桩板挡墙在河道边坡支护中的应用

朱志远

【摘要】桩板挡墙不受一般挡土墙高度限制，其占用场地小、施工简便，在用地紧缺的城市河道治理中河岸支护具有广泛的应用前景。本文通过分析某河道桩板挡墙工程，对桩板挡墙在河道支护设计中遇到的土压力计算、侧向容许变形位移等问题进行论述，可供类似工程参考。

【关键词】桩板挡墙；嵌固深度；弹性支点法；土压力；侧向变形位移

1、前言

在河道整治中往往需要在极其狭窄的场地或密集的建筑群中设置挡土墙，在施工场地受限制的情况下，采用板桩挡墙，无疑是一种不错的选择。本文将通过工程实例阐述有关桩板挡墙的的特点及计算方法问题。

2、桩板挡墙支护结构计算

桩板挡墙根据其受力不同分成3种类型：悬臂式桩板挡墙，锚拉式桩板挡墙（分单支点、多支点），内支撑式桩板挡墙（分单支点、多支点）。桩板挡墙的受力、变形分析，可采用弹性支点法进行分析。

2.1 弹性支点法

弹性支点法是将把桩板挡墙分段按平面问题计算，如图1所示，此时桩板挡墙竖向计算视为弹性地基梁。其荷载计算宽度可取桩的中心距，大小为基坑外侧水平荷载标准值。桩板挡墙插入土中的坑内侧视为弹性地基，则桩板挡墙的基本绕曲线方程为：

对以上两公式进行数学求解，并考虑各边界条件后，可得出桩板挡墙各点的受力变形值。

2.2 嵌固深度计算

桩板挡墙嵌固深度受抗倾覆、抗滑移、抗隆起及整体稳定性多方面控制。桩板挡墙灌注桩在极限状态下要求嵌固深度大小依次是抗倾覆、抗滑移、整体稳定、抗隆起。故可以采用抗倾覆稳定来确定桩的嵌固深度。

3、工程应用实例

3.1 工程概况

某河道整治工程右岸桩号Y0+067.02～Y0+112.02段河岸靠近桥墩，最近距离仅3.4m，无法采用常规式挡土墙结构护岸，只能采用桩板挡墙结构护岸。地层从上至下分别为素填土、中砂、粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土、中风化细砂岩。素填土：主要成分为碎石和粉质粘土，黄褐色、红褐色，松散，厚度为3.4m；中砂：黄褐色，松散，级配良好，厚度为2.3m；粉质粘土：黄褐色，可塑，厚度2.6m；淤泥质粉质粘土：灰黑色，流朔，具有腥臭味，厚度3.5m；粉质粘土：黄褐色，可塑，厚度为6.3m；中风化细砂岩：黄褐色，砂状、层状结构，岩芯较完整。

3.2 工程措施

桩板挡墙由灌注桩、冠梁、桩间混凝土及桩前现浇面板构成。灌注桩采用C30钢筋混凝土冲孔灌注桩，桩径1.5m，间距1.8m，桩悬臂高度8.94m，桩总长23.04m。桩顶设C25钢筋混凝土冠梁，高1.0m，宽1.7m。为控制灌注桩侧向变形，桩顶设锚拉，并对设计河底高程以下土体采用水泥搅拌桩进行加固，加固宽度为10m，加固深度为11m。

4、问题与探讨

4.1 变形预测及控制措施

桩板挡墙的变形计算宜采用弹性支点法，土层的水平抗力系数的比例系数m值应按水平荷载试验及地区经验取值，缺少试验和经验时，可按《建筑基坑支护规程》的经验公式计算：，基坑底处的水平位移量可取10mm。分别为土的粘聚力、内摩擦角。

桩板挡墙侧向变形控制主要应考虑两个位置，即桩顶及桩入土点。桩入土点侧向变形一般不大于10mm。桩顶侧向变形主要考虑过大变形对上部建筑物的影响，一级基坑桩顶部最大水平位移控制值取0.002h（h为基坑深度）与30mm的较小值。当地基土为软土地基时，变形引起的破坏往往是设计的决定因素，应采取措施控制变形，为减少桩板挡墙的位移及变形，主要有以下的一些措施：

（1）可采用加固被动区土体的方法，对软土地基，加固被动区的土体是比较有效的方法，一般可采用水泥搅拌桩进行加固，加固后土体的m值宜根据地区经验确定。加固区的宽度也与变形有较大的关系，常用的加固区宽高比宜为1：1。

（2）地面超载对支护结构变形影响很大，应尽量防止地面超载。

（3）在桩板挡墙墙身设置锚拉，来减少侧向变形。

4.2 土压力计算适用方法

本工程为河道边坡支护工程，土压力计算可采用朗肯土压力理论。对于坡顶有重要建筑物的边坡工程，应根据變形要求确定是否对土压力进行修正。对地下水位以下的粘性土、粘质粉土，土的抗剪强度指标采用三轴固结不排水抗剪强度指标；对地下水位以上的砂质粉土、砂土、碎石土，土的抗剪强度指标应采用有效应力强度指标。地下水位以下的粘性土、粘质粉土，应采用土压力、水压力合算方法计算。地下水位以下的砂质粉土、砂土和碎石土应采用土压力、水压力分算方法计算。

4.3 工程实例支护结构变形、内力及配筋

桩板挡墙侧向容许变形量除须考虑结构破坏、墙后土体失稳等因素外，主要还应考虑过大变形对墙顶建筑物的影响。通过工程实例计算出板桩挡墙顶位移为11.16mm小于0.002×8940=17.88mm，桩入土点位移为6.12mm小于10mm，满足桩位移限制要求。桩内力位移包络图详见图2。桩沿周边均匀配置纵向钢筋，钢筋级别为HRB400，主筋采用39Φ18，螺旋式箍筋采用Φ10@150mm，每个2m设一道Φ16的加强箍筋。桩顶冠梁按构造配筋，并设置锚杆一道，锚杆级别为HRB400，采用2Φ25。

5、结语

通过结合某河道边坡采用桩板挡墙支护结构的设计，阐述了桩板挡墙的适用计算方法。对于软土地基，应特别注意变形的验算，如变形对周边的环境构成较大威胁，宜采用水泥搅拌桩加固基坑内土体来控制桩位变形或在桩板挡墙身设置锚拉。在设计时对稳定性计算，土压力的计算，支护结构的变形验算等问题应仔细分析。对于在施工场地受限制的情况下，可优先采用桩板挡墙进行河岸支护。

参考文献：

[1]蔚希成，周美玲.支挡结构设计手册（第二版）.

[2]SJG05-2011.深圳市基坑支护技术规范.

[3]GB50330-2013.建筑边坡工程技术规范.

[4]龙国英，黄恒均.浅论桩板墙的设计与施工.

[5]熊巨华，吴凤仙.基坑工程中m值与被动区水泥土加固宽度的关系.