樁板式擋墻在柳州市濱江東路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

■潘秀球 ■上海城興市政工程設(shè)計(jì)有限公司，上海 200235

1 項(xiàng)目背景

柳州市濱江東路沿江道路工程是百里柳江工程的重要組成部分，位于柳州市柳江左岸，起于壺東大橋西端交通閘與現(xiàn)狀濱江路相接，穿越壺東大橋底，沿現(xiàn)狀防洪堤外側(cè)與柳江平行向北，經(jīng)白沙碼頭，北至河?xùn)|大橋北端與防洪交通閘順接，全長(zhǎng)3.06km。沿江道路工程紅線寬11.5m，道路等級(jí)為城市支路，設(shè)計(jì)速度40km/h，雙向2 車道。

柳州市濱江東路沿江道路工程于柳江白沙防洪堤外側(cè)邊及護(hù)岸坡面上布置，有可能影響河岸岸坡及堤防安全，需進(jìn)行穩(wěn)定安全分析，確定合理的支擋方案。

2 現(xiàn)狀概況

2.1 地形地貌

柳州市濱江東路沿江道路工程，沿現(xiàn)狀防汛墻外側(cè)與柳江平行向北，經(jīng)白沙碼頭，北至河?xùn)|大橋西端，與現(xiàn)狀交通閘順接。由于路線位于防汛墻外側(cè)，左側(cè)為防汛墻，右側(cè)為柳江，部分段落與防汛墻距離較近的路段，為了不影響原河堤的穩(wěn)定性，在道路左側(cè)設(shè)路塹墻。

2.2 地質(zhì)概況

沿線地形呈波狀起伏，場(chǎng)區(qū)巖土層自上而下可分為:雜填土、硬塑狀粘土可塑狀粘土、硬塑狀粉質(zhì)粘土、可塑狀粉質(zhì)粘土、卵石、中～微風(fēng)化白云巖。

2.3 防洪堤概況

柳州市白沙堤位于河北區(qū)柳江左岸，按五十年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，工程等級(jí)為Ⅱ，主要建筑物為2 級(jí)建筑物，包括堤防、排澇泵站、排澇(涵)閘、交通閘等，搶險(xiǎn)道路緊靠堤后布置，路面寬7～12.5m，混凝土路面。

3 總體方案的確定

柳州市濱江東路沿江道路工程主要布置于防洪堤外側(cè)，現(xiàn)狀護(hù)岸坡度為1∶2.0～1∶2.25，沿江道路工程左側(cè)與防洪堤距離較近處設(shè)置路塹墻。并根據(jù)道路與防洪堤遠(yuǎn)近及邊坡高度的不同設(shè)置護(hù)面墻、重力式擋土墻和樁板式擋土墻。沿江道路右側(cè)放坡受限制及兼顧放坡和親水平臺(tái)設(shè)置受限制處設(shè)路肩墻，根據(jù)邊坡高度不同設(shè)置衡重式擋土墻、重力式擋土墻和樁板式擋土墻，路基礎(chǔ)右側(cè)擋土墻外側(cè)坡面及不設(shè)擋墻路段的路基邊坡防護(hù)設(shè)置漿砌石護(hù)坡。

3.1 本項(xiàng)目的重難點(diǎn)

(1)濱江道路施工難度大。濱江道路施工難度大，需要詳盡掌握柳江汛期及汛期每個(gè)階段洪水水位，作好施工期間防洪安全。建議沿江道路工程在枯水期實(shí)施，防止汛期出現(xiàn)較大洪水影響堤防安全。施工前作好工程地質(zhì)調(diào)查，充分考慮濱江地區(qū)地質(zhì)復(fù)雜，情況多變，水下施工難度大等問題。

(2)如何保證防洪大堤的安全性、穩(wěn)定性。工程方案需要考慮柳江每年的汛期以及大堤防洪標(biāo)準(zhǔn)要求，通過以下方法確保大堤安全穩(wěn)定。

①理論上道路、水利等設(shè)計(jì)采用不同行業(yè)角度、驗(yàn)算方式、分析方法對(duì)大堤安全進(jìn)行驗(yàn)算;

②沿江道路工程在工程處理實(shí)施后，建議對(duì)堤防岸坡進(jìn)行不間斷定期監(jiān)測(cè)，發(fā)生險(xiǎn)情要及時(shí)處理。

