張苗苗,李志剛

(1. 天津城建設(shè)計(jì)院有限公司,天津市 300122； 2.天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院,天津市 300051)

懸臂式擋土墻增高加固方案探討

張苗苗1,李志剛2

(1. 天津城建設(shè)計(jì)院有限公司,天津市 300122； 2.天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院,天津市 300051)

結(jié)合工程實(shí)例,對(duì)現(xiàn)狀鋼筋混凝土懸臂式擋土墻進(jìn)行受力穩(wěn)定分析,通過(guò)計(jì)算和比選,合理選擇加固方案,為墻后填土增高1.2 m的工程需求提供了經(jīng)濟(jì)合理的解決方案,并取得了較好的效果。

擋土墻；懸臂式；地基承載力；抗滑穩(wěn)定

0 引言

項(xiàng)目位于天津市濱海新區(qū),現(xiàn)狀鋼筋混凝土懸臂式擋土墻為城市景觀河道護(hù)岸,墻后原為綠化帶,填土與擋土墻墻頂齊平。因規(guī)劃需要,在擋墻后修建市政道路,路面高程需增加至現(xiàn)擋墻頂以上1.2 m,墻后荷載的增加導(dǎo)致原有擋土墻結(jié)構(gòu)體已不滿(mǎn)足地基承載力及抗滑穩(wěn)定要求,為適應(yīng)該工程需要,對(duì)現(xiàn)有擋墻進(jìn)行加固處理。

1 工程概況

1.1 現(xiàn)狀擋墻概況

現(xiàn)狀擋土墻高3.6 m,墻頂寬0.3 m,墻底寬0.7 m,底板厚0.6 m,底板寬3 m,擋土墻基礎(chǔ)采用350×350預(yù)制方樁,樁長(zhǎng)7 m,預(yù)制方樁沿河道方向樁間距1.0 m,斷面如圖1。

圖1 現(xiàn)狀擋土墻斷面(單位:mm)

1.2 工程地質(zhì)參數(shù)

由工程地質(zhì)勘察報(bào)告可知,擋土墻基礎(chǔ)下土層依次為6a淤泥質(zhì)黏土層,地基承載力特征值fak=80 kPa,6b砂性大粉質(zhì)黏土,fak=110 kPa,6c淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層,fak=85 kPa。地質(zhì)斷面與基礎(chǔ)樁相對(duì)關(guān)系如圖2,土層參數(shù)詳見(jiàn)表1。擋土墻背后填土為拆房土及素土。

圖2 擋土墻基礎(chǔ)所在土層

表1 土層抗剪強(qiáng)度及樁周摩阻力

2 加固方案比選

2.1 設(shè)計(jì)原則

根據(jù)工程特點(diǎn),加固方案設(shè)計(jì)原則主要為以下幾點(diǎn)：(1)結(jié)構(gòu)安全可靠；(2)實(shí)施簡(jiǎn)便,減少土方開(kāi)挖；(3)節(jié)省投資。

2.2 加固方案

2.2.1 現(xiàn)狀擋墻加高后驗(yàn)算［1］

(1)基底壓力σmax=138.9 kPa,σmin=26.2 kPa,不均勻系數(shù)η=5.3＞2.5,墻身整體滑移力99 kN,擋土墻自身抗滑力61kN,擋墻抗滑移安全系數(shù)K=0.6。

(2)考慮現(xiàn)有樁基：?jiǎn)螛敦Q向承載力特征值R=110 kN＜138.9×1.0 ,單樁抗水平推力為45 kN＜99/2=49.5 kN。故原有擋墻結(jié)構(gòu)抗滑及樁基承載力均不滿(mǎn)足要求,需要進(jìn)行加固處理。

2.2.2 加固方案比選

從以上計(jì)算結(jié)果可以看出,對(duì)現(xiàn)有擋土墻進(jìn)行加固需從減小地基應(yīng)力及增加抗滑力兩方面入手,考慮了以下幾個(gè)方案。

(1)方案一

灌注樁加托板的結(jié)構(gòu)體系,使新增荷載由擋墻背后新增灌注樁和托板承擔(dān),與原擋墻荷載分離,如圖3所示。

圖3 方案一(單位:mm)

