论文部分内容阅读
摘要：本文以柳州市广雅路八一路路口下穿地道支护工程为案例，分析了桩板式挡土墙的构造、设计、施工要点及在城市下穿通道路堑支护中的应用，为类似工程设计提供参考。
关键词：下穿地道；支护工程；桩板式挡土墙；
在众多支挡结构形式中，桩板式挡土墙以其占地少、开挖量小、可垂直放坡、工艺简便及较高的强度和稳定性等优点，并且适用于墙高较高、土压力大、地基强度不足的情况，在路堑支护工程中具有较大的优越性。
1 桩板式挡土墙设计要点
1.1结构形式及布置原则
桩板式挡土墙基桩可采用方桩或圆桩，桩间挡土板可以做成预制平板、拱板或现浇板。挡土板厚度不宜下于0.2米，多为0.3～0.5米，若埋深较深可适当较大。板自上而下规格不宜过多，板在桩间的搭接长度各端不宜小于一倍板厚。桩基可采用挖孔桩或钻孔桩：挖孔桩宜为矩形截面，高宽比h/b≤1.5；钻孔桩一般为圆形截面，桩径D不小于1.0米。桩间距宜为3～6米，桩的自由悬臂长度不宜超过15米，桩埋深土质地基一般为桩长的1/2，岩石地基为桩长的1/3，并且嵌入基岩风化层地面不小于1.5倍桩径，但不宜大于5倍桩径。桩的间距、桩长及截面尺寸，均应根据计算确定，并充分考虑安全可靠、经济合理。
1.2施工工艺要点
桩板墙作为下穿通道的路堑挡墙时，可先设置桩，然后开挖路基，挡土板可自上而下安装或现浇。桩基可采用人工挖孔桩或旋挖桩。对于人工挖孔桩，开挖过程中每米设置顶部厚度为0.2cm、底端厚度为0.15cm的钢筋混凝土护壁；为保证桩的垂直度，要求每浇注完三节护壁应校核桩中心位置及垂直度一次，并做好孔内排水及施工安全控制。旋挖桩采用机械成孔，施工快，但扩孔现象较为普遍，对基坑内侧墙体等附属构造产生一定的影响，并且旋挖桩不好设置桩间挡土板。因此工程中多采用人工挖孔桩进行桩基的施工。挡土板随着开挖断面土方由上往下分段浇注施工，一次浇注高度不宜超过1米。挡土板主筋采用植筋法或预埋焊接：如采用植筋法，植筋钻孔进入方向为钢筋所弯角度，钻孔直径为2倍钢筋直径，钻孔深度为40d钢筋直径。钻孔必须分层交错布置，完成后须真空负压清孔，灌注环氧砂浆后植入钢筋。如采用安装钢筋笼后预埋，锚固钢筋应设置直钩且必须保证锚固长度、钢筋搭接焊长度和接头位置符合规定。
2 工程应用
2.1 项目概况
柳州市八一路口为广雅路、广场路、八一路相交路口，位于柳州市中心路段。原路口处面积狭窄，交通拥挤，通行能力差，转弯半径过小且隐藏行车隐患。
本次路口改造采用东西向的广场路-广雅路方向下穿南北方向的八一路，通道采用C45钢筋砼闭合框架，全长235m。下穿通道为双向四车道，道路等级为城市主干路Ⅰ级，主通道为40公里/小时，辅道为35公里/小时。路面结构计算荷载为BZZ-100标准轴载，地下通道、人行通道计算荷载为公路-Ⅰ级。道路交通量达到饱和状态设计年限为20年；沥青砼路面结构达到临界状态的设计年限15年；沥青路面设计年限内设计车道标准轴累计数>1500万次。
2.2 引道支护工程
本工程西段通道引道长90米，东段通道引道长127.671米，引道基坑最大挖深6.5m。引道开挖边坡支护考虑临时与长期并存共用的原则，即建成的挡墙既能满足引道临时支护需求，同时将其作为远期的永久挡墙。引道开挖边坡支护详细分为两类：开挖高度不高，平面占用空间不大（开挖高度≤3.0米），可采用重力式挡墙；对于基坑高度在3～6.5米之间的，考虑到交叉口地处城市中心地段，周边建筑物密集，地下管线密布，为避免大量开挖，综合比较了重力式、扶壁式及桩板式挡土墙，由于桩板式挡土墙开挖坡度近似垂直，最小限度减小了引道开挖占用面积，同时桩孔采用人工挖孔桩，较为经济且避免了机械成孔造成环境污染（例如大型机械的噪音、油气、泥浆池等），因此本工程采用桩板式挡墙作为深挖路段的挡土结构。
