新型支擋結構適用性探討

李曙光 隋孝民

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300142)

新型支擋結構適用性探討

李曙光 隋孝民

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300142)

結合實例，介紹幾種新型支擋結構，分析其收坡效果及適用性，說明設計要點。

鐵路 路基 新型支擋結構 適用性 收坡

隨著鐵路的大規模修建，鐵路用地日趨增加，為節約用地，尤其是土地資源較為寶貴的地段，需要考慮增設支擋結構以減少路基占地。同時，為避免拆遷路基沿線既有建筑，設置支擋結構回收邊坡也是必要的。為了避免陡坡路塹地段產生高大邊坡，增加邊坡的穩定性，也應該設計支擋結構。鋼筋混凝土懸臂式及扶壁式擋土墻、排樁擋土墻、樁板式擋土墻、U形槽封閉式結構、樁基托梁擋土墻作為新型支擋結構，越來越多地應用于工程建設。結合工程實例，分析以上新型支擋結構適用性和優缺點。

1 常用的路基支擋結構

1.1 鋼筋混凝土懸臂式或扶壁式擋土墻

鋼筋混凝土擋土墻根據墻高及承受土壓力大小可采用懸臂式擋土墻及扶壁式擋土墻。

懸臂式擋土墻是目前路基填方段擋土墻使用較多的結構。考慮受力特點，當擋土墻高度超過6 m時，宜在面板與踵板間設置扶壁式肋板，即為扶壁式擋土墻。由于肋板的存在，為保證肋板周圍填料的壓實標準，路基填筑施工工藝要求較高(如圖1，圖2)。

圖1 懸臂式擋土墻橫斷面

圖2 扶壁式擋土墻橫斷面(單位：m)

鋼筋混凝土擋土墻的設置避免了坡腳侵占溝渠、鐵塔、既有或規劃的道路及房屋等。高速鐵路車站站臺區設置自動扶梯及人行梯道時，設置此類擋土墻也能很好地互相配合。

該類擋土墻收坡效果較好，截面較小，整潔美觀，宜在石料缺乏、地基承載力較低的路堤地段采用。由于其本身采用鋼筋混凝土材料，造價較高，埋深應滿足要求。且由于墻趾的存在，基坑開挖時對施工空間要求較大，可采用臨時支擋結構對基坑進行防護，以減少占地寬度。

1.2 U形槽封閉式結構

主要用于地下水位高、地層滲透系數高的隧道與地面線之間的過渡段以及平改立工程的挖方段落，避免受地下水或外側地表水影響，且占地較少。當填方段時，兩側需設置支擋收坡且路基面不寬時，也可采用U形槽內填筑路基的方式代替兩側設置擋土墻，對于路肩高程不滿足洪水位要求或外側存在浸水的情況下，采用U形槽封閉式結構通過也是一種可以有效抗沖刷增加穩定性的結構結構(如圖3)。

圖3 封閉式路塹橫斷面

U形槽結構設計應進行：抗浮檢算，邊墻及底板的內力、配筋以及裂縫寬度檢算，松軟土地段地基承載力檢算。軌道結構形式為整體道床時，沉降要求較高，軟土及松軟土地基應進行地基沉降計算，墻身防滲水及結構縫的防水結構也是結構設計的重點。

基坑開挖應注意地下水引排或截流，根據周圍情況選用降水結構或基坑外側設置止水帷幕、坑內管井降水結構。基坑開挖可根據周圍情況采用放坡方式，當不具備臨時放坡條件時還應設計臨時防護結構，如土釘墻、鋼板樁、SMW法、灌注樁等。為了有效控制變形，基坑內可以設置支撐。

U形槽豎向變形較小，滿足無砟軌道橋頭路基過渡段要求，對于地基條件不是很好的地段，也能較好地實現沉降控制。

1.3 排樁墻、樁板式擋土墻

排樁樁身采用鉆孔或挖孔成樁，采用鋼筋混凝土材料，一般可做為臨時性支擋，也可以根據要求做為永久性支擋。樁長及布置可根據地層條件選擇采用K法或m法進行檢算。當樁體懸臂段較長、位移檢算無法通過時，可采用樁身懸臂段增加錨桿(索)或采用雙排樁結構(如圖4)。

圖4 排樁擋土墻橫斷面

排樁擋土墻收坡效果明顯，在既有線路堤、路塹段均有應用，尤其是在沉降敏感性建筑物或既有線附近設置路堤或路塹且存在較大高差時，為減少對既有線運營干擾，可優先采用。排樁擋土墻混凝土結構圬工量較大，造價較高。

樁板式擋土墻在錨固樁間掛鋼筋混凝土板減少了樁體的數量。可與排樁擋土墻進行經濟比較，選擇經濟合理結構(如圖5)。

圖5 樁板式擋土墻橫斷面

該結構收坡效果好，較為整潔、美觀，樁間板前可設置綠色平臺，種植上爬或下垂植物，增加綠色防護。錨固樁尺寸較大，對于路塹地段，樁間掛板需要開挖出施工空間，需要臨時占地，混凝土結構圬工量較大，造價較高。

