探討樁板墻在邊坡支護中的運用

朱啟標

（福建龍巖）

探討樁板墻在邊坡支護中的運用

朱啟標

（福建龍巖）

樁板墻是一種用來抵抗水平壓力或防止土地坍塌和滲漏的擋土結構物。它主要分為木板樁、鋼板樁和預制鋼筋混凝土板樁三種類型。由于樁板墻結構比較簡便，施工也方便，造價便宜，所以樁板墻在工程上的作用是不可取代的。本文主要通過樁板式擋墻的構造、設計等進行說明，舉例分析樁板墻在邊坡支護中的應用，以供參考。

樁板式擋墻；設計；計算；施工

1　工程概況

上杭縣舊白公路2012年6月K2+290～K2+362.42段擋墻由于地質變形及砌筑工藝不到位出現裂縫。曾多次提出多個處理方案供業主參考。2013年3月專家及業主確定為樁板墻設計重新施工。抗滑樁外側的鋼筋混凝土渠道頂需考慮通行農用車，渠道為整體式基礎，樁、板墻、樁頂聯系梁均采用C30混凝土現澆，原渠道改變位置后采用C20鋼筋混凝土，能滿足一般4～6t車輛的通行，而在樁板墻的設計方面則是將懸臂樁和擋土板進行合理的搭配，并加密錨固點，再通過對擋土板的土壓力等，進行仔細地計算。施工過程中坡底采用砂漿護底，并對邊坡坡腳設置帽石，對坡腳進行防護。

2　樁板墻的設計

2.1構造

（1）樁板墻是由懸臂樁和擋土板組合而成，懸臂樁本分錨入地下，截面為矩形；部分身處地表，截面為T形，擋土板可以做成預制平板、拱板或現澆板[1]。

（2）錨固點附近箍筋需要適當的加密，變截面樁應在截面變化出適當的加密箍筋。

（3）外掛式樁板墻樁身應預留連接鋼筋。

（4）擋土板受力主筋混凝土保護層不能小于25mm，箍筋和構造鋼筋的保護層后的不能小于15mm。

（5）擋土板的縱向受力鋼筋的混凝土層大于40mm時，應對保護層采用有效的防裂構造措施。

（6）縱向受力鋼筋直徑不能小于12mm，不能大于25mm。

（7）受力鋼筋的間距不宜大于1.5h，且不宜大于250mm。

（8）擋土板與樁的搭接長度大于30cm。

（9）外掛式樁板墻的預留連接鋼筋需要與四根幫條鋼筋焊接。

2.2適用范圍

（1）懸臂長度可達15cm左右，樁間距為4～6m。

（2）懸臂樁的施工中，樁頂設置通常冠梁，其上可預埋鋼板設置防護欄桿。

（3）樁間裝配式預制擋土板一般用于填方邊坡，現澆擋土板一般用于直立削坡的挖方邊坡。

（4）鋼墊板上預留孔的直徑應大于預留鋼筋直徑3mm。

2.3設計要點

（1）墻樁的樁位要設在滑坡體較薄、錨固段地基強度較高的地段。由于樁間距決定了滑坡推力大小、樁的長度和錨固深度等因素，因此，在兩樁之間能形成土拱的條件下，土拱的支撐力和側樁摩擦力之和應大于一個根樁所能承受的滑坡推力。

（2）樁的錨固深度與該地層的強度、樁的剛度以及樁所承受的滑坡推力有很大的關系[2]。因此，樁的錨固段傳遞到滑面以下地層的側向壓力不得大于該地層的側向壓應力，同時，也不得大于該地層的側向容許壓應力。

