公路樁板式結構和單錨柔性板樁墻相結合施工技術研究

劉英 申鐵軍

收稿日期：2023-10-25

作者簡介：劉英（1980—），男，本科，工程師，從事公路建設管理工作。

通信作者：申鐵軍（1980—），男，本科，正高級工程師，研究方向：防護工程。

摘要 鑒于樁板式結構和單錨柔性板樁墻相結合施工工藝在強震區黃土邊坡中路基拓寬及邊坡防護中的首次應用，文章從樁基布設、板樁連接、工藝優化、施工安全、質量控制等方面展開論述。研究表明，黃土地區公路拓寬樁板式路基+柔性板樁墻施工技術將樁板式結構和單錨柔性板樁墻相結合，可減小拓寬路基引起的沉降差。

關鍵詞 樁板式結構；柔性板樁墻；技術研究

中圖分類號 U417.1文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）01-0086-03

0 引言

隨著黃土地區城鎮化水平的提高，城鎮道路及高速公路交通流量趨于飽和，目前，一般通過拓寬舊路路基來適應交通量逐漸上升的需求，而新舊路基之間的差異沉降問題備受工程界關注。同時，拓寬側填（刷）坡形成的高陡黃土邊坡往往需要在原位進行支護錨固，邊坡穩定性問題同樣突出。

1 樁板式結構與單錨柔性板樁墻

1.1 樁板式結構

樁板式結構作為一種軟弱地基的處理方法在實際施工中有一定的弊端，采用樁板路基結構雖可避免放坡開挖（填筑），但因此形成的高陡邊坡仍需在原位進行支護錨固。一般的支護方法是使用錨碇板，依靠土體與錨碇板接觸面上的側向承載力來維持結構的平衡，但用于地震作用下濕陷性黃土邊坡支護的效果欠佳。

1.2 單錨柔性板樁墻

單錨柔性板樁墻作為碼頭工程常用的防護結構，能夠在地震荷載作用下維持相當程度的邊坡穩定性，因此強震區黃土可保證邊坡穩定。適用于強震區黃土地區的路基拓寬及邊坡防護，單錨柔性板樁墻單級控制高度6～

8 m。

2 技術優勢分析

2.1 樁板式結構的技術優勢

樁板式結構上部鋼筋混凝土強度高、剛度大；下部樁基由于穿過軟弱土層而深入穩定地層，控制沉降變形效果良好。

2.2 單錨柔性板樁墻的技術優勢

單錨柔性板樁墻結構由板樁墻、拉桿和錨碇結構組成，通過拉桿連接板樁墻與錨碇結構形成位移限制，通過充分發揮錨碇結構的承載能力來抗爭作用于板樁墻上的水土壓力。板樁墻對于地基承載力要求不高，自身受地震荷載作用影響小，比較適宜應用于強震區黃土邊坡防護工程中。此外，可根據黃土濕陷性等級、填方高度及預計工后沉降量大小來選擇拉桿的形式（柔性錨索或剛性螺紋鋼），從而避免沉降過大造成的拉桿斷裂、柔性板樁墻還可與排水設施（包括排水溝、截水溝、急流槽等）聯合作用，有效提高邊坡的牢固性與抗滲性，顯著提高了強震區黃土邊坡的整體穩定性[1-3]。

2.3 樁板式結構和單錨柔性板樁墻相結合的技術優勢

單錨板樁墻結構具有圬工體積小、構件輕、可以預制、便于機械化施工等特點，能適用于承載能力較低的地基，同時結構簡單、材料用量少、造價便宜。主要構件可在預制廠預制，施工方便、速度快，對復雜地質條件適應性強。可先打板樁后挖港池，減少挖填土方量，在多數地質條件下單錨板樁墻使用都不受限制。板樁路基和單錨板樁墻結構相結合后，能夠大幅提升邊坡上路面的抗震作用，并且能夠減少板樁路基下排樁的數量，在特殊黃土邊坡上可以穩固邊坡，封堵地下水，防止黃土濕陷，具有較強的經濟效益和地域效益。

3 技術原理分析

3.1 抗震作用

震后板樁墻結構基本完好無變化，板樁墻整體結構受地震影響小。此外，通過板樁墻自身的柔性特征，對于不同烈度的地震荷載作用具有一定的分散緩沖作用，因此柔性板樁墻使得土體的抗震作用得到很大提升。板樁路基在邊坡上使用時，下部樁類似于抗滑樁，它的作用是可以有效抵抗水平地震產生的荷載。

