樁基托梁擋土墻的運用研究

吳 震，姚勝成

（貴陽市建筑設計研究院有限公司，貴州貴陽 550001）

0 引言

樁基托梁擋土墻是在兩根抗滑樁上加一根托梁，再在托梁上設擋土墻[1]。在邊坡支擋設計中，部分人存在一種誤區，認為只要出現抗滑樁就一定比擋土墻造價高。因而不惜一再增加擋土墻墻高、加深擋墻基礎、加大擋墻截面尺寸，也不愿意采用樁基托梁擋土墻。其實樁基托梁擋土墻的最大優點是：能解決擋墻基底承載力過低、或擋土墻基礎埋深過大、擋土墻基礎襟邊寬度不足等問題[1]。它在造價方面的情況又如何呢？通過下面幾個工程實例，就可以看得比較清楚了。

1 樁基托梁擋土墻的設計計算原理

樁基托梁擋土墻的受力結構就是擋土墻所受的土壓力傳給托梁，再由托梁所受的力傳給抗滑樁。擋土墻所受的土壓力比較簡單，這里便不再贅述。托梁除受擋墻傳來的力外，自身也承受一部分土壓力和基底土，它將這些力傳到抗滑樁上。

1.1 傳遞到托梁上每延米的水平推力、豎向力和彎矩

（1）水平推力：Em=Ex1+Ex2。

（2）豎向力：Nm=Ey1+Ey2+Wq+Wt。

（3）托梁頂中點彎矩：

式中：Ex1——上擋墻水平土壓力；

Ex2——下擋墻水平土壓力；

Ey1——上墻豎向土壓力；

Ey2——下墻豎向土壓力；

Wq——擋墻自重；

Wt——衡重臺以上第一破裂面和墻背之間土體的自重；

e——擋土墻合力偏心矩；

B——墻底寬度；

M0——擋土墻傾覆力系對墻趾的彎矩；

My——擋土墻穩定力系對墻趾的彎矩。

1.2 托梁按支端懸出的簡支梁計算

支座彎矩：M0=－qL12/2；

跨中彎矩：MZ=qLL0/4－q（L0/2+L1）2/2；

懸出端最大剪力：Q1=qL1；

范圍內最大剪力：Q0=qL/2－qL1；

水平內力：q=qx=EX/L。

1.3 抗滑樁計算

彎矩：M0=（M+EXh）/2；

剪力：q=EX/2。

2 樁基托梁擋土墻在不同地質地形條件下的運用效果

2.1 在地質不良地區的運用

貴陽市水東路K8+182～K8+204段，長22 m，道路以填方通過，道路中心填方高度8.7 m。該段道路為緊臨古滑坡地段，中山河谷岸坡地貌，植被發育，地勢總體北高南低，坡高60～116 m，坡面向南，坡度一般7°～27°，最大達47°。坡體上覆耕植土（Qpl）和粘土(Qel+dl)夾碎塊石，厚0.5～4.8 m；下伏基巖為奧陶系中上統（O2+3）薄至中厚層狀灰巖，層間夾一層5～10 cm厚的泥化軟弱層，其力學指標為：C=15.0 kPa，Φ＝20°。灰巖巖層傾向 167°，傾角32.8°，巖層傾向與斜坡傾向一致，構成順向坡。

2.1.1 樁基托梁擋土墻方案

K8+182～K8+204段，長22 m，線路左側設置樁基托梁擋土墻方案。其中，擋土墻采用墻高為10 m的衡重式路肩擋土墻，墻身采用C15片石混凝土澆筑；托梁采用1.4 m×3.0 m×11 m的C30鋼筋混凝土梁，抗滑樁采用身截面尺寸為1.5 m×2.0 m×11.5 m的C30鋼筋混凝土樁，見圖1。

按貴州省2012年市場價：M7.5漿砌片石擋250元 /m3；C15片石混凝土 450元 /m3；C30鋼筋混凝土托梁1200元/m3。樁基托梁擋土墻方案的估算造價：51萬元。

圖1 貴陽市水東路K8+192樁基托梁路肩擋土墻橫斷面圖

2.1.2 樁板墻方案

K8+182～K8+204段，線路左側設置樁板墻方案。其中，抗滑樁采用身截面尺寸為2.0 m×2.5m×24 m的C30鋼筋混凝土樁，樁頂設 1.0 m×1.5 m C30鋼筋混凝土冠梁；擋土板在1～6 m范圍內采用1.0 m×6.0 m×0.38 m C30鋼筋混凝土板，在6～10 m范圍內1.0 m×6.0 m×0.45 m C30鋼筋混凝土板，斷面設計見圖2。

圖2 貴陽市水東路K8+192樁板墻橫斷面圖

樁板墻方案的估算造價：69萬元。

2.1.3 樁基托梁擋土墻與擋土墻方案比較的評價

K8+182～K8+204段設樁基托梁擋土墻和設樁板墻兩個方案進行比較的結果是：

（1）樁基托梁擋土墻比擋土墻節省造價18萬元（約省26%）；

（2）樁基托梁的樁截面尺寸小，基礎開挖量也小；

（3）樁基托梁擋土墻方案可解決基礎以下順層滑動問題和基礎以上造價高昂問題。

2.2 在基巖埋藏較深地段的運用

貴州省玉屏縣茅坪二號路K0+313～K0+327右側長14 m邊坡緊臨舞陽河邊，地面橫坡陡峻。原設計該段為衡重式路肩擋墻，墻高6 m，擋墻基底設鋼筋混凝土墊塊。現場開挖至離路基面標高10m左右，發現基底仍為軟塑～硬塑狀粘土，現場用一根3 m長的鋼筋進行釬探，鋼筋上半段2.5 m范圍進尺較快，下半段0.5 m范圍進尺較慢，故該土層作為衡重式路肩擋土墻基礎明顯承載力不足。

該處設樁基托梁擋土墻總造價為：8萬元。在擋土墻基底加墊塊估算造價為：17萬元。樁基托梁擋土墻比單純使用擋土墻加墊塊不僅差價少9萬元（省51%），且基礎開挖量省，施工安全易保障。

2.3 在陡坡與河岸地段邊坡中的運用效果

（1）在某陡坡地段的運用效果

樁基托梁擋土墻方案的估算造價：134萬元。

衡重式路肩C15片石混凝土擋土墻方案的估算造價：141萬元

樁基托梁擋土墻比單純使用擋土墻差價少7萬元（約省5%）。

（2）在某河岸邊坡中的運用

樁基托梁擋土墻總造價為：253萬元。

衡重式路肩擋土墻方案的估算造價：382萬元。

樁基托梁擋土墻比單純使用擋土墻加墊塊差價少128萬元（約省33%）。

3 結語

樁基托梁擋土墻能夠解決擋土墻基礎承載力低、或基礎埋深過大、基礎襟邊寬度不足等問題，因而在陡坡地段、地質不良地段、基巖埋藏較深地段、河岸邊坡地段被大量采用。這種結構與常規的擴大基礎擋土墻和樁板墻相比，不僅工程量和挖基量省，造價較低[1]，而且技術可靠，適用范圍廣，所以，基樁托梁擋土墻在邊坡支擋中的應用越來越多。

[1]李海光.新型支擋結構設計與工程實例[M].北京:人民交通出版社,2004.

[2]GB 50330-2002,建筑邊坡工程技術規范[S].

[3]JTB D30-2004,公路路基設計規范[S].

[4]TB10001-2005,鐵路路基設計規范[S].

[5]TB10025-2001,鐵路路基支擋結構設計規范[S].

[6]DB22/46-2004,貴州建筑巖土工程技術規范[S].