桩板式挡土墙在陡坡路堑中的应用

郭磊：桩板式挡土墙在陡坡路堑中的应用　１０９　桩板式挡土墙在陡坡路堑中的应用　郭磊　（铁道第三勘察设计院集团有限公司，　天津３００２５１）　【摘要】　桩板式挡土墙由锚固桩发展而来，由钢筋混凝土桩和桩间挡土板组成，利用挡土板将侧向力传递　给桩，通过桩体使路基获得稳定。桩板式挡墙最早在我国２０世纪７０年代初应用在枝柳线路堑边坡上，之后应用　在南昆等线的路堤上。桩板式挡土墙适用于一般地区、浸水地区和地震区的路堑和路堤，也可用于滑坡等特殊路　基的支挡结构设计。本文通过沪昆客运专线中一处陡坡路堑上桩板式挡土墙的应用，为相关工程设计提供参考。　【关键词】桩板式挡土墙；陡坡路堑；铁路　【中图分类号】ＴＵ４７６．４　１　工程概况　【文献标识码】Ｂ　【文章编号】１００１—６８６４（２０１１）０９—０１０９—０２　层，青灰色、浅灰色，中厚层状构造，节理裂隙发育，岩体较完　整，　ｏ：８００ｋＰａ。岩层产状：１７０。／＿７０。，线路走向２５４。，线路　右侧顺层。地下水：地下水水位埋深７．８—１５．０ｍ，相应水位　高程为３１７．１２～３２１．８０ｍ。地下水具有酸性侵蚀性，环境作　用等级为Ｈ。，具有二氧化碳侵蚀，环境作用等级为Ｈ：。地震　动峰值加速度：＜０．０５ｇ（地震基本烈度＜ＶＩ度）。　本工程陡坡上地面横坡为ｌ：１．７，大于１：２．５，为陡坡路　基。由于岩层产状：１７０。Ｌ７０。，线路走向２５４。，经过计算，线　路右侧顺层，于路堑右侧侧沟平台外设置桩板式挡土墙支　挡，见图１。　新建沪昆客运专线ＤＫ３７３＋２６０．００～ＤＫ３７３＋２９０．００　段线路位于败泥冲ｌ号中桥和败泥冲２号中桥之闻，线路以　挖方通过，地形起伏较大，地势左低右高，山体植被茂密，基　岩零星出露。　地层：粉质黏土，黄褐色，硬塑，含少量铁锰质结核，偶　见小姜石，厚０～５．９０ｍ，ｃｒｏ＝１６０ｋＰａ；凝灰质板岩，全一弱风　化，全风化层，以棕红色、褐黄色为主，原岩结构构造已破坏，　岩体风化成土状，ｃｒｏ＝２５０ｋＰａ，强风化层，棕黄色，中厚层状构　造，节理裂隙发育，岩体极破碎，呈块状，　＝５００ｋＰａ，弱风化　图１横断面形式　２桩板式挡土墙各参数的设计　桩板式挡土墙的桩间距、桩长和截面尺寸应综合考虑确　定。桩的自由悬臂长度不宜大于１５ｍ，桩的截面尺寸不宜小　式中，　为在水平方向的换算系数，根据岩石的完整程　度、层理或片理产状、层间的胶结物与胶结程度、节理裂隙的　密度和充填物，可采用０．５—１．０；ｒ／为折减系数，根据岩层的　于１．２５ｍ　，截面形式可采用矩形或Ｔ形。桩间距宜为５～　８ｍ。桩板墙顶位移应小于桩悬臂端长度的１／１００，且不宜大　于１０ｅｒａ。地面处桩的水平位移不宜大于１０ｍｍ，且侧壁应力　不应大于地层的横向容许承载力。　（１）　锚固桩桩长设计：取桩长１６ｍ进行设计，因本设　计地层为凝灰质板岩，横向容许承载力可按下式计算：　［　Ｈ］＝ＫＨｒ／Ｒ　（１）　裂隙、风化及软化程度，可采用０．３—０．４５；Ｒ为岩石单轴抗　压极限强度（ｋＰａ）。　锚固桩桩底支承采用铰支端，按照库仑土压力对其受力　及变形情况进行计算。距桩顶高度为８．６ｍ处的库仑主动　土压力Ｅａ＝３３４．８７８ｋＮ，Ｅｘ＝３２０．２４６ｋＮ，Ｅｙ＝９７．９０９ｋＮ。　作用点高度Ｚｙ＝２．５６８ｍ。桩身背侧最大弯矩＝６１　１９．６６１　（ｋＮ・ｍ）距离桩顶９．８８７ｍ，最大剪力＝１９２１．７９３ｋＮ，距离　ｌ１０　低温建筑技术　２０１１年第９期（总第１５９期）　桩顶８．６００ｍ，弯矩图和剪力图见图２、图３。　弯矩／ｋＮ．ｍ　剪力／ｋＮ　—＿Ｔ——］］Ｑ００　ｎ——Ｔ——广　魁　姬　；；　－－４０Ｏ０∞０．００　４００００ｏ　图２弯矩图　图３剪力图　侧壁应力＝ｏ．／ａ＝１９２１．７９３／（１．５×２）＝６４ｌｋＰａ。　侧壁应力＝６４１ｋＰａ≤［　Ｈ］一４５００　ｋＰａ，满足侧壁应力　不应大于地层的横向容许承载力的要求。　同时，利用理正抗滑桩设计软件采取相关参数计算得桩　的最大位移为桩顶位移ｓ＝２５ｍｍ小于《铁路路基支挡结构　设计规范》规定悬臂端长度的１／１００，且不宜大于１０ｅｍ。