桩板式挡墙在柳州市滨江东路设计中的应用

2015-08-15潘秀球上海城兴市政工程设计有限公司上海200235

江西建材 2015年6期

■潘秀球 ■上海城兴市政工程设计有限公司，上海 200235

1 项目背景

柳州市滨江东路沿江道路工程是百里柳江工程的重要组成部分，位于柳州市柳江左岸，起于壶东大桥西端交通闸与现状滨江路相接，穿越壶东大桥底，沿现状防洪堤外侧与柳江平行向北，经白沙码头，北至河东大桥北端与防洪交通闸顺接，全长3.06km。沿江道路工程红线宽11.5m，道路等级为城市支路，设计速度40km/h，双向2 车道。

柳州市滨江东路沿江道路工程于柳江白沙防洪堤外侧边及护岸坡面上布置，有可能影响河岸岸坡及堤防安全，需进行稳定安全分析，确定合理的支挡方案。

2 现状概况

2.1 地形地貌

柳州市滨江东路沿江道路工程，沿现状防汛墙外侧与柳江平行向北，经白沙码头，北至河东大桥西端，与现状交通闸顺接。由于路线位于防汛墙外侧，左侧为防汛墙，右侧为柳江，部分段落与防汛墙距离较近的路段，为了不影响原河堤的稳定性，在道路左侧设路堑墙。

2.2 地质概况

沿线地形呈波状起伏，场区岩土层自上而下可分为:杂填土、硬塑状粘土可塑状粘土、硬塑状粉质粘土、可塑状粉质粘土、卵石、中～微风化白云岩。

2.3 防洪堤概况

柳州市白沙堤位于河北区柳江左岸，按五十年一遇洪水标准设计，工程等级为Ⅱ，主要建筑物为2 级建筑物，包括堤防、排涝泵站、排涝(涵)闸、交通闸等，抢险道路紧靠堤后布置，路面宽7～12.5m，混凝土路面。

3 总体方案的确定

柳州市滨江东路沿江道路工程主要布置于防洪堤外侧，现状护岸坡度为1∶2.0～1∶2.25，沿江道路工程左侧与防洪堤距离较近处设置路堑墙。并根据道路与防洪堤远近及边坡高度的不同设置护面墙、重力式挡土墙和桩板式挡土墙。沿江道路右侧放坡受限制及兼顾放坡和亲水平台设置受限制处设路肩墙，根据边坡高度不同设置衡重式挡土墙、重力式挡土墙和桩板式挡土墙，路基础右侧挡土墙外侧坡面及不设挡墙路段的路基边坡防护设置浆砌石护坡。

3.1 本项目的重难点

(1)滨江道路施工难度大。滨江道路施工难度大，需要详尽掌握柳江汛期及汛期每个阶段洪水水位，作好施工期间防洪安全。建议沿江道路工程在枯水期实施，防止汛期出现较大洪水影响堤防安全。施工前作好工程地质调查，充分考虑滨江地区地质复杂，情况多变，水下施工难度大等问题。

(2)如何保证防洪大堤的安全性、稳定性。工程方案需要考虑柳江每年的汛期以及大堤防洪标准要求，通过以下方法确保大堤安全稳定。

①理论上道路、水利等设计采用不同行业角度、验算方式、分析方法对大堤安全进行验算;

②沿江道路工程在工程处理实施后，建议对堤防岸坡进行不间断定期监测，发生险情要及时处理。

(3)滨江支挡工程的方案选择。滨江道路工程是集道路、景观防洪一体的工程，工程方案的选择自然对各个方面会造成一定影响，滨江道路支挡工程方案的选择是滨江道路工程的一个重要方面。

3.2 总体支挡方案

根据对防汛墙及整个岸坡的稳定性验算分析，沿江道路修筑后防汛墙及整个岸坡的稳定性达不到Ⅱ级堤防要求，需采取抗滑桩等防护措施，才能保证堤防达到稳定性要求。经过反复验算比较，道路左侧部分路段采用桩板式挡墙防护，一方面可以起到对路堑边坡的防护作用，另一方面也起到抗滑桩的作用，保证了防汛墙及整个岸坡的稳定性。同时由于采用了桩板式挡墙，路堑边坡直立削坡，避免了因路堑放坡而导致防汛墙基础外露，基础掏空，保证了防汛墙的安全。道路右侧面临柳江，由于道路建在防汛墙外侧的岸坡上，且道路走廊带非常狭窄，部分路段路基已布置到江岸边，需先修筑挡墙并在挡墙背后回填土来增加路基宽度。考虑到圬工工程水下施工不便，浸水路段或挡墙基础在常水位以下路段，均采用桩板式挡墙防护。

