破碎邊坡體逆作法樁板墻設(shè)計(jì)與施工

何禹衡

上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司 上海 200092

隨著城市建設(shè)和我國(guó)城市規(guī)模的快速發(fā)展，在一些山區(qū)或者丘陵地區(qū)，挖方造路、削坡取道往往涉及到邊坡土體的支護(hù)工作[1]。而城市土地資源越來越緊張，特別是在一些大型或特大型城市，工程建設(shè)往往把紅線范圍利用到了極致，這也導(dǎo)致越來越多的邊坡不再具有放坡條件，只能采用垂直支護(hù)措施，增加土地利用率[2]。

對(duì)于自穩(wěn)性好、邊坡土質(zhì)好的區(qū)域，在抗滑樁施工完成后，挖土到邊坡底部，采用從下往上依次施工的順作法，樁間土能保證短期的自穩(wěn)，上部土體也不會(huì)往下掉，樁間板也能正常施工[3]。

但是對(duì)于一些地質(zhì)條件非常差的邊坡土體，如填土等破碎體、砂礫土構(gòu)成的邊坡，如采用正常的順作法，則在施工期間會(huì)存在巨大的安全隱患，且隨著邊坡土體的不斷坍塌，給后續(xù)施工造成巨大的麻煩，甚至無法正常施工[4]。故采用正常的順作施工方式不再適用，而從上到下的逆作法更能適應(yīng)此類邊坡[5]。逆作法安裝靈活，不僅能實(shí)現(xiàn)擋板與抗滑樁快速連接擋土，還可以采用預(yù)留灌漿孔槽對(duì)墻后填土進(jìn)行填實(shí)，從而具有更高的安全性。

1 工程概況

擬建鹽田港拖車綜合服務(wù)中心建設(shè)工程包括建筑部分、邊坡部分、西禾路部分、明珠道一期部分及明珠道二期部分，包含路基段與橋梁段。路基段起點(diǎn)樁號(hào)Z8K0＋000.000，終點(diǎn)樁號(hào)Z8K0＋301.798，寬度約為10.40 m，道路設(shè)計(jì)標(biāo)高為80.97～88.63 m。橋梁段由明珠道高架、主線匝道1（拖車服務(wù)中心以南部分）、匝道2（拖車服務(wù)中心以南部分）、匝道5、匝道6、匝道7、匝道8組成（圖1）。

圖1 擬建工程示意

本次擬建支護(hù)結(jié)構(gòu)位于Z1匝道橋西北側(cè)，因擬建橋梁承臺(tái)與現(xiàn)狀倉(cāng)庫(kù)老擋墻存在沖突，故需破除現(xiàn)狀擋墻，在Z1匝道道路紅線外新建支護(hù)結(jié)構(gòu)，保證橋梁匝道的安全（圖2）。擬新建垂直支護(hù)結(jié)構(gòu)全長(zhǎng)約60 m，坡頂與坡底高差約8 m。

圖2 Z1匝道位置示意

2 工程地質(zhì)條件

場(chǎng)地內(nèi)地層主要為人工填土層（Qml）、第四系沖洪積層（Qal+pl）、第四系坡積層（Qdl）、第四系殘積層（Qel），下伏基巖為燕山二期花崗巖（ηrJ2）、石炭系測(cè)水組砂巖（Cc1）、石炭系大理巖（Csh），各巖層特征分述如下。

2.1 人工填土（Qml）

1）①1雜填土：松散-中密，由黏性土、砂、碎石、塊石、建筑垃圾和少量生活垃圾等組成，堆填時(shí)間小于10年，基本未完成自動(dòng)固結(jié)。

2）①2填石：松散-中密，局部密實(shí)狀，自穩(wěn)性差，堆填時(shí)間小于10年，基本未完成自動(dòng)固結(jié)。

2.2 沖洪積層（Qel+pl）

1）②1粗砂層：稍密-中密，主要由粗砂組成，含少量細(xì)砂、中砂和黏性土。

2）②2卵石層：中密-密實(shí)，以卵石為主，磨圓較好，呈圓形、亞圓形，孔隙由中粗砂、細(xì)砂及黏性土充填，級(jí)配差。

2.3 坡積土（Qdl）

③黏性土：可塑-硬塑，主要由黏性土組成，上部不均勻地含少量的強(qiáng)風(fēng)化巖塊。

2.4 殘積土（Qel）

1）④1粉質(zhì)黏土：可塑-硬塑，由黏、粉粒組成，水浸軟化，崩解，砂土分離，系下伏砂巖風(fēng)化殘積而成。

2）④2砂質(zhì)黏性土：可塑-硬塑，系下伏燕山期中粗粒花崗巖風(fēng)化殘積而成，土質(zhì)不均勻。

2.5 基巖層

主要包括⑤1層全風(fēng)化砂巖、⑤2層強(qiáng)風(fēng)化砂巖以及其下的花崗巖層等。

3 設(shè)計(jì)

3.1 工程方案

根據(jù)場(chǎng)地環(huán)境，紅線范圍有限，常規(guī)的放坡開挖方案并不適用[6]。坡體主要由大塊填石組成，自穩(wěn)性極差，對(duì)老擋墻進(jìn)行挖除后，很快會(huì)發(fā)生坍塌，且上部倉(cāng)庫(kù)常有重型貨車行走，全部開挖后再施工重力式擋墻等支護(hù)結(jié)構(gòu)，安全難以保證[7]。

本次擬采用樁板式擋墻＋錨桿的設(shè)計(jì)方案，采用直徑為1 m的抗滑樁，樁中心間距為2 m，樁長(zhǎng)為22 m[8]。樁頂用1道冠梁將所有抗滑樁連為整體，并按2 m間距布置2道錨桿。具體設(shè)計(jì)方案如表1所示。

