝而成，并用U形卡進(jìn)行連接。在托梁兩側(cè)搭設(shè)雙排腳手架管，以固定側(cè)模模板位置，作為施工平臺。工程托梁橫截面為2.0m×8.3m。托梁結(jié)構(gòu)體型較大，在澆灌混凝土過程中，為保證側(cè)模結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，可在側(cè)模上按照梁體方向設(shè)置φ16鋼筋拉桿，共50道，相鄰間隔距離為0.6m。

4.3 擋土墻腳手架架設(shè)

在托梁混凝土強(qiáng)度達(dá)80%可開始托梁上部的混凝土擋土墻施工。依據(jù)各伸縮縫或者是沉降縫段的結(jié)構(gòu)物尺寸的相關(guān)要求順著擋土墻強(qiáng)身的兩側(cè)搭設(shè)雙排光管腳手架，腳手架立桿底部支墊必須牢固?；A(chǔ)、強(qiáng)身模板選用定型鋼模板，模板固定需借助墻身外側(cè)的鋼管肢手架進(jìn)行固定。因為該工程中墻體的橫截面積較大，需按照墻身的高度與長度每間隔60cm設(shè)置一道φ16鋼筋拉桿。

4.4 擋土墻混凝土澆筑

混凝土澆筑需分層進(jìn)行，每層澆筑厚度小于30cm，使用插入式振動棒反復(fù)搗固，搗固過程中振動器需垂直插入混凝土中，保證新舊混凝土緊密結(jié)合，振動棒插入深度控制在50～100mm。澆筑混凝土?xí)r需安排專人對模板系統(tǒng)進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)模板出現(xiàn)變形或位移則必須立即修正。

片石混凝土擋土墻施工材料中片石的摻入量需控制在20%以下，片石需分層放置，相鄰間距需大于10cm，混凝土必須完全包裹住片石，而片石與模板間的距離必須大于10cm。施工單位用振動器對混凝土進(jìn)行振搗，提高密實度。

4.5 擋墻頂部分的施工

當(dāng)擋墻施工至設(shè)計路面標(biāo)高以下0.5m時候，設(shè)計路面標(biāo)高以下0.5m采用C30素混凝土澆筑，如該處設(shè)計有管線或者其他地下構(gòu)造物為其預(yù)留空間，且混凝土澆筑的時候，須根據(jù)道路附屬設(shè)施情況預(yù)埋防撞護(hù)欄、路燈等構(gòu)造物預(yù)埋件。

5 結(jié)束語

綜上所述，樁基托梁擋墻的穩(wěn)定性較強(qiáng)，被廣泛應(yīng)用于路基施工中。實際建設(shè)中，擋墻形式多選用衡重式結(jié)構(gòu)，衡重式結(jié)構(gòu)底部應(yīng)力分布均衡，所用材料與其他結(jié)構(gòu)形式相較成本更低。為保證擋墻的適用性，需依據(jù)道路工程所處地區(qū)的地理位置、地質(zhì)條件等相關(guān)情況進(jìn)行擋墻的合理設(shè)計，為工程建設(shè)創(chuàng)造有利條件，以充分發(fā)揮出樁基托梁擋土墻在復(fù)雜地質(zhì)條件下路基工程中的積極作用。實踐表明，工程應(yīng)用效果良好，可加以推廣。