2.2.1 桩板式挡土墙平面布置
下穿通道西侧，A1～A8号支护桩间距4.5米，A9～A1号支护桩间距4米；B1～B3号支护桩间距4.4米，B4～B7号支护桩间距4米，B8～B9号支护桩根据泵房构造其布置间距6.1米。下穿通道东侧，C1～C6、D1～8号支护桩间距4米，C7～C1、D9～13号支护桩间距4.5米。桩板式挡墙梁端与通道口及重力式挡墙间设置3cm沉降缝。桩基在横断面上的布置应考虑防水层及外墙装饰层厚度，应使最外层墙面与通道内墙墙面顺接。
2.2.2 桩长及桩径设计
根据土层参数及车辆荷载等级，并参考类似工程经验初拟桩长及桩径。考虑到设置桩板式挡墙路段基坑深度为3～6.5m，并将0.5m边沟深度考虑到桩身悬臂长度中，同时为避免逐桩计算的繁琐，将各桩悬臂长度按4.0m、4.5m、5.0m、5.5m、6.0m、6.5m、7.0m分级；桩入土深度应不小于桩长的1/2；桩径考虑承载力、经济性及悬臂长分为1.6m、1.5m及1.3m三类。
2.2.3 桩身内力及变形计算
本工程桩身、挡土板内力及桩身变形计算采用理正岩土计算6.0版中桩板式挡土墙计算模块进行计算。桩身内力计算方法采用弹性法，根据桩在嵌固段土反力计算系数的不同可分为“m法”、“C法”及“K法”。本工程采用“m法”，其内力计算模型如图3所示。
图3 桩内力计算模型
2.2.4截面配筋设计及裂缝验算
本工程采用桥梁通软件中的截面设计模块，对桩基进行截面配筋设计及裂缝验算。弯矩取桩最大弯矩，轴力考虑为最大弯矩处截面以上桩基自重、桩顶防撞栏杆重量、防水层及外墙装饰层重量。经验算，在最不利组合下，各类支护桩最大裂缝分别为0.17、0.17、0.18、0.19、0.19、0.19mm，小于Ⅰ類环境0.2mm的限值，满足结构强度及耐久性要求。
2.3 支护方案优越性分析
本工程采用桩板式挡墙作为深挖路段的支护方案，不仅保证了辅导路基的稳定性，最重要的是减少了开挖量：基桩人工挖方量仅为1443.5m3；若采用重力式挡墙，则开挖量约为2767.5 m3，直接减少挖方1324 m3，从而节约了工程投资。并且人工挖孔桩噪声小、污染小，对周边环境影响较小。同时其垂直挖土、直立削坡的形式，最大限度的减少了施工作业面，具有其他支护方案无可比拟的优越性。
3结语
在建筑物密集及道路纵横交错的城市道路交叉口处，施工作业面往往受到限制。城市道路路堑采用桩板式挡墙的支护方式，开挖量小，施工作业面小，并可确保道路两侧临近建筑物的稳定与完全。桩板式挡土墙以其优良的受力形式，较好的支挡效果，且自上而下的施工方法，工艺简便安全，良好的经济效益，成为城市道路首选的支护方式。
参考文献：
[1]公路挡土墙设计与施工技术细则[S].北京：人民交通出版社，2008.
[2]李海光.新型支挡结构设计与工程实例[M].北京：人民交通出版社，2004.
[3]王延林.高填深挖路基桩板式挡土墙的应用与施工[J].山西建筑，2012，38（18）：149-151.
[4]唐文卿，贺劲松，张树生.抗滑桩-桩板式挡土墙设计浅析[J].工程建设，2011，43（5）：16-20.
