樁基托梁擋土墻與橫向排水涵洞工程設(shè)計探析

張昕

摘要：在部分地形不平整的地方以及承載力較低的地基路堤的施工工程中，樁基托梁擋土墻有著十分廣泛的運用。這種結(jié)構(gòu)能夠有效加強第幾承載力，并解決收坡涉及到的問題。相比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)來說，樁基托梁擋土墻有著明顯的經(jīng)濟技術(shù)優(yōu)勢。在很多情況下，設(shè)計階段會將橫向結(jié)構(gòu)物融入到樁基托梁擋土墻中。但是在使用這種設(shè)計方法時，需要控制好樁基的變形，從而保證擋土墻與結(jié)構(gòu)物之間不發(fā)生拉裂與錯位，并保證構(gòu)筑物的使用功能。本文為則通過分析實際工程中存在的問題，并提出相應(yīng)的解決方案。從而為今后類似工程提供借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：樁基托梁擋土墻；橫向排水涵洞；設(shè)計；開裂；對策

當(dāng)?shù)鼗休d力不能滿足實際需求，或陡坡地段設(shè)置擋土墻襟邊坡不能滿足設(shè)計要求時，設(shè)計人員就會采用樁基托梁擋土墻來解決這些問題。但是由于鉸支受力模式為擋土墻與下部結(jié)構(gòu)之間的結(jié)構(gòu)連接方式。所以，傳統(tǒng)的路肩樁板墻的經(jīng)濟和技術(shù)方面要弱于這種結(jié)構(gòu)。目前，樁基托梁擋土墻結(jié)構(gòu)廣泛運用于實際工程中。

由于地形氣候等因素的影響，在實際工程中往往需要設(shè)計一定的排水設(shè)施以及過水過油管線設(shè)施。樁基在上部傳遞荷載以及低承載力地基的雙重作用下，往往戶發(fā)生水平變形。并且，樁基變形程度與樁基自由長度的增加而變得更加明顯。與此同時，上部擋土墻的結(jié)構(gòu)會由于樁基水平變形前移發(fā)生變形。其結(jié)果就是擋土墻與排水涵洞等剛性橫向結(jié)構(gòu)發(fā)生錯臺，或橫向結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂。

如果橫向結(jié)構(gòu)物作為液體物通道時，擋土墻內(nèi)側(cè)往往會由于液體溢流進入內(nèi)側(cè)而導(dǎo)致土體軟化，從而導(dǎo)致了擋土墻受力增大，加速了結(jié)構(gòu)的變形和開裂。本文則針對以上的工程問題進行了分析和探討。

1常見工程病害狀況及原因分析

部分工程在開通運營一段時間后，我們發(fā)現(xiàn)其托梁上擋墻定會出現(xiàn)裂縫或不同程度的外傾等問題，甚至部分涵洞體出現(xiàn)沿伸縮縫被拉裂的問題。這些問題都會導(dǎo)致涵洞漏水的情況出現(xiàn)。

通過對實際工程進行勘察，我們發(fā)現(xiàn)樁基托梁擋土墻及橫向排水涵洞發(fā)生病害的原因有一下幾點：

①在設(shè)計階段，雖然設(shè)計者對擋墻的斜截面的各向能力進行了全面的核算，但是忽略了對樁基頂部唯一的控制與核算，則會導(dǎo)致樁基的變形超過接受范圍。過大的變形導(dǎo)致了涵洞與擋墻之間產(chǎn)生裂縫，甚至導(dǎo)致部分涵洞體出現(xiàn)伸縮縫被拉裂的問題。

②在斜坡地形上，由于填筑體厚度不一致，就會導(dǎo)致地基和填筑體發(fā)生不均勻的沉降。這樣，設(shè)置在填筑體上的涵洞就會收到不均衡的里，從而導(dǎo)致部分涵洞體出現(xiàn)伸縮縫被拉裂的問題。

③涵洞為素混凝土結(jié)構(gòu)。這是一種剛性結(jié)構(gòu)，因而其并具備較強的變形協(xié)調(diào)能力。如果在伸縮縫中填塞瀝青木板，就很難在發(fā)生節(jié)體不協(xié)調(diào)變形時起到良好的防水作用。

④由于涵洞中的水深入到填筑體內(nèi)，填筑體會逐漸軟化。這就導(dǎo)致?lián)跬翂κ艿降耐翂毫υ龃螅S之而來的是裝基礎(chǔ)變形的加大。這些都在很大程度上家具了涵洞與樁基托梁擋土墻之間的變形。

