樁基承臺(tái)擋墻在道路拓寬工程中的應(yīng)用

葉琪

（福州市勘測(cè)院，福建 福州350108）

0 引言

隨著城市建設(shè)的不斷推進(jìn)，大量的建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)運(yùn)而生，為了適應(yīng)各項(xiàng)工程在不同地形、地質(zhì)等條件下的支護(hù)要求，支擋結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)了多種多樣的形式，從早期簡(jiǎn)單的重力式擋土墻發(fā)展為抗滑樁、錨（桿）索、加筋土墻及其組合等多種結(jié)構(gòu)形式[1]。在實(shí)際工程中，為了增大承臺(tái)的抗剪能力及充分利用土體自重節(jié)約混凝土用量，樁基承臺(tái)上部擋墻形式常常采用扶壁式擋土墻，且考慮到雙排樁的門式剛架作用可以很好地抵抗水平力。在地基土軟弱的地區(qū)，樁基礎(chǔ)形式多采用雙排樁。本文以雙排樁基承臺(tái)扶壁式擋土墻為例進(jìn)行介紹。

1 工程案例

1.1 工程概況

某國(guó)道現(xiàn)狀為填方路堤，雙向四車道，已通車多年。路堤填料主要為碎石、塊石，路堤邊坡坡率為1∶1.10。為了滿足日益增長(zhǎng)的交通通行量需求，擬對(duì)該道路進(jìn)行拓寬改造，拓寬后道路臨空側(cè)將形成一道最大高度約為8.4m的填方邊坡，由于用地條件的限制，邊坡擬采用近乎直立的支護(hù)方案。

1.2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

1.2.1 工程地質(zhì)條件

根據(jù)地質(zhì)勘察資料，場(chǎng)地內(nèi)地層主要由填石、淤泥、中風(fēng)化花崗巖組成，各地層概況如下：

（1）填石。雜色，主要由拋石、碎石堆填，粒徑變化范圍以5～30cm為主，硬質(zhì)含量＞60%，充填有泥、砂等，堆填時(shí)間超過10年。該層粒徑變化較大，均勻性差，具有一定承載力，工程性質(zhì)尚可。地基承載力基本容許值為150kPa。

（2）淤泥?；液谏?，飽和，流塑狀態(tài)；含腐殖質(zhì)，有腥臭味，夾薄層砂，屬高壓縮性軟弱土層。該層承載力很低，工程性質(zhì)很差。地基承載力基本容許值為50kPa。

（3）中風(fēng)化花崗巖?；野?，較硬，濕，含云母片、長(zhǎng)石及石英，巖芯鉆方可鉆進(jìn)。原巖結(jié)構(gòu)部分破壞，風(fēng)化裂隙發(fā)育，主要被鐵錳質(zhì)風(fēng)化產(chǎn)物充填。巖石堅(jiān)硬程度屬較硬－堅(jiān)硬巖，巖體完整程度屬較破碎－較完整，巖體基本質(zhì)量等級(jí)屬Ⅱ～Ⅳ類。該層承載力很高，工程性質(zhì)很好，是良好的樁基持力層。

各巖土層物理力學(xué)性質(zhì)見表1。

表1 各巖土層物理力學(xué)性質(zhì)

1.2.2 水文地質(zhì)條件

場(chǎng)地未見地表水。

場(chǎng)地地下水類型主要為賦存于填石層的潛水，地下水主要受大氣降水和地表徑流下滲影響。勘察期間地下水位埋深1.70～4.0m之間。

1.3 支護(hù)方案選用分析

由于用地條件的限制，支護(hù)方案以少占地的結(jié)構(gòu)形式為宜，這樣便排除了放坡的方案，剩下可供比選的方案主要為樁錨、雙排樁和擋墻。若采用樁錨的方案，則錨索需要穿透深厚淤泥層，錨入基巖中，這樣一來，錨索長(zhǎng)度過長(zhǎng)，施工困難，淤泥層由于新填土的壓重繼續(xù)固結(jié)沉降給錨索帶來次生拉力，導(dǎo)致錨索受力過大甚至破壞；若采用雙排樁的支護(hù)方案，懸臂高度最大將達(dá)到8.4m，樁頂將產(chǎn)生過大的變形，不利于抗滑樁的正常使用；若采用擋土墻的支護(hù)方案，由于用地條件限制，基礎(chǔ)尺寸較小，基底在彎矩的作用下將產(chǎn)生較大荷載，超出填石層的承載力，且下臥淤泥層也不足以提供足夠的承載力，為了滿足地基承載力的要求，可選擇地基處理或者樁基礎(chǔ)的方案，根據(jù)地質(zhì)資料，淤泥層穿透之后便為基巖，地基處理樁只能選擇支撐于基巖上的剛性樁，該剛性樁豎向幾乎沒有位移，難以與樁間土協(xié)調(diào)變形形成復(fù)合地基，故基礎(chǔ)方案以樁基礎(chǔ)為宜。

所以，本工程支護(hù)方案擬選用“樁基礎(chǔ)-承臺(tái)-擋土墻”的結(jié)構(gòu)形式。

2 工程設(shè)計(jì)的難點(diǎn)重點(diǎn)

2.1 豎向地基承載力

根據(jù)1.3節(jié)所述，支護(hù)方案采用樁基礎(chǔ)方式，將擋墻自重及墻后土壓力的豎向分力傳遞至基巖中，支撐于硬質(zhì)巖石上的樁基豎向承載力主要由樁身強(qiáng)度控制。

