桩基础在高填方区挡墙工程中的应用实例分析

朱少华

(江西省勘察设计研究院，江西 南昌 330095)

随着我国经济的快速增长，城市建设发展迅速。我国南方地区多是丘陵、山地地貌，城市建设需要完成大量的“挖山填沟”工作，挖山填沟造成的高填方地基也越来越多。填方地基承载力低，压缩性高，工程性能不均，挡墙设计中常见地基承载力难以满足设计要求，因此，工程中应采用经济合理、质量有保证的地基处理方式。高填方区挡墙工程采用桩基础能有效解决填土地基不利影响，且质量有保证。

1 工程概况

拟建场地原始地貌为岗地与洼地相间地貌，场地为老城区拆迁，场地标高约20.0～36.0 m，起伏较大。由于工程建设，开挖整平将形成填土边坡，设计采用挡土墙加固，挡墙设计为永久工程，设计使用年限为50年。

2 工程及水文地质条件

2.1 岩土工程条件

勘察钻探结果显示，场地地层结构由第四系杂填土(Q4ml)、淤泥质粉质黏土(Q4l)、粉质黏土(Q3al)、粉质黏土(Q2dl)、圆砾、粉质黏土(Q2)，拟设置挡墙部位存在厚度较大的素填土。

2.2 水文地质条件

勘察报告表明，在勘探深度内地下水由上层滞水和第四系孔隙潜水组成。上层滞水主要赋存于上部填土中，勘察期间仅在填土较深孔位见该层水，且该层水在场地分布不连续，该层水主要接受降雨的垂直入渗补给。水位随季节变化，枯水期及平水季节水位下降，丰水期地下水位上升，水位随季节的变化而变化。

第四系松散岩类孔隙水赋存于下部第四系砂砾层中，属潜水，局部呈承压性，②、③粉质黏土为相对隔水层顶板。主要接受长江的侧向补给，次为降雨的垂直入渗补给，水位随季节变化，枯水期及平水季节水位下降，丰水期地下水位上升，水位随季节的变化而变化，年变幅为3.0～5.0 m。

3 挡墙及基础比选设计

预设置挡墙部位，需支挡回填土方高度约7～9 m，高度较高，场地水平空间有限，挡墙基底为承载力低的素填土，填土下方为工程性能一般的粉质黏土。虽然重力式挡墙具有构造简单、施工方便等优点，但因其主要靠墙体自重来保证边坡的稳定性而造成挡墙墙身断面尺寸大，占地较多，不能充分发挥建筑材料的强度性能，故挡墙形式选择了对地基承载力要求较低，变形适应能力较强的扶壁式挡墙。

由于挡墙高大，对地基承载力要求较高，基底以下为承载力低的素填土，需要进行地基处理或是采用桩基础。该工程可考虑采用的地基处理方式主要包括强夯法、水泥土桩法、换土垫层法[1]，由于场地空间有限，大型机械难以作业，且地处老城区，施工噪音控制严格，故强夯法和水泥土桩法无法实施，另拟建挡墙部位，表层填土厚度4.2～5.0 m，填土厚度大，换填方量大，填土开挖形成深度较大的基坑，势必会引起周边老旧建筑的变形沉降，且换填地基能否保证上部高大挡墙的地基稳定性亦当别论，故需谨慎采用换土垫层法。综上分析，决定挡墙采用桩基础，桩基础穿透填土层进入下部稳定地层，挡墙的竖向荷载通过桩的侧摩阻力和端阻力传递到下部稳定地层(图1)。

图1 挡墙及基础设计示意图

4 施工顺序

(1)桩基施工：灌注桩应优先采用机械成孔方式，场地狭小处无法使用大型机械时，可采用人工挖孔桩，采用人工挖孔桩时应严格按设计及相关要求安全施工；钢筋笼吊装及灌浆按规范要求实行。

(2)承台(底板)下设0.1 m厚C15素混凝土垫层。

(3)模板及支架设计：基础、立壁板和扶壁板均采用定型钢模。

(4)混凝土浇筑：挡墙混凝土现场分两次浇注：第一次先浇注挡墙底板(承台)；第二次浇筑立板及扶壁板；一次浇筑成型。

(5)台背填土：立壁板及扶臂板混凝土强度达到设计强度的75%后方可进行墙背填筑。

5 桩承扶壁式挡墙设计

(1)扶壁式挡土墙设置双排桩基础，桩顶标高为25.00 m，按水平受荷桩设计；桩径1.0 m；桩中心间距2.0 m；桩中心排距2.5 m；桩长6.0 m；桩端持力层为3粉质黏土(硬塑)。

