懸臂墻樁基計算分析

【摘要】通過實際工程案例，介紹受水平力控制的樁基擋墻的工程特性及計算方法。

【關鍵詞】懸臂墻 樁基 “m”法 樁基計算

1、工程概況

江西鷹潭潤德“天鵝灣”小區位于鷹潭市月湖區白露河右岸，由9棟高層組成，占地面積3.5萬m2，靠河側現狀地面高程27.50m，白露河20年一遇洪水位33.00m，小區設計地面高程33.60m，在設有地下室建筑區域可通過地下室外墻兼做防洪墻擋水，在未設有地下室區域需設置防洪墻，既擋水又擋土。受住宅建筑布置場地限制，建筑基礎邊線與用地紅線僅距離3.5m，需要在3.5m范圍內設置7.0m高的防洪墻，保證小區安全。

根據地勘報告，墻址處位于河道出露的第四紀全新統沖積層區域，場區覆蓋層由第四系全新統素填土[Q4ml]、沖洪積成因的細砂[Q4al+pl]、礫砂[Q4al+pl]組成。第①層素填土[Q4ml]：成份主要為粘粉土、少量砂巖塊石等組成。為人工堆填而成，層頂高程27.50m，層厚2.0m，承載力特征值建議值為80KPa，與砼摩擦系數0.30。第②層細砂[Q4al+pl]：黃褐、灰褐色，含少量粘土、小礫石，層頂高程25.5m，層厚3.0m，承載力特征值建議值為100KPa，與砼摩擦系數0.30。第③層礫砂[Q4al+pl]：黃褐、灰白色，主要由小圓礫及中粗砂粒組成，層頂高程22.50m，層厚1.5m，承載力特征值建議值為170KPa。第④層強風化砂巖[K2]：紅褐、黃褐色，由石英、長石碎屑經泥鐵質膠結而成，砂狀結構，塊狀構造，層頂高程21.00m，層厚1.0m，承載力特征值建議值為400KPa。第⑤層中風化砂巖[K2]：紅褐色，由長石、石英碎屑經泥鐵質膠結形成，巖性較硬，屬軟巖，巖體完整程度為較完整，層頂高程20.00m，勘察未揭穿該層，揭露厚度7.40～3.10m，承載力特征值建議值為1700KPa。

2、懸臂墻布置

白露河防洪標準為20年一遇，防洪墻工程等別為Ⅳ等，防洪墻擬采用C25鋼筋砼結構，懸臂式擋墻墻高7.0m，坐落在素填土上，墻頂寬0.4m，立板厚度為0.4～0.695m，墻前坡度為1：0.05，直墻墻底基礎埋深0.8m，前趾底板寬度1.2m，厚度0.7m，后趾底板由于受條件限制，取最大寬度3.0m，底板厚度為0.7m。經計算在完建情況下地基平均應力109KPa>80KPa，抗滑穩定系數1.02<1.2，均不滿足規范要求；在外河設計水位驟降1m情況下地基平均應力77KPa<80KPa，抗滑穩定系數0.82<1.05，抗滑穩定不滿足規范要求。由上可知懸臂墻底板受場地限制不能加長，導致其抗滑穩定系數在各種工況下均不能滿足規范要求，需要進行基礎處理。

樁基礎與復合地基相比，樁基礎不僅能夠提供較高的豎向地基承載力，也能提供前者不具備的水平承載力，采用支擋體系的擋土墻與樁基礎結合，將使擋土墻適用范圍進一步擴大。

樁基通過懸臂墻底板（承臺）結合在一起，懸臂墻承受的水平力、垂直力、彎矩由樁基承擔。

3、懸臂墻計算

樁基擋墻的計算主要有兩個位置：一為立板底部的豎向力、水平力及彎矩，二為承臺底中心（樁頂）的豎向力、水平力及彎矩。前者是計算立板的配筋、裂縫寬度、強度及墻頂的位移，后者是計算承臺的強度、配筋和樁基的長度、根數、排布形式及樁頂位移、樁身配筋。

設計工況采用完建時期作為控制條件，設計參數：懸臂墻單節長15.0m，回填料為透水砂性土料，水上φ值30°，水下φ值30°，凝聚力C=0；墻底與素填土層摩擦系數f=0.30；回填砂性土濕容重γ1=19.0KN/m3，浮容重γ2=9.0KN/m3。C25砼容重γ=25.0KN/m3，墻頂填土破裂面范圍內附加荷載：人群荷載q=3.0KN/m2。土壓力計算采用《水工擋土墻設計規范》（SL379-2007）附錄A（A.0.1-1、A.0.1-4）公式進行計算。

經計算立板底部承受的水平力H=1883KN，垂直力P=6574KN，彎矩M=1544KN·M，樁頂承受的水平力H=2325KN，垂直力P=7943KN，彎矩M=3023KN·M。

立板配筋計算按固定在底板上的受彎構件計算，采用《水工擋土墻設計規范》（SL379-2007）附錄C公式進行計算。

4、樁基設計與計算

4.1 樁基基本參數

樁基采用嵌巖樁，樁徑0.8m，樁長9.0m，嵌入中風化基巖2.4m，樁身砼為C30結構，砼彈性模量Ec=3×107KN/m2，地基土比例系數m=20000KN/m4，采用“m”法進行樁基計算。

樁頂承受水平力較大，因此樁基由水平力控制，群樁基礎水平承載力需滿足：

—樁頂允許水平位移，取10mm，—樁頂水平位移系數，根據樁基設計規范表5.7.2取2.441，—樁在土中的變形系數

5結論

本文較為詳細地介紹了在設計中以水平力為控制的樁基擋墻計算分析的過程，其計算方法主要參照《公路橋涵地基與基礎設計規范》（JGTD63—2007）。

參考文獻：

[1]《公路橋涵地基與基礎設計規范》（JGTD63—2007）

[2]《建筑樁基設計規范》（JGJ94-2008）

作者簡介：張和平（1980-），男，大學本科，工程師。