1.4 樁基托梁擋土墻

對于地表土層較差且較厚的地段，采用重力式擋土墻或懸臂式、扶壁式擋土墻時，基底承載力不足；對于地面陡峻地段，擋土墻墻趾埋深及墻趾距離地面的水平距離不易滿足；直接采用排樁、樁板式擋土墻時造價較高，或樁身懸臂段位移、彎矩較大時，可設計樁基托梁擋土墻。樁頂擋土墻可以是重力式擋土墻，也可以是懸臂式或扶壁式擋土墻。

樁基擋土墻應根據路基荷載先進行樁頂擋土墻穩定性檢算，確定擋土墻尺寸及內力，進而檢算擋土墻下部樁體承載力及內力，確定樁身長度及合理配筋(如圖6、圖7)。

圖6 樁基托梁擋土墻橫斷面(重力式擋土墻)

圖7 樁基托梁擋土墻橫斷面(懸臂式擋土墻)

樁基托梁擋土墻的運用有效地解決了斜坡地段墻趾距離地面的水平距離不足以及松軟土地段擋土墻基底承載力不足的情況，降低了墻身高度，這在地基較軟、擋土墻要求較高情況下是比較有效的支擋結構。

2 排樁收坡效果舉例

2.1 錨索排樁擋土墻(實例1)

某鐵路旁邊進行基坑開挖建設，基坑底寬37 m，長80 m，基坑最大深度12.7 m，基底距離正在運營的鐵路橋墩14.8 m。地層自上而下依次為：素填土，厚2.52 m，全風化頁巖，厚0.5 m，強風化頁巖，厚4.2 m，以下為中風化頁巖。

方案研究及確定：如果采用放坡開挖，中風化頁巖厚度范圍內坡率取1∶0.5，強、全風化頁巖厚度范圍內坡率取1∶1，素填土厚度范圍內坡率取1∶2，于土石分界處設平臺，邊坡占地寬度19.2 m，為基坑內用地的52%，塹頂已侵入橋梁墩臺范圍，方案不可行。如果采用排樁擋土墻支擋，為避免單排樁位移較大，減小對正在運營的鐵路橋墩產生位移影響，在排樁的懸臂段設置錨索，使支擋結構穩定性滿足要求，橋墩處地面位移亦在可控范圍內，此方案邊坡及支擋結構占地寬度3.6 m，為基坑內用地的10%，墻頂距離橋墩13.3 m，該方案在達到收坡效果的同時，減少了占用基坑用地，確保了鐵路運營的安全(如圖8)。

圖8 錨索排樁擋土墻橫斷面

2.2 雙排樁擋土墻(實例2)

某鐵路旁邊進行基坑開挖建設，基坑底寬35 m，長120 m，最大基坑深度9.3 m，基底距離鐵路橋墩8.7 m。地層自上而下依次為：雜填土6.9 m，主要由碎石、黏性土及建筑垃圾等組成，以下為中風化泥灰巖。

方案研究及確定：如果采用坡率法放坡開挖，中風化泥灰巖厚度范圍內坡率取1∶0.5，雜填土厚度范圍內坡率取1∶1.5，并與土石分界處設分級平臺，占地寬度13.9 m，為基坑內用地的40%，塹頂已侵入橋墩范圍，方案不可行。如果采用排樁支擋，為避免單排樁位移較大，減小對正在運營的鐵路橋墩處地面產生位移影響，設置雙排樁支擋結構，樁徑1.2 m，前排樁間距1.8 m，后排樁間距3.6 m，樁頂設置冠梁，支護結構穩定性滿足要求，橋墩處地面位移亦在可控范圍內，此方案支擋結構占地寬度6.2 m，為基坑內用地的18%，結構外側距離橋墩3.5 m。該方案既節約了基坑用地，又確保了鐵路橋梁的運營安全(如圖9)。

圖9 雙排樁擋土墻橫斷面(單位：mm)

3 結束語

對于本文所述的新型支擋結構，一般填方地段設置高度不高于6 m擋土墻時多采用懸臂式擋土墻，較高時可采用扶壁式擋土墻，但不宜高于8 m；當需要設置更高擋土墻時或采用懸臂式、扶壁式擋土墻占地寬度不滿足用地時，可采用排樁擋土墻或樁板式擋土墻，二者通過比較選擇方案；當兩側均需設置支擋結構且路基面寬度不大、地基條件不好時可采用U形槽封閉式結構。挖方地段，可考慮排樁擋土墻、樁板式擋土墻，當樁身位移、受力不宜控制時，可在樁身懸臂段增加錨索以限制樁身位移、優化受力狀態，也可以采用雙排樁方案，可以更好地控制樁身位移及受力，可通過經濟比較進行方案確定。當擋土墻基底為陡坡或地層條件不好的情況下可采用樁基托梁方案，存在地下水且不宜進行區域降水的情況下，可采用U形槽封閉式結構。

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[3] 李海光，等.新型支擋結構設計與工程實例[M].北京：人民交通出版社，2010

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[10]JGJ 94—2008建筑樁基技術規范[S]

ApplicabilityoftheNewRetainingStructures

LI Shu-guang SUI Xiao-min

2014-07-10

李曙光(1984—)，男，2009年3月畢業于西南交通大學巖土工程專業，工程師。

1672-7479(2014)05-0063-03

U231.1+52.2

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