(2)桩基础前后排桩的配筋相同，灌注桩的水泥强度为C30，钢筋保护层的厚度为50 mm。

(3)桩嵌入承台内(底板)的长度不宜小于100 mm；灌注桩主筋锚入承台内(底板)的长度不小于35倍纵向主筋直径。

(4)应尽量避免主筋接长，如需接长，可采用搭接焊(焊缝长度：单面焊≥10d，双面焊≥5d；“d”为“钢筋直径”，下同)，同一截面有接头的主筋数量应小于受力钢筋总数的50%，且接头位置应相互错开35d，并不小于500 mm；桩的主筋与箍筋之间采用点焊。

(5)扶壁式挡墙、桩基础的主筋与箍筋之间采用点焊，尽量避免主筋接长，如需接长采用搭接焊(焊缝长度：单面焊≥10d，双面焊≥5d)，同一截面有接头的主筋数量应小于受力钢筋总数的50%，且接头位置应相互错开35d，并不小于500 mm。

(6)挡墙每隔10～15 m设置一道贯通伸缩沉降缝，缝宽约2～3 cm，其间用沥青麻筋填塞，塞填深度不小于15 cm。

(7)挡墙施工时墙身预埋泄水孔，泄水孔采用Φ100PVC管制作，竖向间距2.0 m，水平间距为2.0 m，流水坡度10%，泄水孔按设计要求设置反滤包。

(8)墙背回填需待砼强度达到75%以上方可进行，墙背填料须符合相关规范要求，可采用黏性土夹碎石回填(碎石比例占30%～40%，粒径2～20 cm)；回填须逐层夯实，压实系数不小于0.94，夯实时应注意勿使墙身受较大冲击影响。

(9)承台(底板)支模前底部设置100 mm厚的C15素混凝土垫层。

(10)挡墙上下设置排水沟，排水沟均采用C20混凝土浇筑，水沟建成后应安排工作人员定期清理，保证运营期间排水顺畅。

6 桩基础施工技术要求

(1)灌注桩施工时相邻两孔不得同时开挖，应间隔两孔交错跳挖，并待桩身混凝土强度达到设计60%以上，方可进行相邻桩身开挖工作。

(2)钢筋笼在地面整体制作完成后吊入桩孔，主筋与箍筋及加劲箍之间采用点焊，尽量避免主筋接长，如需接长采用搭接焊(焊缝长度：单面焊≥10d，双面焊≥5d)同一截面有接头的主筋数量应小于受力钢筋总数的50%，且接头位置应相互错开35d，并不小于500 mm。

(3)桩基达到100%设计强度后方可进行承台施工。

(4)桩底沉渣厚度≤50 mm，桩位偏差轴线和垂直轴线方向均不宜超过50 mm，垂直度偏差不宜大于0.5%。

(5)桩孔内浇灌砼需采用水下灌注法时，混凝土强度配比应比设计强度提高5 MPa，水下灌注应连续进行，不得中断。

(6)桩顶承台施工时，桩顶应凿至新鲜砼面，出露钢筋应平直，并保证设计要求的出露长度(35d)，浇注桩顶梁前，必须清理干净残渣、浮土和积水，保证桩与桩顶梁连接牢固[2]，不得造成连接处产生薄弱面。

(7)人工挖孔桩采用C30钢筋混凝土护壁，井孔周边第一节护壁高出地面300 mm，挖出的土必须及时运走，周边5 m内禁止堆载及车辆通行。

(8)井内作业人员必须戴好安全帽、系好安全带，井孔内设置应急使用的安全绳，必须乘坐专用安全吊笼上下；作业人员连续作业时间不得超过4 h。

(9)桩孔每隔500～1 000 mm左右护壁一次，严禁超挖不护壁，护壁混凝土达到5 MPa后方可进行拆除模板。

(10)当孔深超过5 m后，每次下孔作业前必须通风，作业过程中必须保持连续通风，作业过程中应有可靠的防尘措施。

(11)挖孔抽水时，作业人员必须离开井孔，抽水完成后应确定已断开电源，再恢复井内作业。

(12)井下作业人员在作业过程中，应随时注意井内的各种变化，如地下水、流沙、流泥、塌方、护壁井圈变形、有害气体、不明物等，发现以上情况应立即回到井上并报告给施工负责人，采取有效措施解决，不得冒险作业自作主张。

7 结束语

高填方区挡墙工程采用桩基础，彻底解决了填土承载力不足的问题，质量安全有保证。设计及施工中应注意，挡墙和桩基础之间应保证有效连接，防止挡墙侧向压力较大时，挡墙与桩基础两者接触部位发生剪切或倾覆破坏。