浅析桩承扶壁式挡墙在高填方边坡防护工程中的具体应用

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【摘要】本文主要结合具体的实例分析了桩承扶壁式挡墙在高填方边坡防护工程中的应用方法和应用要点，以期可以为今后的桩承扶壁式挡墙应用提供参考。

【关键词】桩承扶壁式挡墙；高填方边坡；防护工程；应用

中图分类号：U213文献标识码： A

一、前言

在填方边坡防护工程中，由于边坡的特殊性，桩承扶壁式挡墙成为了很好的选择，该技术在应用过程中，必须要首先计算边坡的各项数据，进而设计合理方案，确保填方边坡防护工程顺利实施。

二、工程概况

某住宅小区拟建场地西北侧原始地貌为丘陵，东南侧处于丘陵至冲沟过渡地段，经过开挖、堆填整平场地，从上往下分四级台阶，第一级台阶的整平标高介于224.5～227.5m，第二级台阶的地面整平标高介于219.5～221.5m，第三级台阶的地面整平标高介于207.50～215.00m，第四级台阶的地面整平标高介于192.50～212.50m。拟建场地南侧为第一职业中学足球场，地势较低，且原始地形起伏较大，相对高差最大约20m,由于用地红线正好位于斜坡上，没有足够的放坡空间。

三、支护方案的选择与设计

1、方案选择

（一）重力式挡土墙：靠自重维持平衡稳定，它取材容易，形式简单，施工简便，适用范围广。但是，当挡土墙高度较大时，要保证墙身的抗弯能力和墙体的稳定性要求，墙身厚度就很大，结构占地面积大。

（二）悬臂式钢筋混凝土挡士墙：靠悬臂板抵抗墙背土压力产生的弯矩和剪力。

（三）扶壁式钢筋混凝土挡土墙：钢筋混凝土结构由墙面板(立壁)、墙踵板、墙趾板和扶肋(扶壁)组成，即沿悬臂式挡土墙的墙长，每隔一定距离增设扶肋，把墙面扳与墙踵板连接起来。适用于缺乏石料的地段，较悬臂式挡土墙经济。

由于场地范围有限，没有足够的放坡空间，且下方是第一职业中学的足球场，人流量较大，重要性等级较高，如果用传统的重力式挡土墙或者衡重式挡土墙，石料用量惊人，且施工质量很难控制。若采用悬臂式挡土墙，其侧向位移难以控制。针对本工程的实际情况，综合各项因素考虑，决定采用桩承扶壁式挡土墙的方案，并对桩前及扶壁式挡土墙踵下软弱土层进行注浆加固。经充分考虑安全、经济原则，上部可采用1:1.5坡率放坡，下部采用桩承扶壁式挡土墙支挡，如图1所示。

2、支护结构设计

（一）扶壁式挡墙设计

扶壁式挡土墙由趾板、踵板、墙面板及肋四部分组成，设计时取两肋跨中到跨中或肋中到肋中为一计算单元；对于趾板和肋分别按矩形或肋形悬壁梁考虑；对于墙面板和踵板是三向固定板，属超静定结构，按简化假定的近似方法进行计算。扶壁式挡土墙墙身尺寸初步拟定然后经过反复验算得，扶壁式挡土墙高6m,墙宽0.4m，扶壁厚0.7m,扶壁间距为4m,底板厚0.6m,墙趾宽1m,墙踵宽4m（如图2）。

首先确定作用在挡土墙上的侧向土压力，根据我国现行《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002中主张采用第二破裂面法计算侧向土压力。墙身的稳定性设计就是将扶壁式挡土墙墙身和墙踵板上部的有效填土作为一个整体，验算这个整体的稳定性。

（1）挡土墙的抗滑移稳定性验算

挡土墙的抗滑移稳定性是指在土压力和其他外加荷载的作用下，基底摩抵抗挡土墙滑移的能力，用抗滑移稳定系数Kc表示，即作用于挡土墙抗滑力与实际下滑力之比。一般情况下扶壁式挡土墙的抗滑移稳定性应符合下式:

Eat=Easin(α-α0-δ)

Ean=Eacos(α-α0-δ)

G为挡土墙每延米的自重； Ea为每延米的主动土压力的合力；a0为挡土墙基底的倾角；a墙背与岩土的摩擦角，能够形成第二破裂面时，a=45-φ2φ土体内摩擦角，μ为基底摩擦系数。

（2）挡土墙的抗倾覆稳定性验算

挡土墙的抗倾覆稳定性是指它抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能力，用抗倾覆稳定系数Ko表示，扶壁式挡土墙的抗倾覆稳定性应符合下式：

Xf=b-zcotα

zf=z-btanα

Z为岩土压力作用点到墙踵的竖直距离，x0为挡土墙重心至墙趾的水平距离，xf为土压力作用点至墙趾的水平距离，b为基底的水平投影宽度。

通过以上公式进行稳定性验算求得抗滑移验算满足：Kc=1.447>1.3，抗倾覆验算满足：Ko=3.786>1.6。扶壁式挡土墙根据其受力特点进行配筋，应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)。

