樁板擋墻在河道邊坡支護中的應用

朱志遠

【摘要】樁板擋墻不受一般擋土墻高度限制，其占用場地小、施工簡便，在用地緊缺的城市河道治理中河岸支護具有廣泛的應用前景。本文通過分析某河道樁板擋墻工程，對樁板擋墻在河道支護設計中遇到的土壓力計算、側向容許變形位移等問題進行論述，可供類似工程參考。

【關鍵詞】樁板擋墻；嵌固深度；彈性支點法；土壓力；側向變形位移

1、前言

在河道整治中往往需要在極其狹窄的場地或密集的建筑群中設置擋土墻，在施工場地受限制的情況下，采用板樁擋墻，無疑是一種不錯的選擇。本文將通過工程實例闡述有關樁板擋墻的的特點及計算方法問題。

2、樁板擋墻支護結構計算

樁板擋墻根據其受力不同分成3種類型：懸臂式樁板擋墻，錨拉式樁板擋墻（分單支點、多支點），內支撐式樁板擋墻（分單支點、多支點）。樁板擋墻的受力、變形分析，可采用彈性支點法進行分析。

2.1 彈性支點法

彈性支點法是將把樁板擋墻分段按平面問題計算，如圖1所示，此時樁板擋墻豎向計算視為彈性地基梁。其荷載計算寬度可取樁的中心距，大小為基坑外側水平荷載標準值。樁板擋墻插入土中的坑內側視為彈性地基，則樁板擋墻的基本繞曲線方程為：

對以上兩公式進行數學求解，并考慮各邊界條件后，可得出樁板擋墻各點的受力變形值。

2.2 嵌固深度計算

樁板擋墻嵌固深度受抗傾覆、抗滑移、抗隆起及整體穩定性多方面控制。樁板擋墻灌注樁在極限狀態下要求嵌固深度大小依次是抗傾覆、抗滑移、整體穩定、抗隆起。故可以采用抗傾覆穩定來確定樁的嵌固深度。

3、工程應用實例

3.1 工程概況

某河道整治工程右岸樁號Y0+067.02～Y0+112.02段河岸靠近橋墩，最近距離僅3.4m，無法采用常規式擋土墻結構護岸，只能采用樁板擋墻結構護岸。地層從上至下分別為素填土、中砂、粉質粘土、淤泥質粉質粘土、粉質粘土、中風化細砂巖。素填土：主要成分為碎石和粉質粘土，黃褐色、紅褐色，松散，厚度為3.4m；中砂：黃褐色，松散，級配良好，厚度為2.3m；粉質粘土：黃褐色，可塑，厚度2.6m；淤泥質粉質粘土：灰黑色，流朔，具有腥臭味，厚度3.5m；粉質粘土：黃褐色，可塑，厚度為6.3m；中風化細砂巖：黃褐色，砂狀、層狀結構，巖芯較完整。

3.2 工程措施

樁板擋墻由灌注樁、冠梁、樁間混凝土及樁前現澆面板構成。灌注樁采用C30鋼筋混凝土沖孔灌注樁，樁徑1.5m，間距1.8m，樁懸臂高度8.94m，樁總長23.04m。樁頂設C25鋼筋混凝土冠梁，高1.0m，寬1.7m。為控制灌注樁側向變形，樁頂設錨拉，并對設計河底高程以下土體采用水泥攪拌樁進行加固，加固寬度為10m，加固深度為11m。

4、問題與探討

4.1 變形預測及控制措施

樁板擋墻的變形計算宜采用彈性支點法，土層的水平抗力系數的比例系數m值應按水平荷載試驗及地區經驗取值，缺少試驗和經驗時，可按《建筑基坑支護規程》的經驗公式計算：，基坑底處的水平位移量可取10mm。分別為土的粘聚力、內摩擦角。

樁板擋墻側向變形控制主要應考慮兩個位置，即樁頂及樁入土點。樁入土點側向變形一般不大于10mm。樁頂側向變形主要考慮過大變形對上部建筑物的影響，一級基坑樁頂部最大水平位移控制值取0.002h（h為基坑深度）與30mm的較小值。當地基土為軟土地基時，變形引起的破壞往往是設計的決定因素，應采取措施控制變形，為減少樁板擋墻的位移及變形，主要有以下的一些措施：

（1）可采用加固被動區土體的方法，對軟土地基，加固被動區的土體是比較有效的方法，一般可采用水泥攪拌樁進行加固，加固后土體的m值宜根據地區經驗確定。加固區的寬度也與變形有較大的關系，常用的加固區寬高比宜為1：1。

（2）地面超載對支護結構變形影響很大，應盡量防止地面超載。

（3）在樁板擋墻墻身設置錨拉，來減少側向變形。

4.2 土壓力計算適用方法

本工程為河道邊坡支護工程，土壓力計算可采用朗肯土壓力理論。對于坡頂有重要建筑物的邊坡工程，應根據變形要求確定是否對土壓力進行修正。對地下水位以下的粘性土、粘質粉土，土的抗剪強度指標采用三軸固結不排水抗剪強度指標；對地下水位以上的砂質粉土、砂土、碎石土，土的抗剪強度指標應采用有效應力強度指標。地下水位以下的粘性土、粘質粉土，應采用土壓力、水壓力合算方法計算。地下水位以下的砂質粉土、砂土和碎石土應采用土壓力、水壓力分算方法計算。

4.3 工程實例支護結構變形、內力及配筋

樁板擋墻側向容許變形量除須考慮結構破壞、墻后土體失穩等因素外，主要還應考慮過大變形對墻頂建筑物的影響。通過工程實例計算出板樁擋墻頂位移為11.16mm小于0.002×8940=17.88mm，樁入土點位移為6.12mm小于10mm，滿足樁位移限制要求。樁內力位移包絡圖詳見圖2。樁沿周邊均勻配置縱向鋼筋，鋼筋級別為HRB400，主筋采用39Φ18，螺旋式箍筋采用Φ10@150mm，每個2m設一道Φ16的加強箍筋。樁頂冠梁按構造配筋，并設置錨桿一道，錨桿級別為HRB400，采用2Φ25。

5、結語

通過結合某河道邊坡采用樁板擋墻支護結構的設計，闡述了樁板擋墻的適用計算方法。對于軟土地基，應特別注意變形的驗算，如變形對周邊的環境構成較大威脅，宜采用水泥攪拌樁加固基坑內土體來控制樁位變形或在樁板擋墻身設置錨拉。在設計時對穩定性計算，土壓力的計算，支護結構的變形驗算等問題應仔細分析。對于在施工場地受限制的情況下，可優先采用樁板擋墻進行河岸支護。

參考文獻：

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