樁基承臺擋墻在道路拓寬工程中的應用

葉琪

（福州市勘測院，福建 福州350108）

0 引言

隨著城市建設的不斷推進，大量的建設項目應運而生，為了適應各項工程在不同地形、地質等條件下的支護要求，支擋結構也出現了多種多樣的形式，從早期簡單的重力式擋土墻發展為抗滑樁、錨（桿）索、加筋土墻及其組合等多種結構形式[1]。在實際工程中，為了增大承臺的抗剪能力及充分利用土體自重節約混凝土用量，樁基承臺上部擋墻形式常常采用扶壁式擋土墻，且考慮到雙排樁的門式剛架作用可以很好地抵抗水平力。在地基土軟弱的地區，樁基礎形式多采用雙排樁。本文以雙排樁基承臺扶壁式擋土墻為例進行介紹。

1 工程案例

1.1 工程概況

某國道現狀為填方路堤，雙向四車道，已通車多年。路堤填料主要為碎石、塊石，路堤邊坡坡率為1∶1.10。為了滿足日益增長的交通通行量需求，擬對該道路進行拓寬改造，拓寬后道路臨空側將形成一道最大高度約為8.4m的填方邊坡，由于用地條件的限制，邊坡擬采用近乎直立的支護方案。

1.2 工程地質與水文地質條件

1.2.1 工程地質條件

根據地質勘察資料，場地內地層主要由填石、淤泥、中風化花崗巖組成，各地層概況如下：

（1）填石。雜色，主要由拋石、碎石堆填，粒徑變化范圍以5～30cm為主，硬質含量＞60%，充填有泥、砂等，堆填時間超過10年。該層粒徑變化較大，均勻性差，具有一定承載力，工程性質尚可。地基承載力基本容許值為150kPa。

（2）淤泥。灰黑色，飽和，流塑狀態；含腐殖質，有腥臭味，夾薄層砂，屬高壓縮性軟弱土層。該層承載力很低，工程性質很差。地基承載力基本容許值為50kPa。

（3）中風化花崗巖。灰白，較硬，濕，含云母片、長石及石英，巖芯鉆方可鉆進。原巖結構部分破壞，風化裂隙發育，主要被鐵錳質風化產物充填。巖石堅硬程度屬較硬－堅硬巖，巖體完整程度屬較破碎－較完整，巖體基本質量等級屬Ⅱ～Ⅳ類。該層承載力很高，工程性質很好，是良好的樁基持力層。

各巖土層物理力學性質見表1。

表1 各巖土層物理力學性質

1.2.2 水文地質條件

場地未見地表水。

場地地下水類型主要為賦存于填石層的潛水，地下水主要受大氣降水和地表徑流下滲影響。勘察期間地下水位埋深1.70～4.0m之間。

1.3 支護方案選用分析

由于用地條件的限制，支護方案以少占地的結構形式為宜，這樣便排除了放坡的方案，剩下可供比選的方案主要為樁錨、雙排樁和擋墻。若采用樁錨的方案，則錨索需要穿透深厚淤泥層，錨入基巖中，這樣一來，錨索長度過長，施工困難，淤泥層由于新填土的壓重繼續固結沉降給錨索帶來次生拉力，導致錨索受力過大甚至破壞；若采用雙排樁的支護方案，懸臂高度最大將達到8.4m，樁頂將產生過大的變形，不利于抗滑樁的正常使用；若采用擋土墻的支護方案，由于用地條件限制，基礎尺寸較小，基底在彎矩的作用下將產生較大荷載，超出填石層的承載力，且下臥淤泥層也不足以提供足夠的承載力，為了滿足地基承載力的要求，可選擇地基處理或者樁基礎的方案，根據地質資料，淤泥層穿透之后便為基巖，地基處理樁只能選擇支撐于基巖上的剛性樁，該剛性樁豎向幾乎沒有位移，難以與樁間土協調變形形成復合地基，故基礎方案以樁基礎為宜。