2病害整治工程措施

當(dāng)發(fā)生以上病害時，需要及時采取相應(yīng)的措施，以最大限度減小實際損失。具體可以從以下幾點入手。

①對擋墻用錨索框架梁進行加固，錨索施加小噸位預(yù)應(yīng)力后進行鎖定。并在擋墻和框架之間加設(shè)鋼筋混凝土面板。

②改變填土的力學(xué)指標(biāo)。即對墻背填土采用低壓注漿，從而提高填土的自穩(wěn)性，以達到減小擋墻受到的土壓力的作用。

③修補涵洞及擋墻上的裂縫，防止漏水對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響。

3工程設(shè)計對策

預(yù)防遠比處理更為重要。所以，設(shè)計者應(yīng)該在設(shè)計階段盡量避免樁基托梁擋土墻及橫向涵洞排水發(fā)生病害。根據(jù)橫向排水涵洞穿過樁基托梁擋土墻的技術(shù)特點，設(shè)計人員可以采取以下工程措施預(yù)防工程病害的發(fā)生。

①在設(shè)計過程中，除了要驗證擋土墻斜截面抗剪、抗傾覆、抗滑移等能力，驗證整體穩(wěn)定性外，還需要反復(fù)驗證樁基頂部的變形情況，保證變形能夠在可接受的范圍內(nèi)。

②設(shè)計時可以在于橫向排水涵洞對應(yīng)位置的樁基上加設(shè)錨索。設(shè)置錨索可以有效減小結(jié)構(gòu)的變形，同時也能明顯降低的工程施工成本。

③在填筑體上設(shè)置橫向結(jié)構(gòu)物時，最好選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。并采用高韌性樹脂膠對施工縫、伸縮縫進行封堵和粘接。

④橫向排水涵洞的設(shè)置長度應(yīng)該進行核算，保證其能夠完全穿過擋土墻，并能夠在外側(cè)露出足夠的長度。設(shè)計過程中需要要求橫向排水涵洞與擋土墻的接觸面是光滑的，這樣能夠降低由于變形產(chǎn)生的摩阻力。

⑤設(shè)計中可以將通長高強波紋管結(jié)構(gòu)融入排水涵洞結(jié)構(gòu)設(shè)計中。這種結(jié)構(gòu)能夠明顯降低伸縮縫和施工縫對整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。

4總結(jié)

在山區(qū)、丘陵地帶，往往存在很多斜坡及溝槽地形。在這種施工環(huán)境中，往往需要大量使用樁基托梁擋土墻以及橫向排水涵洞。但是由于山區(qū)、丘陵地帶地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜，土體承載力也不均衡。我們發(fā)現(xiàn)部分工程在開通運營一段時間后，其托梁上擋墻定會出現(xiàn)裂縫或不同程度的外傾等問題，甚至部分涵洞體出現(xiàn)沿伸縮縫被拉裂的問題。這些問題往往與填筑體和地基的不均勻沉降有著密不可分的關(guān)系。那么，就更應(yīng)該在工程設(shè)計階段提前做好預(yù)防措施，從而保證工程質(zhì)量。當(dāng)發(fā)生實際的工程病害時，施工人員也需要針對實際的情況采取相應(yīng)的措施。例如：對擋墻用錨索框架梁進行加固，改變填土的力學(xué)指標(biāo)，從而提高填土的自穩(wěn)性，修補涵洞及擋墻上的裂縫，防止漏水對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響。希望本文所產(chǎn)生的觀點和措施能夠為各位設(shè)計人員在樁基托梁擋土墻以及橫向排水涵洞設(shè)計過程提供一定的借鑒和參考，并提供一些新的思路和想法。

參考文獻

[1]滑坡治理工程中樁基托梁擋土墻有限元模擬與分析[J]. 賀永強，楊仕教，陳榮. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報. 2014（35）

[2]樁基托梁擋土墻在橋改路設(shè)計優(yōu)化中的應(yīng)用[J]. 徐國成. 江西建材. 2016（10）

[3]樁基擋土墻在高邊坡滑塌地質(zhì)災(zāi)害處治中的應(yīng)用[J]. 趙軍林. 科技視界. 2016（19）

[4]淺議樁基托梁擋土墻在庫區(qū)公路中的應(yīng)用[J]. 楊洲. 四川水泥. 2016（06）

[5]姚裕春，袁碧玉.無砟軌道鐵路陡坡路基加固結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方法分析[J].高速鐵路技術(shù)，2015，6（4）：31 - 35.

[6]李安洪，魏永幸，姚裕春. 山區(qū)鐵路（公路）路基工程典型案例[M]. 成都：西南交通大學(xué)出版社，2016.

（作者身份證號碼：330182199009164130）