地　面处桩的位移ｓ：６ｒａｍ小于《铁路路基支挡结构设计规范》　规定地面处桩的水平位移不宜大于ｌＯｍｍ。满足要求。经　过上述验算，桩长１６ｍ满足设计要求。　（２）锚固桩桩间距设计，见表１。　《铁路路基支挡结构设计规范》规定地面处桩的水平位　移不宜大于１０ｍｍ，故桩间距７ｍ时，地面处位移ｌ１ｍｍ不满　足规范要求，考虑经济合理性，最终确定了桩间距６ｍ。　（３）锚固桩桩截面设计：见表１。　表１　不同桩间距、桩截面设计对比　ｍｍ　《铁路路基支挡结构设计规范》规定地面处桩的水平位　移不宜大于１０ｒａｍ，故桩截面１．５ｒａｍ×１．５ｍ时，地面处位移　１１ｍｍ不满足规范要求，考虑经济合理性，最终确定了桩截　面１．５ｍｍ×２．０ｍ。　根据上述各参数的设计，路堑桩板墙取桩间距６ｍ，桩截　面１．５ｍｍ×２．Ｏｍ，桩长１６．０ｍ。　３施工注意事项　（１）路堑桩板墙先分级开挖桩顶以上各级边坡，并分　级施工各级边坡的防护工程，在下级边坡开挖前必须完成上　级边坡的支挡防护工程和截排水工程，并应确认其已能有效　工作；形成工作面后再跳桩开挖施工锚固桩，待桩身混凝土　强度达设计强度后方可开挖桩前土石方，最后安装挡土板。　（２）　桩孔施工前应整平地面，做好地表截、排水及防　渗工作。施工中应备好井下排水、通风、照明设施，并做好井　下作业和撤出人员的安全防护技术措施和应急预案。　（３）桩施工应尽量安排在旱季，跳桩（不少于两根）开　挖。挖孔过程中，应核对桩孔地质资料，如遇地层情况与设　计不符时，应及时与相关部门联系，修正设计，如遇地下水不　得持续强降水，应及时通知设计单位研究解决。　（４）　开挖桩孑Ｌ应按设计做好锁口，锁口高出地面应不　小于设计要求，桩孔应分节开挖，做好护壁。桩孔开挖过程　中，发现护壁可能出现开裂时，须适当增加钢筋，防止坍孔。　灌注桩身混凝土前应检查净空断面、凿毛混凝土护壁、做好　安置钢筋笼的测量放样。灌注桩身混凝土必须连续不间断　进行，以免形成相对软弱截面。高出路基面或地面需拆除的　护壁表面不应凿毛，且此段桩身与护壁之间应采用宝丽板或　其它材料隔离，以利桩身整齐和美观，桩身暴露部分应凿除　锁口和护壁，必要时进行抹面处理。　（５）桩纵向主要受力钢筋的位置必须按设计要求正　确布置，主要受力钢筋或其它钢材的接头应避开土石分界面　及岩性变化面。　（６）混凝土所用水泥、骨料、外加剂、掺合料及用水均　应符合规范要求。桩身施工应严格执行ＴＢ１０２１０—２００１《铁　路混凝土与砌体工程施工规范》的要求。根据地表水或地　下水等环境水对混凝土侵蚀类型、侵蚀程度，依据ＴＢ　１０２１０　—２００１《铁路混凝土与砌体工程施工规范》、《铁路混凝土结　构耐久性设计暂行规定》（２００５）１５７号及铁建设［２００７］１４０　号文件的相关规定，选用适宜的水泥品种及掺合料。钢筋及　其有关技术要求等应符合ＧＢ５００１０—２００２（混凝土结构设计　规范》的有关要求。　（７）　锚固桩施工完成后应按设计要求和有关规程、规　定做无损检测试验。　（８）　预制挡土板应待其强度达到设计的７５％以上方　可进行运输与吊装。运输、吊装时应布置好合理的支点与吊　点，避免强烈震动与摔打，防止挡土板破损。　（９）　未尽事宜应按现行的《客运专线铁路路基工程施　工技术指南》、《铁路混凝土与砌体工程施工规范》等有关规　范、规定办理。　４结语　本工程采用的桩板式挡土墙设计方案是合理的。桩板　式挡土墙兼具挡土及抗滑作用，可以有效解决地形陡峭、地　质情况不良地段边坡的支护问题，但施工具有一定难度，要　参照上面介绍的施工注意事项。希望能为相关工程设计提　供参考。由于边坡工程岩土体的复杂性，边坡被动支挡结构　的受力机理及相互影响难以采用传统的力学解析方法计算，　还需进一步研究。　参考文献　［１］　李海光．新型支挡结构设计与工程实例［Ｍ］．北京：人民交通　出版社，２００４．　［２］ＣＢ５００１１－２００１．建筑抗震设计规范［Ｓ］．　［收稿日期］２０１ｌ一０５—１Ｏ　【作者简介］　郭磊（１９８２一），男，黑龙江牡丹江人，硕：ｔ研究　生，助理工程师，从事路基设计。