(3)濱江支擋工程的方案選擇。濱江道路工程是集道路、景觀防洪一體的工程，工程方案的選擇自然對(duì)各個(gè)方面會(huì)造成一定影響，濱江道路支擋工程方案的選擇是濱江道路工程的一個(gè)重要方面。

3.2 總體支擋方案

根據(jù)對(duì)防汛墻及整個(gè)岸坡的穩(wěn)定性驗(yàn)算分析，沿江道路修筑后防汛墻及整個(gè)岸坡的穩(wěn)定性達(dá)不到Ⅱ級(jí)堤防要求，需采取抗滑樁等防護(hù)措施，才能保證堤防達(dá)到穩(wěn)定性要求。經(jīng)過反復(fù)驗(yàn)算比較，道路左側(cè)部分路段采用樁板式擋墻防護(hù)，一方面可以起到對(duì)路塹邊坡的防護(hù)作用，另一方面也起到抗滑樁的作用，保證了防汛墻及整個(gè)岸坡的穩(wěn)定性。同時(shí)由于采用了樁板式擋墻，路塹邊坡直立削坡，避免了因路塹放坡而導(dǎo)致防汛墻基礎(chǔ)外露，基礎(chǔ)掏空，保證了防汛墻的安全。道路右側(cè)面臨柳江，由于道路建在防汛墻外側(cè)的岸坡上，且道路走廊帶非常狹窄，部分路段路基已布置到江岸邊，需先修筑擋墻并在擋墻背后回填土來增加路基寬度?？紤]到圬工工程水下施工不便，浸水路段或擋墻基礎(chǔ)在常水位以下路段，均采用樁板式擋墻防護(hù)。

4 樁板式擋墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 構(gòu)造設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目樁板式擋墻由懸臂樁和擋土板組合而成，懸臂樁部分錨入沿江大堤堤身，樁體結(jié)構(gòu)截面采用直徑2.2 米圓形結(jié)構(gòu)，擋土板其截面形式為矩形，通過連接鋼筋將擋土板置于樁體內(nèi)側(cè)，圓形截面樁應(yīng)在樁后設(shè)置搭接擋土板用的凸形平臺(tái)，利用樁深埋入柳江大堤部分的錨固段長(zhǎng)度的錨固作用力及被動(dòng)土抗力，維護(hù)擋土墻的穩(wěn)定，樁體外側(cè)臨水側(cè)設(shè)置親水平臺(tái)。

4.2 適用范圍

樁板式擋土墻適宜于土壓力大，墻高較高的情況，本項(xiàng)目沿江布設(shè)，樁體深入大堤，經(jīng)安全穩(wěn)定驗(yàn)算，樁長(zhǎng)為12-18 米不等。擋土墻作為路肩墻使用，本項(xiàng)目樁間距為6m。圓形樁采用鉆孔灌注樁，樁間擋土板采用板與樁整體現(xiàn)場(chǎng)澆注方案。

4.3 結(jié)構(gòu)計(jì)算

4.3.1 樁的計(jì)算

樁板式擋土墻的樁間距、樁長(zhǎng)、樁結(jié)構(gòu)截面尺寸的確定，綜合考慮了各方面因素。樁的截面尺寸不宜小于1.25，本項(xiàng)目截面形式采用圓形，樁間距為6m，樁板墻頂位移按照小于樁懸臂端的長(zhǎng)度的1/100 進(jìn)行計(jì)算考慮，且不宜大于10cm。地面的水平位移不宜大于10mm，且側(cè)壁應(yīng)力不應(yīng)大于地層的橫向容許承載力，對(duì)于驗(yàn)算橫向容許承載力不夠的樁體采用增加樁埋深的措施。以下為結(jié)構(gòu)計(jì)算中外部條件。

(1)滑動(dòng)面以下的地基系數(shù)應(yīng)根據(jù)柳江大堤沿線的地層性質(zhì)條件確定:

(2)錨固樁樁底支承應(yīng)結(jié)合實(shí)際地層情況和樁底嵌固深度采用自由端。

(3)樁板式擋土墻錨固端深度的計(jì)算，主要根據(jù)沿線地基的橫向容許承載力來進(jìn)行確定，當(dāng)樁的變位需要控制時(shí)，考慮最大位移不超過容許值。