3.2 抗滑作用

通過加固板樁墻周邊的巖土體，提高巖土體之間的側向抗力，并通過與相應排水設施的聯合作用，使得板樁墻與板樁墻之間的巖土體黏聚形成一個擴散的復合體，從而改善黃土邊坡的整體抗滑性能。同時下部樁也加固樁周和樁間的巖土體，提高邊坡的側向抗力。

4 技術的創新性與先進性

4.1 技術的創新性

在黃土地區強震區將柔性板樁墻與板樁路基結構相互連接，作為復合防護結構體系，充分發揮了板樁墻良好的延展性與板樁路基結構的強剛度特點。兩者組成的體系橫向抗力好，在穩定上部邊坡的同時，可有效控制路基拓寬引起的差異沉降。

4.2 技術的先進性

（1）柔性板樁墻與排水設施（包括排水溝、截水溝、急流槽等）聯合作用，有效提高邊坡的牢固性與抗滲性。同時，樁板墻作為柔性結構，在地震作用下不易破壞，具有良好的變形能力。

（2）柔性板樁墻與板樁路基之間通過預埋鋼筋、后期植筋等方式連接形成整體后澆筑，使板樁墻和板樁路基完整結合，顯著提高了強震區黃土邊坡的復合防護結構體系整體穩定性。

5 技術特點

5.1 構造簡單

樁板式路基結構三部分組成內容分別樁基礎、路基的土體、鋼筋混凝土承載板。柔性板樁墻則由柔性薄板、拉桿、錨碇組成。兩者無須其他特別材料及結構。

5.2 施工方便且安全性強

樁板式路基結構的鋼筋混凝土承載板強度高、剛度大，施工主要使用潛孔鉆、注漿機等小型施工設備，對鄰近構造物、邊坡不利影響較小，具有較好的施工穩定性。柔性板樁墻的混凝土模板為預制場預制，可與其他工作并行施工，減少施工工期，降低施工風險。

5.3 經濟性好

柔性板樁墻材料用量少、獲取便捷、造價低廉。

5.4 簡潔美觀

板樁墻所需建筑面積較小，結構簡單，墻體簡潔小巧，對環境的破壞性也小，路基支護穩定與沿線自然景觀相協調，整體美觀大方。

6 工程實例分析

某項目施工段落總計92.99 km，途經長治、臨汾兩個地區中的沁縣、沁源縣、古縣、霍州市四個縣區，共包括橋梁43座/13 685延長米，隧道14座/35 686延長米，路基長度共計43 620 m（分為58段），整體橋隧比例為53.1%。由于該段路面工程施工路線長、構造物密集，橋隧占比大，特別是沁源縣、古縣和霍州市三縣市65.3 km的施工范圍內的橋隧比例更是達到了66.4%，且三座特長隧道（K85+835潘家山隧道/4 607 m、K107+765候神嶺2號隧道/4 530 m、K139+240太岳山隧道/11 160 m）在路線范圍內不連續分布，其中潘家山隧道預計貫通時間為2023年1月，候神嶺2號隧道預計貫通時間為2023年7月，太岳山隧道預計貫通時間為2024年年底，造成路面工程的場站布置受制約因素較多，雖然有部分場站盡可能利用原有路基單位的場站進行改擴建，但總體臨建費用還是較其他項目有所增大，且根據黎霍公司總體安排部署，要求我分部沿線建設水穩拌和站5座以及瀝青拌和站2座，以保證路面工程按照合同工期全部完成施工任務。結合現場實際施工情況，本著“能利用不新建”原則進行便道規劃，經前期初步勘察，該項目共需要設置便道5條，其中新建便道1條（442 m），利用道路4條（8 045 m）。見表1～3。

7 結語

綜上所述，得出以下結論：

（1）板樁墻與樁板結構相互連接作為復合防護結構體系具有橫向抗力好、控制變形效果佳、抗震性能優越的優勢。

（2）按某項目巖土工程計算，該技術相比傳統技術功效提高了2.3倍，節約工期約25 d，保障了黃土邊坡的穩定及后續工作順利實施，節約了后期成本約230萬元。該施工方法既可減小拓寬路基引起的沉降差，又可保證邊坡穩定，保障了施工安全，具有較大的推廣應用必要。

參考文獻

[1]何乃武， 孫光吉， 武鵬， 等. 一種自饋式邊坡支護結構及預警裝置：CN218

204452U[P]. 2023-01-03.

[2]何乃武， 孫光吉， 武鵬， 等. 一種強震區黃土路基智能化樁-板復合柔性防護結構及其施工方法：CN

116556125A[P]. 2023-08-08.

[3]武鵬， 何乃武， 俞永華， 等. 一種強震區微型樁組合結構：CN116607546A[P]. 2023-08-18.