4 桩板式挡墙结构设计

4.1 构造设计

本项目桩板式挡墙由悬臂桩和挡土板组合而成，悬臂桩部分锚入沿江大堤堤身，桩体结构截面采用直径2.2 米圆形结构，挡土板其截面形式为矩形，通过连接钢筋将挡土板置于桩体内侧，圆形截面桩应在桩后设置搭接挡土板用的凸形平台，利用桩深埋入柳江大堤部分的锚固段长度的锚固作用力及被动土抗力，维护挡土墙的稳定，桩体外侧临水侧设置亲水平台。

4.2 适用范围

桩板式挡土墙适宜于土压力大，墙高较高的情况，本项目沿江布设，桩体深入大堤，经安全稳定验算，桩长为12-18 米不等。挡土墙作为路肩墙使用，本项目桩间距为6m。圆形桩采用钻孔灌注桩，桩间挡土板采用板与桩整体现场浇注方案。

4.3 结构计算

4.3.1 桩的计算

桩板式挡土墙的桩间距、桩长、桩结构截面尺寸的确定，综合考虑了各方面因素。桩的截面尺寸不宜小于1.25，本项目截面形式采用圆形，桩间距为6m，桩板墙顶位移按照小于桩悬臂端的长度的1/100 进行计算考虑，且不宜大于10cm。地面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，对于验算横向容许承载力不够的桩体采用增加桩埋深的措施。以下为结构计算中外部条件。

(1)滑动面以下的地基系数应根据柳江大堤沿线的地层性质条件确定:

(2)锚固桩桩底支承应结合实际地层情况和桩底嵌固深度采用自由端。

(3)桩板式挡土墙锚固端深度的计算，主要根据沿线地基的横向容许承载力来进行确定，当桩的变位需要控制时，考虑最大位移不超过容许值。

(4)锚固段桩的换算长度为βh2、αh2。

①当沿线地质段落较为完整的硬黏土时，采用地基系数为K 进行计算:

②当沿线地质段落为硬塑的砂黏土及碎石类土时，采用地基系数为三角形分布进行计算:

桩身上部按悬臂桩计算其最大弯矩、剪力等值，桩身锚固段应根据地基土的情况，采用m 法进行结构内力计算，经计算本项目通过理正、迈达斯等程序进行结构稳定性验算，桩顶位移满足要求。

4.3.2 板的计算

(1)本项目桩间挡土板置于悬臂桩后用于支挡大堤，挡土板结构计算需按全部侧向土压力作用的简支梁方式进行。

(2)桩后挡土板搭在桩的翼缘板上时，可按仅承受桩间土体卸荷拱内部分侧向土压力作用的简支梁进行计算，由于该土压力比库伦土压力显著减小，内力计算按照不小于1.5 安全系数。

(3)本项目挡土板分类不多，按2～5m 一级，取最下端挡土板对应土压力按均布荷载计算。

5 施工要点

(1)桩板式挡墙一般先挖桩，再施工挡土板，本项目沿江施工，因此先在临江水中打设钢护桶，然后一并施工桩体与桩后挡土板。

(2)施工前应核对现场情况、实际开挖情况是否与设计要求相符，尤其对于大堤稳定充分注意，施工开挖精细化作业。

(3)悬臂桩宜隔桩开挖，按设计要求做好混凝土护壁，应在上一节护壁混凝土终凝后才能进行下部桩基的开挖。

(4)遇到松软、破碎时，应在护壁内顺滑动方向设置临时横向支撑并做好观测。

(5)桩孔爆破应采用浅眼爆破法，严格控制炸药用量，并注意通风。

(6)桩身混凝土必须连续浇灌，以免形成施工缝。

(7)桩身及挡土板的设计一般不考虑大型机械荷载的施压，故桩板后一定范围内不得使用大型机械填筑。

6 动态设计

在实际工程中由于地形地质复杂多变，地质勘察报告可能会与实际地质情况不符甚至差距较大，故规范明确提出设计宜采用动态设计法。对地质情况复杂的一级边坡，设计时应结合边坡地质勘察报告，因地制宜，做好边坡设计方案比选，提请业主及相关专家评审，在此基础上再进行边坡挡墙的设计。在施工开挖中应补充进行必要的施工勘察，核对原地质勘察结论，设计人员应及时掌握施工开挖揭示的真实地质状况、施工情况及变形监测等信息，及时对原设计进行校核、修改和补充。