(4)錨固段樁的換算長(zhǎng)度為βh2、αh2。

①當(dāng)沿線地質(zhì)段落較為完整的硬黏土?xí)r，采用地基系數(shù)為K 進(jìn)行計(jì)算:

②當(dāng)沿線地質(zhì)段落為硬塑的砂黏土及碎石類土?xí)r，采用地基系數(shù)為三角形分布進(jìn)行計(jì)算:

樁身上部按懸臂樁計(jì)算其最大彎矩、剪力等值，樁身錨固段應(yīng)根據(jù)地基土的情況，采用m 法進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算，經(jīng)計(jì)算本項(xiàng)目通過理正、邁達(dá)斯等程序進(jìn)行結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗(yàn)算，樁頂位移滿足要求。

4.3.2 板的計(jì)算

(1)本項(xiàng)目樁間擋土板置于懸臂樁后用于支擋大堤，擋土板結(jié)構(gòu)計(jì)算需按全部側(cè)向土壓力作用的簡(jiǎn)支梁方式進(jìn)行。

(2)樁后擋土板搭在樁的翼緣板上時(shí)，可按僅承受樁間土體卸荷拱內(nèi)部分側(cè)向土壓力作用的簡(jiǎn)支梁進(jìn)行計(jì)算，由于該土壓力比庫倫土壓力顯著減小，內(nèi)力計(jì)算按照不小于1.5 安全系數(shù)。

(3)本項(xiàng)目擋土板分類不多，按2～5m 一級(jí)，取最下端擋土板對(duì)應(yīng)土壓力按均布荷載計(jì)算。

5 施工要點(diǎn)

(1)樁板式擋墻一般先挖樁，再施工擋土板，本項(xiàng)目沿江施工，因此先在臨江水中打設(shè)鋼護(hù)桶，然后一并施工樁體與樁后擋土板。

(2)施工前應(yīng)核對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況、實(shí)際開挖情況是否與設(shè)計(jì)要求相符，尤其對(duì)于大堤穩(wěn)定充分注意，施工開挖精細(xì)化作業(yè)。

(3)懸臂樁宜隔樁開挖，按設(shè)計(jì)要求做好混凝土護(hù)壁，應(yīng)在上一節(jié)護(hù)壁混凝土終凝后才能進(jìn)行下部樁基的開挖。

(4)遇到松軟、破碎時(shí)，應(yīng)在護(hù)壁內(nèi)順滑動(dòng)方向設(shè)置臨時(shí)橫向支撐并做好觀測(cè)。

(5)樁孔爆破應(yīng)采用淺眼爆破法，嚴(yán)格控制炸藥用量，并注意通風(fēng)。

(6)樁身混凝土必須連續(xù)澆灌，以免形成施工縫。

(7)樁身及擋土板的設(shè)計(jì)一般不考慮大型機(jī)械荷載的施壓，故樁板后一定范圍內(nèi)不得使用大型機(jī)械填筑。

6 動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)

在實(shí)際工程中由于地形地質(zhì)復(fù)雜多變，地質(zhì)勘察報(bào)告可能會(huì)與實(shí)際地質(zhì)情況不符甚至差距較大，故規(guī)范明確提出設(shè)計(jì)宜采用動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)法。對(duì)地質(zhì)情況復(fù)雜的一級(jí)邊坡，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合邊坡地質(zhì)勘察報(bào)告，因地制宜，做好邊坡設(shè)計(jì)方案比選，提請(qǐng)業(yè)主及相關(guān)專家評(píng)審，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行邊坡?lián)鯄Φ脑O(shè)計(jì)。在施工開挖中應(yīng)補(bǔ)充進(jìn)行必要的施工勘察，核對(duì)原地質(zhì)勘察結(jié)論，設(shè)計(jì)人員應(yīng)及時(shí)掌握施工開挖揭示的真實(shí)地質(zhì)狀況、施工情況及變形監(jiān)測(cè)等信息，及時(shí)對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行校核、修改和補(bǔ)充。

7 結(jié)論

結(jié)合柳州市濱江東路沿江道路工程的分析，最終采用樁板式擋墻方案是合理的，既能滿足沿江道路親水功能，又能保證柳江防洪大堤安全穩(wěn)定要求，但施工存在一定難度，需重視動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)以確保工程實(shí)施的安全可靠。

［1］《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10025-2006 J127-2006)中國(guó)鐵道出版社，2009 年.北京.