市政道路拓宽改建中土质路堑段桩板式挡土墙设计

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摘要：针对目前市政道路拓宽改造工程中路堑边坡开挖受红线或建筑物限制时设置桩板式挡土墙的设计，选择合理的计算模式和在挡墙断面布置形式，结合开挖特点选择施工工艺；最后，通过工程实例分析，表明本文方法的合理性与可行性。

关键词：路堑桩板墙；计算；施工工艺；工程应用

Abstract: in view of the current urban road broaden the renovation engineering of the cutting slope excavation red line or building restrictions by set when the design of pile retaining wall plate, choice of the reasonable calculation mode and retaining wall decorate a form in cross section, combined with the characteristics of excavation construction technology choice; Finally, through the engineering example analysis, shows that the method of the rationality and feasibility.

Keywords: cutting sheet wall; Computing; The construction technology; Engineering application

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

1引言

目前国内城市化进程日益加快，涉及设计市政基础设施主要有公路的市政化以及既有市政道路拓宽改造。该类工程都属于旧路改扩建，受限条件较多，改造工程与新建道路相比更加复杂繁琐，尤其是受道路红线宽度或周边建筑物影响时，往往需要采用非常规结构。

一般情况下，土质路堑段边坡可采用放坡开挖处理，放坡条件不足时则需要设置支挡结构，当红线外侧存在民居、厂房或电力设施等构筑物时，常规的重力式挡墙墙背开挖将导致拆迁或构筑物失稳，从而增加投资或引发工程事故。此时需考虑断面开挖小、对周边建筑影响最小的支挡形式，根据土质边坡特点，参考国内之前类似工程，依据基坑支护理论，通过改进桩板式挡土墙断面布置及约束形式等办法，得出土质路堑段桩板式挡土墙计算方法及设计思路，并将其用于实际工程设计计算，以期为类似工程设计计算提供参考依据。

土质路堑段桩板式挡土墙主要由支护桩、挡土板和附属设施组成，不设横向锚杆或锚索等约束。支护桩采用钻孔灌注桩，挡土板采用现浇混凝土。墙面直立，采用逆作法开挖施工，主要工序为先施工钻孔灌注桩，后分层开挖桩前土施工挡土板。

本次选用广州市黄埔区石化北路扩建工程中桩板墙设计实例作基础进行计算，该桩板墙墙顶为广州乙烯厂用地和物质仓库，不能开挖，墙身主要位于粉质、砂质粘土层，悬臂段高度为4～8m，钻孔灌注桩桩径1.2m（1.6m），桩间距2.0～2.2m，埋深10～19m。

2桩板式挡土墙基本参数拟定及计算

2.1规范和计算模式

现行《建筑边坡工程技术规范》及《公路路基设计规范》均未对桩板墙有相关规定，仅在《公路路基设计规范》中对抗滑桩做了规定，土质路堑段桩板墙与抗滑桩结构有相似之处，但计算模式与适用条件均不相同，不能作为设计依据。故在设计模式上，主要参考现行《铁路路基支挡结构设计规范》，根据土质边坡特点及排桩支护特点，计算模式以基坑支护计算模式为基础，以《建筑基坑支护技术规程》为依据，并按铁路规范规定的变形要求做相应调整。

2.2横向变形约束的取舍

国内类似工程中，一般都会对桩板墙采用锚杆或锚索的横向约束。规范一般仅说明须注意变形协调，但并未规定具体计算方法及量化指标。基于以下两个方面考虑，针对土层中桩板墙不考虑锚杆横向约束：

1）锚索伸入厂房或仓库下方，且深入长度较长，不利于后期地块开发建设，一旦被破坏，存在较大安全隐患；

2）因砂浆与土层粘结强度有限，抵抗变形能力差，故土质路段一般不采用预应力锚索。

2.3桩板墙尺寸拟定

桩板墙中挡土桩采用悬臂式，根据路基防护高度，桩基采用Φ160cm及Φ120cm直径钻孔灌注桩，标准桩间距为2.2m及2.0m。挡板为现浇混凝土板，板厚25cm。具体桩基一般设计原则为：

1）路基防护高度为7～8m时，桩基采用Φ160cm桩径，桩间距采用2.0m；

2）路基防护高度为6～7m时，桩基采用Φ160cm桩径，桩间距采用2.2m；

3）路基防护高度为5～6m时，桩基采用Φ120cm桩径，桩间距采用2.0m；

4）路基防护高度为4～5m时，桩基采用Φ120cm桩径，桩间距采用2.2m。

桩顶设置冠梁，冠梁高度为1.0m，根据桩径不同宽度为1.45m及1.85m两种，部分冠梁顶设置防撞墙。

桩板墙布置断面如图1所示。

图1桩板墙一般布置断面图

2.4深基坑计算模式下的桩板墙计算

1、主要计算参数

1）工程结构安全等级为二级，结构重要性系数1.0；

2）抗震设防烈度：7度；

3）土的侧压力采用朗肯理论计算，砂性土采用水土分算，粘性土层采用水土合算；

4）钻孔桩结构变形允许值：桩顶最大水平位移不大于0.4%H，且不大于50mm；地面最大沉降0.3%H(H为路基支挡高度)，且不大于40mm。

2、工程地质条件

原始地貌单元为剥蚀残丘，现状为杂树林，植被较发育。场地内大的边坡主要为土质边坡。土质边坡在勘察深度范围内边坡岩土体自上而下有残积土、全风化、强风化、中等风化及微风化之分，岩层起伏较大，没有明显的分界线，在山体范围内未发现危及边坡稳定的断裂及连续软弱结构面，亦未发现出现大规模滑坡前兆的迹象及古滑坡。土质边坡不存在大规模的块状的楔形体破坏型式，因此其整体破坏模式为岩土层内的圆孤滑动型式。

3、支护计算荷载及采用软件

1）土压力及水压力，水压力取道路路面高度为地下水位线计；

2）地面堆积荷载及大型车辆的动、静荷载；

3）周边建(构)筑物的作用荷载：20KPa；

4) 施工荷载：20KPa；

5）采用理正深基坑计算软件6.01进行计算。

挡土桩计算模型如图2所示。

图2挡土桩计算模型

4、主要计算结论

因路基防护范围内支挡高度基本位于4.0~8.3.0m区间，从经济角度考虑，支挡计算进行分区设置，支护计算按5.0m、6.0m、7.0m及8.3m高度计算，计算内容包括支护桩的内力、位移、地表沉降量、整体稳定及抗倾覆稳定，限于篇幅，本文仅选取最高支挡深度8.3m计算结果。

1）内力、位移及地表沉降计算

内力计算采用增量法，依据施工程序按开挖2.5m、5.5m、8.3m深度三种工况进行计算，对应于工况1~3。三种工况的内力、位移包络结果如图3所示、地表沉降量如图4所示。

图3挡土桩内力包络图

图4地表沉降图

结果表明，桩顶最大水平位移为34.5mm，满足规范要求；根据桩身内力进行配筋设计，在正常配筋率的范围内能够满足承载能力的要求且裂缝宽度也小于规范限值；基坑外地表沉降量规范容许值为40mm，按三种不同方法计算，“指数法”偏安全的计算结果为41mm，仅超限1mm，“三角形法”、“抛物线法”的计算沉降量分别为27mm、16mm，均具有较大富裕，因此可认为满足规范要求。