作者简介：
苑 川（1979），男（汉族），四川内江人，大学本科，主要研究方向：城市道路与桥梁。
关键词：下穿地道；支护工程；桩板式挡土墙；
在众多支挡结构形式中，桩板式挡土墙以其占地少、开挖量小、可垂直放坡、工艺简便及较高的强度和稳定性等优点，并且适用于墙高较高、土压力大、地基强度不足的情况，在路堑支护工程中具有较大的优越性。
1 桩板式挡土墙设计要点
1.1结构形式及布置原则
桩板式挡土墙基桩可采用方桩或圆桩，桩间挡土板可以做成预制平板、拱板或现浇板。挡土板厚度不宜下于0.2米，多为0.3～0.5米，若埋深较深可适当较大。板自上而下规格不宜过多，板在桩间的搭接长度各端不宜小于一倍板厚。桩基可采用挖孔桩或钻孔桩：挖孔桩宜为矩形截面，高宽比h/b≤1.5；钻孔桩一般为圆形截面，桩径D不小于1.0米。桩间距宜为3～6米，桩的自由悬臂长度不宜超过15米，桩埋深土质地基一般为桩长的1/2，岩石地基为桩长的1/3，并且嵌入基岩风化层地面不小于1.5倍桩径，但不宜大于5倍桩径。桩的间距、桩长及截面尺寸，均应根据计算确定，并充分考虑安全可靠、经济合理。
1.2施工工艺要点
桩板墙作为下穿通道的路堑挡墙时，可先设置桩，然后开挖路基，挡土板可自上而下安装或现浇。桩基可采用人工挖孔桩或旋挖桩。对于人工挖孔桩，开挖过程中每米设置顶部厚度为0.2cm、底端厚度为0.15cm的钢筋混凝土护壁；为保证桩的垂直度，要求每浇注完三节护壁应校核桩中心位置及垂直度一次，并做好孔内排水及施工安全控制。旋挖桩采用机械成孔，施工快，但扩孔现象较为普遍，对基坑内侧墙体等附属构造产生一定的影响，并且旋挖桩不好设置桩间挡土板。因此工程中多采用人工挖孔桩进行桩基的施工。挡土板随着开挖断面土方由上往下分段浇注施工，一次浇注高度不宜超过1米。挡土板主筋采用植筋法或预埋焊接：如采用植筋法，植筋钻孔进入方向为钢筋所弯角度，钻孔直径为2倍钢筋直径，钻孔深度为40d钢筋直径。钻孔必须分层交错布置，完成后须真空负压清孔，灌注环氧砂浆后植入钢筋。如采用安装钢筋笼后预埋，锚固钢筋应设置直钩且必须保证锚固长度、钢筋搭接焊长度和接头位置符合规定。
2 工程应用
2.1 项目概况
柳州市八一路口为广雅路、广场路、八一路相交路口，位于柳州市中心路段。原路口处面积狭窄，交通拥挤，通行能力差，转弯半径过小且隐藏行车隐患。
本次路口改造采用东西向的广场路-广雅路方向下穿南北方向的八一路，通道采用C45钢筋砼闭合框架，全长235m。下穿通道为双向四车道，道路等级为城市主干路Ⅰ级，主通道为40公里/小时，辅道为35公里/小时。路面结构计算荷载为BZZ-100标准轴载，地下通道、人行通道计算荷载为公路-Ⅰ级。道路交通量达到饱和状态设计年限为20年；沥青砼路面结构达到临界状态的设计年限15年；沥青路面设计年限内设计车道标准轴累计数>1500万次。
2.2 引道支护工程
本工程西段通道引道长90米，东段通道引道长127.671米，引道基坑最大挖深6.5m。引道开挖边坡支护考虑临时与长期并存共用的原则，即建成的挡墙既能满足引道临时支护需求，同时将其作为远期的永久挡墙。引道开挖边坡支护详细分为两类：开挖高度不高，平面占用空间不大（开挖高度≤3.0米），可采用重力式挡墙；对于基坑高度在3～6.5米之间的，考虑到交叉口地处城市中心地段，周边建筑物密集，地下管线密布，为避免大量开挖，综合比较了重力式、扶壁式及桩板式挡土墙，由于桩板式挡土墙开挖坡度近似垂直，最小限度减小了引道开挖占用面积，同时桩孔采用人工挖孔桩，较为经济且避免了机械成孔造成环境污染（例如大型机械的噪音、油气、泥浆池等），因此本工程采用桩板式挡墙作为深挖路段的挡土结构。
