桩基托梁挡土墙的运用研究

吴 震，姚胜成

（贵阳市建筑设计研究院有限公司，贵州贵阳 550001）

0 引言

桩基托梁挡土墙是在两根抗滑桩上加一根托梁，再在托梁上设挡土墙[1]。在边坡支挡设计中，部分人存在一种误区，认为只要出现抗滑桩就一定比挡土墙造价高。因而不惜一再增加挡土墙墙高、加深挡墙基础、加大挡墙截面尺寸，也不愿意采用桩基托梁挡土墙。其实桩基托梁挡土墙的最大优点是：能解决挡墙基底承载力过低、或挡土墙基础埋深过大、挡土墙基础襟边宽度不足等问题[1]。它在造价方面的情况又如何呢？通过下面几个工程实例，就可以看得比较清楚了。

1 桩基托梁挡土墙的设计计算原理

桩基托梁挡土墙的受力结构就是挡土墙所受的土压力传给托梁，再由托梁所受的力传给抗滑桩。挡土墙所受的土压力比较简单，这里便不再赘述。托梁除受挡墙传来的力外，自身也承受一部分土压力和基底土，它将这些力传到抗滑桩上。

1.1 传递到托梁上每延米的水平推力、竖向力和弯矩

（1）水平推力：Em=Ex1+Ex2。

（2）竖向力：Nm=Ey1+Ey2+Wq+Wt。

（3）托梁顶中点弯矩：

式中：Ex1——上挡墙水平土压力；

Ex2——下挡墙水平土压力；

Ey1——上墙竖向土压力；

Ey2——下墙竖向土压力；

Wq——挡墙自重；

Wt——衡重台以上第一破裂面和墙背之间土体的自重；

e——挡土墙合力偏心矩；

B——墙底宽度；

M0——挡土墙倾覆力系对墙趾的弯矩；

My——挡土墙稳定力系对墙趾的弯矩。

1.2 托梁按支端悬出的简支梁计算

支座弯矩：M0=－qL12/2；

跨中弯矩：MZ=qLL0/4－q（L0/2+L1）2/2；

悬出端最大剪力：Q1=qL1；

范围内最大剪力：Q0=qL/2－qL1；

水平内力：q=qx=EX/L。

1.3 抗滑桩计算

弯矩：M0=（M+EXh）/2；

剪力：q=EX/2。

2 桩基托梁挡土墙在不同地质地形条件下的运用效果

2.1 在地质不良地区的运用

贵阳市水东路K8+182～K8+204段，长22 m，道路以填方通过，道路中心填方高度8.7 m。该段道路为紧临古滑坡地段，中山河谷岸坡地貌，植被发育，地势总体北高南低，坡高60～116 m，坡面向南，坡度一般7°～27°，最大达47°。坡体上覆耕植土（Qpl）和粘土(Qel+dl)夹碎块石，厚0.5～4.8 m；下伏基岩为奥陶系中上统（O2+3）薄至中厚层状灰岩，层间夹一层5～10 cm厚的泥化软弱层，其力学指标为：C=15.0 kPa，Φ＝20°。灰岩岩层倾向 167°，倾角32.8°，岩层倾向与斜坡倾向一致，构成顺向坡。

2.1.1 桩基托梁挡土墙方案

K8+182～K8+204段，长22 m，线路左侧设置桩基托梁挡土墙方案。其中，挡土墙采用墙高为10 m的衡重式路肩挡土墙，墙身采用C15片石混凝土浇筑；托梁采用1.4 m×3.0 m×11 m的C30钢筋混凝土梁，抗滑桩采用身截面尺寸为1.5 m×2.0 m×11.5 m的C30钢筋混凝土桩，见图1。

按贵州省2012年市场价：M7.5浆砌片石挡250元 /m3；C15片石混凝土 450元 /m3；C30钢筋混凝土托梁1200元/m3。桩基托梁挡土墙方案的估算造价：51万元。

图1 贵阳市水东路K8+192桩基托梁路肩挡土墙横断面图

2.1.2 桩板墙方案

K8+182～K8+204段，线路左侧设置桩板墙方案。其中，抗滑桩采用身截面尺寸为2.0 m×2.5m×24 m的C30钢筋混凝土桩，桩顶设 1.0 m×1.5 m C30钢筋混凝土冠梁；挡土板在1～6 m范围内采用1.0 m×6.0 m×0.38 m C30钢筋混凝土板，在6～10 m范围内1.0 m×6.0 m×0.45 m C30钢筋混凝土板，断面设计见图2。

图2 贵阳市水东路K8+192桩板墙横断面图

桩板墙方案的估算造价：69万元。

2.1.3 桩基托梁挡土墙与挡土墙方案比较的评价

K8+182～K8+204段设桩基托梁挡土墙和设桩板墙两个方案进行比较的结果是：

（1）桩基托梁挡土墙比挡土墙节省造价18万元（约省26%）；

（2）桩基托梁的桩截面尺寸小，基础开挖量也小；

（3）桩基托梁挡土墙方案可解决基础以下顺层滑动问题和基础以上造价高昂问题。

2.2 在基岩埋藏较深地段的运用

贵州省玉屏县茅坪二号路K0+313～K0+327右侧长14 m边坡紧临舞阳河边，地面横坡陡峻。原设计该段为衡重式路肩挡墙，墙高6 m，挡墙基底设钢筋混凝土垫块。现场开挖至离路基面标高10m左右，发现基底仍为软塑～硬塑状粘土，现场用一根3 m长的钢筋进行钎探，钢筋上半段2.5 m范围进尺较快，下半段0.5 m范围进尺较慢，故该土层作为衡重式路肩挡土墙基础明显承载力不足。

该处设桩基托梁挡土墙总造价为：8万元。在挡土墙基底加垫块估算造价为：17万元。桩基托梁挡土墙比单纯使用挡土墙加垫块不仅差价少9万元（省51%），且基础开挖量省，施工安全易保障。

2.3 在陡坡与河岸地段边坡中的运用效果

（1）在某陡坡地段的运用效果

桩基托梁挡土墙方案的估算造价：134万元。

衡重式路肩C15片石混凝土挡土墙方案的估算造价：141万元

桩基托梁挡土墙比单纯使用挡土墙差价少7万元（约省5%）。

（2）在某河岸边坡中的运用

桩基托梁挡土墙总造价为：253万元。

衡重式路肩挡土墙方案的估算造价：382万元。

桩基托梁挡土墙比单纯使用挡土墙加垫块差价少128万元（约省33%）。

3 结语

桩基托梁挡土墙能够解决挡土墙基础承载力低、或基础埋深过大、基础襟边宽度不足等问题，因而在陡坡地段、地质不良地段、基岩埋藏较深地段、河岸边坡地段被大量采用。这种结构与常规的扩大基础挡土墙和桩板墙相比，不仅工程量和挖基量省，造价较低[1]，而且技术可靠，适用范围广，所以，基桩托梁挡土墙在边坡支挡中的应用越来越多。

[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]GB 50330-2002,建筑边坡工程技术规范[S].

[3]JTB D30-2004,公路路基设计规范[S].

[4]TB10001-2005,铁路路基设计规范[S].

[5]TB10025-2001,铁路路基支挡结构设计规范[S].

[6]DB22/46-2004,贵州建筑岩土工程技术规范[S].