表1 樁板墻設(shè)計(jì)方案及規(guī)格

3.2 設(shè)計(jì)計(jì)算

本次計(jì)算采用理正巖土工程計(jì)算分析軟件中的抗滑樁綜合分析模塊。抗滑樁計(jì)算采用彈簧模型，如圖3所示。

圖3 抗滑樁計(jì)算模型示意

鋼筋混凝土配筋根據(jù)GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算。根據(jù)滑坡推力法計(jì)算結(jié)果，一般情況下，剩余下滑力為227.677 kN，最大彎矩為287.360 kN·m，最大位移為－3 mm。地震工況下，剩余下滑力為258.112 kN，最大彎矩為314.516 kN·m，最大位移為－4 mm。根據(jù)庫(kù)倫土壓力計(jì)算結(jié)果，一般情況下，最大彎矩為687.447 kN·m，最大位移為－8 mm。地震工況下，最大彎矩為730.823 kN·m，最大位移為－9 mm，滿足要求。

4 施工方案

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，證明本次設(shè)計(jì)方案是可行的，本次坡體材料主要為填石，且較為松散，極易坍塌。若采用正常的順作法，將邊坡開挖到坡底后再?gòu)南峦现；虬惭b預(yù)制擋土板，則邊坡土體存在坍塌的風(fēng)險(xiǎn)。故本次采用逆作法進(jìn)行樁間板施工，具體的施工步驟主要包括如下幾個(gè)步驟[8]。

4.1 抗滑樁施工

因邊坡坡體主要由填石構(gòu)成，粒徑較大且較松散，采用人工挖孔樁極易坍塌，存在風(fēng)險(xiǎn)，而采用長(zhǎng)螺旋樁又下鉆困難，故采用旋挖鉆進(jìn)灌注樁。樁間距較近，樁基施工過程中采用跳樁施工。抗滑樁的主要施工步驟包括：樁位放樣、泥漿拌制、就位及成孔、清孔、成孔檢驗(yàn)、鋼筋籠吊放、混凝土澆筑等幾個(gè)步驟，施工過程中需注意成樁質(zhì)量[9]。

4.2 冠梁施工

抗滑樁施工結(jié)束后，往下挖0.5 m，不得超挖，挖到既定深度后開始施工冠梁，冠梁施工前應(yīng)鑿除樁表面泥漿、混凝土松軟層及凸出樁面的混凝土，保證冠梁與圍護(hù)樁間接觸密實(shí)。灌注樁縱筋錨入冠梁的長(zhǎng)度不低于25倍鋼筋直徑。

4.3 抗滑樁植筋

冠梁施工結(jié)束后，繼續(xù)開挖下部首層樁間土，開挖到首層擋土板所在位置底部后在擬掛裝首層擋土板位置處植筋，植筋長(zhǎng)度不小于300 mm。

4.4 擋土板施工

植筋結(jié)束后，施工首層擋土板，擋土板的掛裝需要隨挖隨植隨掛。本次擋土板采用預(yù)制，為了滿足擋土板掛裝后，能往板后填筑灌漿使墻后土體保持密實(shí)，在預(yù)制擋土板上設(shè)計(jì)了灌漿孔槽。同時(shí)，在擋土板下部放置了接土板，以便能接住上部坍塌的土體。預(yù)制擋土板結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 單塊擋土板示意（非錨桿處）

往灌漿孔槽內(nèi)注入水泥砂漿結(jié)束后，人工將弧形板面抹平，然后繼續(xù)施工以下?lián)跬涟濉?duì)于有錨桿處的擋土板，采用如圖5所示的預(yù)制擋土板。拼裝完成后效果如圖6所示。

圖5 單塊擋土板示意（錨桿處）

圖6 擋土板拼裝示意（錨桿處）

4.5 錨桿施工

錨桿的施工順序主要包括鉆孔、清孔、下錨、注漿、緊固頭設(shè)置、張拉、鎖定等幾個(gè)步驟。錨桿施工需嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，特別是對(duì)于坡體是填石材料的邊坡，注漿漿液不能是水泥漿，應(yīng)該采用水泥砂漿。若采用水泥漿，則漿液都會(huì)通過填石的縫隙流失掉，而采用水泥砂漿則能保證注漿的有效性。

4.6 重復(fù)配合逆作施工

重復(fù)以上幾個(gè)步驟，從上往下依次逆作，且保持各個(gè)步驟的緊密配合，能有效控制邊坡土體的坍塌，保證施工質(zhì)量和施工安全。從上往下施工，施工到最底部一層擋土板時(shí)坡腳超挖30 cm，鋪設(shè)1層厚30 cm的C20素混凝土墊層，將最后一層擋土板放置在混凝土墊層上。

5 結(jié)語(yǔ)

采用上述的樁板墻逆作法解決了破碎邊坡體支護(hù)時(shí)常規(guī)順作法施工存在困難及風(fēng)險(xiǎn)的問題。通過上述施工步驟中掛板與挖土的密切配合，能有效地保證施工的順利進(jìn)行。預(yù)留的灌漿孔槽能在掛板后填入水泥砂漿，使墻后破碎土體的密實(shí)度進(jìn)一步提高，能有效解決因擋土板安裝導(dǎo)致的內(nèi)部土體坍塌，進(jìn)而發(fā)展為長(zhǎng)期效應(yīng)作用下坡頂?shù)某两底冃螁栴}。同時(shí)，保證了墻體的穩(wěn)定性，進(jìn)一步提高了樁板墻的安全性。因此，該類逆作法樁板墻的設(shè)計(jì)與施工方法值得推廣及應(yīng)用。