（3）樁的截面形狀有矩形和圓形。為了使其上部受力段正面可以產生較大的摩擦力，并且使下部錨固段可以抵抗較大的反力，要求其截面具有較好的抗彎和抗剪強度。

（4）作用于樁的力系，應該計算滑坡推力和錨固段地層的抗力。對于懸臂長、截面大的懸臂樁，樁身自重不應忽略，樁側摩擦阻力和粘聚力以及樁身重力也可不計算。

（5）邊坡應分段跳槽開挖，根據開挖情況應從上到下施工，邊開挖邊施工。開挖過程中肋柱底部不得臨空，保持制成于地面。

（6）板樁墻建議施工步驟為：邊坡修整→成孔→澆筑抗滑樁、樁頂細梁及擋土板→泄水孔施工→鋪筑路面及安全措施。

（7）各邊坡每隔10～15m和邊坡的轉角處設置伸縮縫，縫寬3mm，從頂到底貫通，填縫料為熱瀝青麻絮。擋板上設置直徑60mm的泄水孔，泄水孔間距2～3m，孔內安裝PVC管。

（8）抗滑樁截面尺寸1.5m×2.0m，嵌固深度4.0m或整平地面后中風化基層以下3.5m，樁間距5m，嵌固段地籍持力層為中風化砂巖，巖石地基承載力大于1000kPa大于計算值488.3，墻側排水系統與灌溉渠銜接。

3　樁身設計計算

3.1土壓力計算

庫倫土壓力計算公式為：

式中：γ——填料容重；

H——墻高；

h0——墻背填土表面活載折算土柱高度，h0=q/γ土；

θ——破裂面與垂直線夾角；

ψ——填料內摩擦角；

α——墻背與垂直面夾角；

δ——墻背與墻后填料摩擦角，取δ=ψ/2；

C——墻背頂點至墻背填土表面活載分布邊緣的距離。

舉例說明：計算高度為6.970（m）處的庫侖主動土壓力。

無荷載時的破裂角=9.662（°），路-Ⅱ級。

路基面總寬=8.500（m），路肩寬=0.000（m），安全距離=0.500（m）。

單車車輛外側車輪中心到車輛邊緣距離=0.350（m），車與車之間距離=0.600（m），經計算得，路面上橫向可排列此種車輛3列，布置寬度=1.753（m）。布置寬度B0=1.753（m）分布長度L0= 20.000（m）荷載值SG=275.000（kN），算土柱高度h0=0.314（m），1破裂角：40.124（度）。Ea=203.943（kN），Ex=194.504（kN），Ey=61.327（kN），作用點高度Zy=1.852（m）。

3.2樁身計算

3.2.1彎矩和剪力的計算

（1）作用于樁板墻的荷載有汽車荷載、土壓力、滑坡推力、地下水的滲透壓力、地震力等。

（2）樁的結構重要性系數為1.0，永久荷載的分項系數是1.35。如果裝上設有錨索，結構承受的側向土壓力應按庫倫土壓力的1.05～1.4倍計算。

（3）無論是按彈性地基梁法計算還是用極限狀態法，實際的土壓力都會比庫倫主動土壓力大。

（4）定義：彎矩是受力構件截面上的內力矩的一種，即垂直于橫截面的內力系的合力偶矩。其大小為該截面截取的構件部分上所有外力對該截面形心矩的代數和，其正負約定為是構件下凸為正，上凸為負（正負區分標準是構件上部受壓為正，下部受壓為負；反之構件上部受拉為負，下部受拉為正）。剪力作用于同一物體的兩個距離很近，大小相等，方向相反的平行力[4]。建筑物中的豎向承重構件主要由墻體承擔時，這種墻體既承擔水平構件傳來的豎向荷載，同時承擔鋒利或地震作用傳來的水平地震作用。

（5）計算公式：彎矩的計算公式為Mmax=FL/2，舉例說明。比如一個懸臂梁，梁端力為2kN，梁長為3m，剛固端彎矩為-6kN·m，那么通過計算可以得到梁的跨中彎矩為-3kN·m。