2.2 樁基水平承載力

該支護(hù)結(jié)構(gòu)水平承載力主要由樁基礎(chǔ)提供，為了增大樁基的水平承載力，可采用雙排樁的布樁方案，將樁基和承臺(tái)處理為剛性連接，形成門式剛架，可大大提高樁基水平承載力。

2.3 承臺(tái)抗剪、抗沖切承載力

采用雙排樁-承臺(tái)-擋墻的支護(hù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮前后排樁對(duì)承臺(tái)的剪切、沖切作用，當(dāng)擋墻采用扶壁式擋墻時(shí)，為了讓承臺(tái)滿足抗剪切和抗沖切的要求，前排樁一般設(shè)置于墻面板底部，后排樁設(shè)置于扶壁底部，讓扶壁也參與承臺(tái)的抗剪、抗沖切，可以有效地優(yōu)化承臺(tái)的高度。

2.4 新舊路堤的不均勻沉降

舊路堤已運(yùn)營(yíng)多年，沉降變形基本已經(jīng)完成，新建路堤填土范圍主要為現(xiàn)狀坡面與擋墻之間，該位置空間狹小，壓實(shí)困難，若壓實(shí)度控制不好，可能造成工后新舊路堤的不均勻沉降，故可選用易于壓實(shí)的級(jí)配碎石回填。擬建擋墻由于設(shè)置了樁基礎(chǔ)，擋墻范圍內(nèi)的沉降可忽略不計(jì)。

2.5 承臺(tái)臨時(shí)開挖

擋墻承臺(tái)施工時(shí)需開挖坡腳，由于地層主要為填石，臨時(shí)支護(hù)措施施工困難，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，路堤填石內(nèi)含有黏性土，自穩(wěn)性較好，考慮采取放坡的方案。同時(shí)，為了降低臨時(shí)邊坡高度，本工程減少了承臺(tái)埋置深度，為了避免坡頂行車與臨時(shí)邊坡的相互影響，對(duì)坡頂交通進(jìn)行導(dǎo)改，封閉鄰坡側(cè)道路。

3 支護(hù)方案計(jì)算

樁基承臺(tái)擋墻計(jì)算的原理根據(jù)扶壁式擋土墻的計(jì)算，該支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算流程如下：

計(jì)算扶壁式擋墻（底板即為承臺(tái)）墻后土壓力，根據(jù)墻后土壓力和墻體自重確定擋墻配筋、墻底豎向力、水平力和彎矩[2]；

根據(jù)擋墻基底的豎向力和彎矩確定樁頂平均豎向力和最大豎向力，并驗(yàn)算單樁豎向承載力特征值是否滿足要求；

根據(jù)擋墻基底的水平力確定作用于樁頂處的水平力，并驗(yàn)算單樁水平承載力特征值是否滿足要求；

根據(jù)計(jì)算的樁頂反力值和擬選定的承臺(tái)厚度、混凝土強(qiáng)度等級(jí)，驗(yàn)算承臺(tái)抗剪、抗沖切和局部受壓，并確定承臺(tái)配筋。

4 支護(hù)方案設(shè)計(jì)

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，通過計(jì)算，確定了本工程的支護(hù)方案，支護(hù)結(jié)構(gòu)橫斷面如圖1所示。

樁基礎(chǔ)采用雙排沖孔灌注樁，樁徑1.2m，樁間距4.0m，排距2.5m，樁長(zhǎng)進(jìn)入基巖不小于1.2m；承臺(tái)高1.0m，寬4.9m，埋深約0.5m，承臺(tái)作為扶壁式擋墻的底板，與樁基礎(chǔ)、墻面板、扶壁均剛性連接，樁身嵌入承臺(tái)不少于100mm，承臺(tái)擋墻應(yīng)設(shè)置伸縮縫，伸縮縫間距不超過20m，縫寬20mm，并在縫內(nèi)填塞瀝青麻絮；扶壁式擋墻墻面板高約8.4m，扶壁梁中心線與樁基礎(chǔ)橫向中心線對(duì)齊，扶壁間距同樁間距取4.0m[3]。

扶壁式擋墻墻面板設(shè)置泄水孔以順利排出墻后土體滲入的地下水，泄水孔坡度5%，間距2.0m×2.0m梅花形布置，最低排泄水孔距離地面30cm，泄水孔墻后設(shè)置反濾包避免泄水孔堵塞，并于最低排泄水孔之下設(shè)置夯實(shí)黏土，防止墻后地下水滲入墻底浸泡地基。

5 施工效果

圖2為邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)施工完成后的效果圖，根據(jù)施工過程與工后位移監(jiān)測(cè)顯示，新建路堤邊坡穩(wěn)定，支擋結(jié)構(gòu)正常工作，很好地滿足了道路的使用需求。

6 結(jié)語

雙排樁基-承臺(tái)-扶壁式擋土墻的支護(hù)結(jié)構(gòu)由于受力明確合理、計(jì)算流程清晰，相比于軟弱土地區(qū)的傳統(tǒng)擋墻做法，占地更小，近年來越來越受到設(shè)計(jì)人員的青睞。在該結(jié)構(gòu)中，墻體自重和墻后的土壓力通過承臺(tái)和樁基傳遞至樁周與樁端土體，解決了地基豎向、水平向承載力不足的難點(diǎn)，同時(shí)，將樁端設(shè)置于良好的持力層，極大地減少了新舊路堤的不均勻沉降，對(duì)類似工程有很好的借鑒意義。