（二）桩基设计

由于挡土墙坐落在斜坡上面，且基础承载力不足，采用桩基础，既可以提高挡土墙基底承载力，也可以起到抗滑作用。挡土墙基础采用人工挖孔桩，桩径1m，桩间距2.5m，根据《建筑桩基技术规范》，根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值时，宜按下式估算：Quk=Qsk+Qpk=uΣqsikli+qpkAp考虑到挡墙附加应力和偏心荷载条件下，最后计算得到：主筋为24根Φ16（HRB335），箍筋Φ8@150，加强筋Φ16@2000，灌注C25混凝土。

由于应力集中在墙趾与桩的节点处，在墙趾处设置一暗梁，连接下部的桩，确保扶壁式挡土墙受力均匀。

（三）排水设计

挡土墙往往由于排水不良，大量雨水经墙后填土下渗，结果使墙后土的抗剪强度降低，重度增高，土压力增大，有的还受水的渗流或静水压力影响，在一定条件下，或因土压力过大，或因地基软化，结果造成挡土墙的破坏。因此，挡土墙墙顶应采取合理的排水措施及时将雨水排走。在坡顶线处设置截水沟，截水沟尺寸不小于300×300mm,用Mu10烧结砖砌，砂浆抹面。

坡体深层排水：在扶壁式挡墙背按梅花形布置泄水孔，采用100mmPVC管，并用透水土工布包裹PVC管，泄水孔外倾5%，墙背做50cm厚砂砾石反滤层，在安装时，可通过钢筋对PVC管进行固定，对于墙面板方向的泄水孔，要使PVC管与正面模板接触紧密。

四、挡土墙施工工艺及技术要求

1、施工工艺流程

桩基定位人工挖孔护壁下放钢筋笼浇桩身砼桩基检测扶壁式挡土墙基础施工墙面板和扶壁施工混凝土养护反滤层处理墙背分层填土。

2、施工注意事项

（一）放测桩位时，应测定中心桩及挡土墙的基础地面高程，临时水准点应设置在施工干扰区域之外，测量结果应符合精度要求。人工挖孔桩必须采用三序跳挖施工。

（二）测量放线确定基础尺寸后进行钢筋绑扎、立模，同时预埋墙面板钢筋和扶壁钢筋。基础钢筋的绑扎要注意钢筋的保护层厚度，垫块采用和基础同强度的混凝土垫块，以保证混凝土的质量。对于松散地层可埋设注浆管，待基础底板完成后可注浆加固。

（三）混凝土灌注完毕后，安排专人对混凝土进行养护。当气候炎热时或有风时，2h～3h后即可浇水以维持充分的润湿状态。

五、桩承扶壁式挡墙受力特性及监测分析

1、在桩承扶壁式挡土墙结构位移分析中，数值分析结果与现场监测得到的变化规律基本一致，结构最大水平位移均未超过20mm，最大竖向位移均未超过5mm，说明桩承扶壁式挡土墙复合支挡结构可以有效控制其自身水平与竖向位移。

2、桩基与地基土刚度的差异对该复合结构竖向位移存在不利影响，但对其水平位移有一定的控制作用。

3、扶壁式挡土墙与桩的连接处的剪应力最大，存在明显的应力集中现象。因此，需对扶壁式挡土墙与桩的连接部位进行加强处理。

4、挡土墙不同断面处土压力增长趋势基本相同，不同深度的土压力随着填土过程增长的速度不同，墙底处土压力增长速度较快，土压力分布符合常规的土压力理论，从墙底到墙顶土压力减小。

六、加固施工要求

1、设计采用动态设计法,施工中应加强监理和变形监测,根据施工反馈信息,对设计进行修改和完善。

2、有抢险作用的锚索施工,其钻孔和灌浆应24小时连续施工,待灌浆达到设计强度,墙移稳定后方可转入正常施工作业。

3、加固工程的施工方案应由施工方提出,经监理方审查同意后方可会同建设单位、设计单位、质监部门共同商议,使施工做到万无一失,顺利完成。

七、结束语

综上所述，在填方边坡防护工程中，如果要采用桩承扶壁式挡墙形式，一定要首先考虑到施工的可行性，进而进行科学计算，合理设计，提出有效的施工方案，确保施工质量。

【参考文献】

[1]张兆军.扶壁式挡土墙施工技术[J].隧道建设.2011(01)

[2]朱三宝,花全.浆砌块石扶壁式驳岸的简化计算[J].交通科技.2012(01)

[3]曹利民.扶壁式轻型桥台设计[J].公路.2012(02)

[4]魏元友,费民康.扶壁式及L型墙模型土压力试验研究[J].水运工程.2011(11)

[5]沈兆刚.轨道梁下桩对扶壁式码头的抗倾稳定性影响[J].水运工程.2011(08)