3.2.2樁身內力和變位計算

（1）計算方法為m法。

（2）普通板樁墻的內力、變位主要有懸臂梁法，地基系數，有限差法以及有限元法。。工程中常用的方法是將抗滑樁分為兩部分，滑面以上按懸臂梁計算，內力是根據滑面處的彎矩和剪力按地基的彈性抗力計算。就是把受到內力作用的部分拿出來進行受力分析，比如背側——為擋土側；面側——為非擋土側。

背側最大彎矩=5720.235（kN·m）距離樁頂13.700（m）

面側最大彎矩=0.000（kN·m）距離樁頂1.162（m）

最大剪力=971.412（kN）距離樁頂6.970（m）

樁頂位移=11（mm）。

3.2.3擋土板內力配筋計算

（1）配筋率定義：為了使構件不發生脆性破壞，規范對配筋率有一個限制。如果計算配筋得到的配筋率處于最大配筋率和最小配筋率之間，說明是適筋梁，這樣可以進行配筋計算，同樣，任何鋼筋混凝土的受力構件也可以力（彎矩、剪力、軸力等）進行配筋計算。

（2）公式：p=A（s）/A。其中A（s）為受拉或受壓區縱向鋼筋的截面面積；A根據受力性質不同而含義不同。若受壓構件的全部縱筋和一側縱向鋼筋和軸心受拉構件的配筋率計算中，A取構件的全截面面積；若是受彎構件和大偏心受拉構件一側受拉鋼筋的配筋率計算，A區構件的全截面面積扣除壓翼緣面積后的截面面積[5]。舉例說明，一塊擋土板板厚300mm，板下緣距頂舉例為6.970m，最大土壓力為66.438kPa，單塊板彎矩為1550.913kN·m，且單塊板全部縱筋為23806mm2，那么根據上述的一些公式，則可進行配筋計算。

3.2.4整體穩定驗算

基底摩擦系數=0.250

采用傾斜基底增強抗滑動穩定性，計算過程如下：

圓心：（2.00000，11.40417）

半徑=11.37914（m）

安全系數=1.564

總的下滑力=218.326（kN）

總的抗滑力=341.520（kN）

土體部分下滑力=218.326（kN）

土體部分抗滑力=341.520（kN）

筋帶的抗滑力=0.000（kN）

經驗算，整體穩定驗算滿足：最小安全系數=1.564>=1.250

4　工程效果

上杭縣舊白公路2012年6月K2+290～K2+362.42段擋墻在明確樁板式擋墻支護方案的基礎上，選擇合理的樁間距和截面，控制好樁的入土深度和樁頂位移，并根據施工開挖對原設計進行更完善的修改，最終完成了整個項目。在這個項目中，施工人員認真仔細的完成各自分配的任務環節，有效的對樁板墻進行仔細的計算，從而保證了工程的順利實施，不僅保障了工程的質量安全，同時還對施工人員的生命安全帶來很大程度上的保障，最重要的是為企業帶來經濟效益，為居民的日常生活提供便捷。

5　結束語

板樁墻適用于大部分高差較大的邊坡支護雖然施工周期長，樁頂變形較大，但是施工簡便，竣工后維護費用低。因此，可以根據板樁墻的結構特點來實行邊坡支護，與此同時，也可以在支檔結構墻采用綠化技術，不僅可以保護邊坡，還可以美化城市！

[1]謝蘭芳.云桂鐵路膨脹土地段樁板墻及柔性擋墻試驗研究[D].中南大學，2012.

[2]姜楠楠.斜插式樁板墻的設計理論與應用研究[D].云南大學，2012.

[3]馮玉國，隋永波，周萬東.預應力錨拉樁板墻在高邊坡支護中的應用[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2005，S1：127～129+133.

[4]文暢平.多級支擋結構與邊坡系統地震動力特性及抗震研究[D].中南大學，2013.

[5]杲斐.黃土路塹邊坡樁板墻樁間距研究[D].蘭州大學，2014.

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1673-0038（2015）19-0038-02

2015-4-23