優(yōu)點(diǎn)：新舊結(jié)構(gòu)完全獨(dú)立工作,不存在新舊混凝土連接問(wèn)題,不需開(kāi)挖。

缺點(diǎn)：由于剛性托板在部分路基中會(huì)導(dǎo)致路基剛?cè)岵痪?易出現(xiàn)縱向不均勻沉降裂縫。

(2)方案二

采用高壓噴射注漿錨桿抵抗水平滑移力［3］,現(xiàn)狀擋墻下做高壓旋噴樁定向擺噴至基礎(chǔ)底增加擋土墻地基承載力［2］,做法如圖4所示。

優(yōu)點(diǎn)：不需開(kāi)挖,不需增加現(xiàn)有擋墻斷面。

缺點(diǎn)：工程地層中存在深厚淤泥質(zhì)土,不利于錨桿拉力的發(fā)揮,高壓旋噴樁加固地基的效果不易控制和監(jiān)測(cè),旋噴樁施工對(duì)現(xiàn)狀擋土墻擾動(dòng)大。

(3)方案三(采用方案)

借鑒前兩個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn),并進(jìn)行優(yōu)化,考慮擋墻底板的一體化,河道內(nèi)側(cè)新增底板與原底板鋼筋相連澆為一體,底板下新增一排與原擋墻同參數(shù)的預(yù)制樁抵抗新增滑移力及部分地基承載力,同時(shí)又可與原有樁基協(xié)調(diào)一致,做法如圖5所示。

圖4 方案二(單位:mm)

圖5 推薦方案

優(yōu)點(diǎn)：不需開(kāi)挖,不需破壞原擋墻結(jié)構(gòu),新增底板與原有底板鋼筋焊接,一起承擔(dān)地基應(yīng)力,新增樁基施工簡(jiǎn)便,與原樁基參數(shù)一致,受力、變形協(xié)調(diào)；施工簡(jiǎn)便,投資低。

缺點(diǎn)：需鑿開(kāi)原有擋墻墻趾接觸面混凝土,在河底施做,操作面需做拋石處理。

通過(guò)以上三個(gè)方案的比選,方案三在前兩個(gè)方案的基礎(chǔ)上逐步改進(jìn),經(jīng)試算,選取最合理的底板加固尺寸,加固方案既滿(mǎn)足受力要求又簡(jiǎn)便易行,造價(jià)低,故采用該方案實(shí)施。

2.3 加固后擋墻計(jì)算［2］

(1)未設(shè)樁基情況基底壓力σmax=72.8 kPa, σmin=54.6 kPa,不均勻系數(shù)η=1.334＜2.5,墻身整體滑移力99 kN,擋土墻自身抗滑力63.7 kN；擋墻抗滑移安全系數(shù)K=0.64。

(2)考慮現(xiàn)有樁基：?jiǎn)螛敦Q向承載力特征值R=110 kN＞72.8×1.0，單樁抗水平推力為45 kN＞99/3=33 kN。由以上結(jié)果可知,加固后擋土墻抗滑及地基承載力均滿(mǎn)足要求。

3 施工跟蹤及監(jiān)測(cè)結(jié)果

工程實(shí)施過(guò)程中對(duì)擋土墻位移及沉降進(jìn)行了監(jiān)測(cè),結(jié)果表明,在擋墻加固后實(shí)施完墻后填土的過(guò)程中,擋墻墻頂有2 mm位移,無(wú)發(fā)展,擋土墻未發(fā)生沉降。圖6為擋墻實(shí)施完成后照片。

圖6 擋墻實(shí)施后照片

4 結(jié)語(yǔ)

(1)通過(guò)計(jì)算確定加固方向,通過(guò)三個(gè)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,分析其技術(shù)可行性及優(yōu)缺點(diǎn),不斷總結(jié)優(yōu)化,選擇出簡(jiǎn)便、易行、投資低的方案；

(2)從方案優(yōu)化過(guò)程來(lái)看,選擇與原結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)一致的加固方案,使加固體與原結(jié)構(gòu)形成整體來(lái)抵抗附加荷載,可達(dá)到事半功倍的效果；

(3)避免選用復(fù)雜繁瑣的結(jié)構(gòu)形式加固,力求受力簡(jiǎn)單明了,使設(shè)計(jì)計(jì)算及施工得到簡(jiǎn)化,從而也對(duì)結(jié)構(gòu)的安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估增加了可靠性。

［1］ SL 379-2007,水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］ 韓順學(xué),潘冰,李旭. 采用高壓旋噴注漿法加固擋土墻技術(shù)［J］.鐵道建筑，2006(5):78-79.

［3］ 徐志永，施斌.高壓注漿預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)加固失穩(wěn)擋土墻作用機(jī)理分析與應(yīng)用［J］.礦產(chǎn)勘查,2009(9):48-50.

U417.1+1

B

1009-7716(2015)09-0078-03

2015-07-20

張苗苗(1975-),女,河北河間人,碩士,高級(jí)工程師,從事水工結(jié)構(gòu)工程及巖土工程設(shè)計(jì)研究工作。