懸臂式擋土墻增高加固方案探討

張苗苗,李志剛

(1. 天津城建設計院有限公司,天津市 300122； 2.天津市市政工程設計研究院,天津市 300051)

懸臂式擋土墻增高加固方案探討

張苗苗1,李志剛2

(1. 天津城建設計院有限公司,天津市 300122； 2.天津市市政工程設計研究院,天津市 300051)

結合工程實例,對現(xiàn)狀鋼筋混凝土懸臂式擋土墻進行受力穩(wěn)定分析,通過計算和比選,合理選擇加固方案,為墻后填土增高1.2 m的工程需求提供了經(jīng)濟合理的解決方案,并取得了較好的效果。

擋土墻；懸臂式；地基承載力；抗滑穩(wěn)定

0 引言

項目位于天津市濱海新區(qū),現(xiàn)狀鋼筋混凝土懸臂式擋土墻為城市景觀河道護岸,墻后原為綠化帶,填土與擋土墻墻頂齊平。因規(guī)劃需要,在擋墻后修建市政道路,路面高程需增加至現(xiàn)擋墻頂以上1.2 m,墻后荷載的增加導致原有擋土墻結構體已不滿足地基承載力及抗滑穩(wěn)定要求,為適應該工程需要,對現(xiàn)有擋墻進行加固處理。

1 工程概況

1.1 現(xiàn)狀擋墻概況

現(xiàn)狀擋土墻高3.6 m,墻頂寬0.3 m,墻底寬0.7 m,底板厚0.6 m,底板寬3 m,擋土墻基礎采用350×350預制方樁,樁長7 m,預制方樁沿河道方向樁間距1.0 m,斷面如圖1。

圖1 現(xiàn)狀擋土墻斷面(單位:mm)

1.2 工程地質參數(shù)

由工程地質勘察報告可知,擋土墻基礎下土層依次為6a淤泥質黏土層,地基承載力特征值fak=80 kPa,6b砂性大粉質黏土,fak=110 kPa,6c淤泥質粉質黏土層,fak=85 kPa。地質斷面與基礎樁相對關系如圖2,土層參數(shù)詳見表1。擋土墻背后填土為拆房土及素土。

圖2 擋土墻基礎所在土層

表1 土層抗剪強度及樁周摩阻力

2 加固方案比選

2.1 設計原則

根據(jù)工程特點,加固方案設計原則主要為以下幾點：(1)結構安全可靠；(2)實施簡便,減少土方開挖；(3)節(jié)省投資。

2.2 加固方案

2.2.1 現(xiàn)狀擋墻加高后驗算［1］

(1)基底壓力σmax=138.9 kPa,σmin=26.2 kPa,不均勻系數(shù)η=5.3＞2.5,墻身整體滑移力99 kN,擋土墻自身抗滑力61kN,擋墻抗滑移安全系數(shù)K=0.6。

(2)考慮現(xiàn)有樁基：單樁豎向承載力特征值R=110 kN＜138.9×1.0 ,單樁抗水平推力為45 kN＜99/2=49.5 kN。故原有擋墻結構抗滑及樁基承載力均不滿足要求,需要進行加固處理。

2.2.2 加固方案比選

從以上計算結果可以看出,對現(xiàn)有擋土墻進行加固需從減小地基應力及增加抗滑力兩方面入手,考慮了以下幾個方案。

(1)方案一

灌注樁加托板的結構體系,使新增荷載由擋墻背后新增灌注樁和托板承擔,與原擋墻荷載分離,如圖3所示。

圖3 方案一(單位:mm)

優(yōu)點：新舊結構完全獨立工作,不存在新舊混凝土連接問題,不需開挖。

缺點：由于剛性托板在部分路基中會導致路基剛柔不均,易出現(xiàn)縱向不均勻沉降裂縫。

(2)方案二

采用高壓噴射注漿錨桿抵抗水平滑移力［3］,現(xiàn)狀擋墻下做高壓旋噴樁定向擺噴至基礎底增加擋土墻地基承載力［2］,做法如圖4所示。

優(yōu)點：不需開挖,不需增加現(xiàn)有擋墻斷面。

缺點：工程地層中存在深厚淤泥質土,不利于錨桿拉力的發(fā)揮,高壓旋噴樁加固地基的效果不易控制和監(jiān)測,旋噴樁施工對現(xiàn)狀擋土墻擾動大。

(3)方案三(采用方案)

借鑒前兩個方案的優(yōu)缺點,并進行優(yōu)化,考慮擋墻底板的一體化,河道內(nèi)側新增底板與原底板鋼筋相連澆為一體,底板下新增一排與原擋墻同參數(shù)的預制樁抵抗新增滑移力及部分地基承載力,同時又可與原有樁基協(xié)調一致,做法如圖5所示。

圖4 方案二(單位:mm)

圖5 推薦方案

優(yōu)點：不需開挖,不需破壞原擋墻結構,新增底板與原有底板鋼筋焊接,一起承擔地基應力,新增樁基施工簡便,與原樁基參數(shù)一致,受力、變形協(xié)調；施工簡便,投資低。

缺點：需鑿開原有擋墻墻趾接觸面混凝土,在河底施做,操作面需做拋石處理。

通過以上三個方案的比選,方案三在前兩個方案的基礎上逐步改進,經(jīng)試算,選取最合理的底板加固尺寸,加固方案既滿足受力要求又簡便易行,造價低,故采用該方案實施。

2.3 加固后擋墻計算［2］

(1)未設樁基情況基底壓力σmax=72.8 kPa, σmin=54.6 kPa,不均勻系數(shù)η=1.334＜2.5,墻身整體滑移力99 kN,擋土墻自身抗滑力63.7 kN；擋墻抗滑移安全系數(shù)K=0.64。

(2)考慮現(xiàn)有樁基：單樁豎向承載力特征值R=110 kN＞72.8×1.0，單樁抗水平推力為45 kN＞99/3=33 kN。由以上結果可知,加固后擋土墻抗滑及地基承載力均滿足要求。

3 施工跟蹤及監(jiān)測結果

工程實施過程中對擋土墻位移及沉降進行了監(jiān)測,結果表明,在擋墻加固后實施完墻后填土的過程中,擋墻墻頂有2 mm位移,無發(fā)展,擋土墻未發(fā)生沉降。圖6為擋墻實施完成后照片。

圖6 擋墻實施后照片

4 結語

(1)通過計算確定加固方向,通過三個方案的技術經(jīng)濟比較,分析其技術可行性及優(yōu)缺點,不斷總結優(yōu)化,選擇出簡便、易行、投資低的方案；

(2)從方案優(yōu)化過程來看,選擇與原結構協(xié)調一致的加固方案,使加固體與原結構形成整體來抵抗附加荷載,可達到事半功倍的效果；

(3)避免選用復雜繁瑣的結構形式加固,力求受力簡單明了,使設計計算及施工得到簡化,從而也對結構的安全風險預估增加了可靠性。

［1］ SL 379-2007,水工擋土墻設計規(guī)范［S］.

［2］ 韓順學,潘冰,李旭. 采用高壓旋噴注漿法加固擋土墻技術［J］.鐵道建筑，2006(5):78-79.

［3］ 徐志永，施斌.高壓注漿預應力錨固技術加固失穩(wěn)擋土墻作用機理分析與應用［J］.礦產(chǎn)勘查,2009(9):48-50.

U417.1+1

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1009-7716(2015)09-0078-03

2015-07-20

張苗苗(1975-),女,河北河間人,碩士,高級工程師,從事水工結構工程及巖土工程設計研究工作。