所以，本工程支護方案擬選用“樁基礎-承臺-擋土墻”的結構形式。

2 工程設計的難點重點

2.1 豎向地基承載力

根據1.3節所述，支護方案采用樁基礎方式，將擋墻自重及墻后土壓力的豎向分力傳遞至基巖中，支撐于硬質巖石上的樁基豎向承載力主要由樁身強度控制。

2.2 樁基水平承載力

該支護結構水平承載力主要由樁基礎提供，為了增大樁基的水平承載力，可采用雙排樁的布樁方案，將樁基和承臺處理為剛性連接，形成門式剛架，可大大提高樁基水平承載力。

2.3 承臺抗剪、抗沖切承載力

采用雙排樁-承臺-擋墻的支護結構，應考慮前后排樁對承臺的剪切、沖切作用，當擋墻采用扶壁式擋墻時，為了讓承臺滿足抗剪切和抗沖切的要求，前排樁一般設置于墻面板底部，后排樁設置于扶壁底部，讓扶壁也參與承臺的抗剪、抗沖切，可以有效地優化承臺的高度。

2.4 新舊路堤的不均勻沉降

舊路堤已運營多年，沉降變形基本已經完成，新建路堤填土范圍主要為現狀坡面與擋墻之間，該位置空間狹小，壓實困難，若壓實度控制不好，可能造成工后新舊路堤的不均勻沉降，故可選用易于壓實的級配碎石回填。擬建擋墻由于設置了樁基礎，擋墻范圍內的沉降可忽略不計。

2.5 承臺臨時開挖

擋墻承臺施工時需開挖坡腳，由于地層主要為填石，臨時支護措施施工困難，經過現場調查，路堤填石內含有黏性土，自穩性較好，考慮采取放坡的方案。同時，為了降低臨時邊坡高度，本工程減少了承臺埋置深度，為了避免坡頂行車與臨時邊坡的相互影響，對坡頂交通進行導改，封閉鄰坡側道路。

3 支護方案計算

樁基承臺擋墻計算的原理根據扶壁式擋土墻的計算，該支護結構的設計計算流程如下：

計算扶壁式擋墻（底板即為承臺）墻后土壓力，根據墻后土壓力和墻體自重確定擋墻配筋、墻底豎向力、水平力和彎矩[2]；

根據擋墻基底的豎向力和彎矩確定樁頂平均豎向力和最大豎向力，并驗算單樁豎向承載力特征值是否滿足要求；

根據擋墻基底的水平力確定作用于樁頂處的水平力，并驗算單樁水平承載力特征值是否滿足要求；

根據計算的樁頂反力值和擬選定的承臺厚度、混凝土強度等級，驗算承臺抗剪、抗沖切和局部受壓，并確定承臺配筋。

4 支護方案設計

結合現場實際，通過計算，確定了本工程的支護方案，支護結構橫斷面如圖1所示。

樁基礎采用雙排沖孔灌注樁，樁徑1.2m，樁間距4.0m，排距2.5m，樁長進入基巖不小于1.2m；承臺高1.0m，寬4.9m，埋深約0.5m，承臺作為扶壁式擋墻的底板，與樁基礎、墻面板、扶壁均剛性連接，樁身嵌入承臺不少于100mm，承臺擋墻應設置伸縮縫，伸縮縫間距不超過20m，縫寬20mm，并在縫內填塞瀝青麻絮；扶壁式擋墻墻面板高約8.4m，扶壁梁中心線與樁基礎橫向中心線對齊，扶壁間距同樁間距取4.0m[3]。

扶壁式擋墻墻面板設置泄水孔以順利排出墻后土體滲入的地下水，泄水孔坡度5%，間距2.0m×2.0m梅花形布置，最低排泄水孔距離地面30cm，泄水孔墻后設置反濾包避免泄水孔堵塞，并于最低排泄水孔之下設置夯實黏土，防止墻后地下水滲入墻底浸泡地基。

5 施工效果

圖2為邊坡支護結構施工完成后的效果圖，根據施工過程與工后位移監測顯示，新建路堤邊坡穩定，支擋結構正常工作，很好地滿足了道路的使用需求。

6 結語

雙排樁基-承臺-扶壁式擋土墻的支護結構由于受力明確合理、計算流程清晰，相比于軟弱土地區的傳統擋墻做法，占地更小，近年來越來越受到設計人員的青睞。在該結構中，墻體自重和墻后的土壓力通過承臺和樁基傳遞至樁周與樁端土體，解決了地基豎向、水平向承載力不足的難點，同時，將樁端設置于良好的持力層，極大地減少了新舊路堤的不均勻沉降，對類似工程有很好的借鑒意義。