2.2.1 桩板式挡土墙平面布置
下穿通道西侧，A1～A8号支护桩间距4.5米，A9～A1号支护桩间距4米；B1～B3号支护桩间距4.4米，B4～B7号支护桩间距4米，B8～B9号支护桩根据泵房构造其布置间距6.1米。下穿通道东侧，C1～C6、D1～8号支护桩间距4米，C7～C1、D9～13号支护桩间距4.5米。桩板式挡墙梁端与通道口及重力式挡墙间设置3cm沉降缝。桩基在横断面上的布置应考虑防水层及外墙装饰层厚度，应使最外层墙面与通道内墙墙面顺接。
2.2.2 桩长及桩径设计
根据土层参数及车辆荷载等级，并参考类似工程经验初拟桩长及桩径。考虑到设置桩板式挡墙路段基坑深度为3～6.5m，并将0.5m边沟深度考虑到桩身悬臂长度中，同时为避免逐桩计算的繁琐，将各桩悬臂长度按4.0m、4.5m、5.0m、5.5m、6.0m、6.5m、7.0m分级；桩入土深度应不小于桩长的1/2；桩径考虑承载力、经济性及悬臂长分为1.6m、1.5m及1.3m三类。
2.2.3 桩身内力及变形计算
本工程桩身、挡土板内力及桩身变形计算采用理正岩土计算6.0版中桩板式挡土墙计算模块进行计算。桩身内力计算方法采用弹性法，根据桩在嵌固段土反力计算系数的不同可分为“m法”、“C法”及“K法”。本工程采用“m法”，其内力计算模型如图3所示。
图3 桩内力计算模型
2.2.4截面配筋设计及裂缝验算
本工程采用桥梁通软件中的截面设计模块，对桩基进行截面配筋设计及裂缝验算。弯矩取桩最大弯矩，轴力考虑为最大弯矩处截面以上桩基自重、桩顶防撞栏杆重量、防水层及外墙装饰层重量。经验算，在最不利组合下，各类支护桩最大裂缝分别为0.17、0.17、0.18、0.19、0.19、0.19mm，小于Ⅰ類环境0.2mm的限值，满足结构强度及耐久性要求。
2.3 支护方案优越性分析
本工程采用桩板式挡墙作为深挖路段的支护方案，不仅保证了辅导路基的稳定性，最重要的是减少了开挖量：基桩人工挖方量仅为1443.5m3；若采用重力式挡墙，则开挖量约为2767.5 m3，直接减少挖方1324 m3，从而节约了工程投资。并且人工挖孔桩噪声小、污染小，对周边环境影响较小。同时其垂直挖土、直立削坡的形式，最大限度的减少了施工作业面，具有其他支护方案无可比拟的优越性。
3结语
在建筑物密集及道路纵横交错的城市道路交叉口处，施工作业面往往受到限制。城市道路路堑采用桩板式挡墙的支护方式，开挖量小，施工作业面小，并可确保道路两侧临近建筑物的稳定与完全。桩板式挡土墙以其优良的受力形式，较好的支挡效果，且自上而下的施工方法，工艺简便安全，良好的经济效益，成为城市道路首选的支护方式。
参考文献：
[1]公路挡土墙设计与施工技术细则[S].北京：人民交通出版社，2008.
[2]李海光.新型支挡结构设计与工程实例[M].北京：人民交通出版社，2004.
[3]王延林.高填深挖路基桩板式挡土墙的应用与施工[J].山西建筑，2012，38（18）：149-151.
[4]唐文卿，贺劲松，张树生.抗滑桩-桩板式挡土墙设计浅析[J].工程建设，2011，43（5）：16-20.
作者简介：
苑 川（1979），男（汉族），四川内江人，大学本科，主要研究方向：城市道路与桥梁。