曹 明，馬曉明

(東南大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 南京 210096)

1 工程概況

項(xiàng)目位于蘇州城區(qū)，為老路改造工程。道路工程緊鄰既有河道，河道底標(biāo)高為-1.88 m，新建道路高程約4.00 m。因河道通航寬度以及道路寬度的限制，擋墻設(shè)置需緊貼道路人行道外邊緣，考慮到該道路是蘇州東西向交通的重要干道，施工過(guò)程中需保通現(xiàn)狀道路，而傳統(tǒng)形式的擋土墻一般需要基坑開挖施工，因此不具備施工的條件，同時(shí)也可能影響道路運(yùn)營(yíng)的安全。

2 工程地質(zhì)條件

各地層物理力學(xué)指標(biāo)見表1。

3 方案比選

傳統(tǒng)的擋土墻主要包括重力式、懸臂式、扶壁式、樁板式等形式，對(duì)于本工程而言傳統(tǒng)的擋土墻形式都伴隨著斷面過(guò)大無(wú)布置空間或施工空間不足造成的臨時(shí)基坑開挖受限等問(wèn)題。

排樁通常用作基坑臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)，因沒有相關(guān)的規(guī)范作支撐，極少將其作為永久性擋土墻使用。排樁在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中主要發(fā)揮擋土和承擔(dān)水土壓力的功能，與其它支護(hù)形式相比具備布置形式靈活、占地面積小、對(duì)周圍環(huán)境影響小的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)榕艠杜c擋土墻在功能上是契合的，再加上排樁結(jié)構(gòu)占地面積小和無(wú)基坑開挖，因此對(duì)于一些土地被嚴(yán)格限制的工程擋土墻的理想選型。

因而，從解決實(shí)際空間矛盾出發(fā)，根據(jù)場(chǎng)地工程條件，經(jīng)多方研究和與傳統(tǒng)擋土墻的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較論證：懸臂式排樁擋土墻為該臨河位置道路的防護(hù)的最佳形式。

設(shè)計(jì)初步擬定排樁采用樁孔灌注樁，樁截面形狀為圓形，樁徑1.25 m，樁間距1.50 m，各段根據(jù)懸臂段長(zhǎng)度不同分別設(shè)置不同樁長(zhǎng)的排樁，并進(jìn)行相應(yīng)的穩(wěn)定性驗(yàn)算和結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計(jì)。

4 懸臂式排樁擋墻控制標(biāo)準(zhǔn)的討論

排樁作為一個(gè)成熟的工藝被廣泛的用作基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)，而作為擋墻使用仍處在摸索階段，現(xiàn)行的公路、鐵路、水利等部門的規(guī)范也均未涉及此類擋土墻，因而在進(jìn)行排樁擋土墻設(shè)計(jì)時(shí)，缺乏明確的標(biāo)準(zhǔn)作為支撐。本章節(jié)將針對(duì)排樁擋土墻的設(shè)計(jì)控制標(biāo)準(zhǔn)做相關(guān)討論。

排樁結(jié)構(gòu)的嵌固深度受抗傾覆、抗滑移和整體穩(wěn)定性等多個(gè)方面的影響，嵌固深度直接關(guān)系到工程的可靠性，應(yīng)作為一個(gè)重點(diǎn)的控制指標(biāo)。《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》對(duì)于懸臂式支擋結(jié)構(gòu)的嵌固深度有明確要求，見圖1。

圖1 懸臂式結(jié)構(gòu)嵌固深度驗(yàn)算

式中：Kem──嵌固穩(wěn)定安全系數(shù)；安全等級(jí)為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)的懸臂式支擋結(jié)構(gòu)，Kem分別不應(yīng)小于1.25、1.2、1.15；Epk、Eak──基坑外側(cè)主動(dòng)土壓力、基坑內(nèi)側(cè)被動(dòng)土壓力合力的標(biāo)準(zhǔn)值(KN)；za1、zp1──基坑外側(cè)主動(dòng)土壓力、基坑內(nèi)側(cè)被動(dòng)土壓力合力作用點(diǎn)至擋土構(gòu)件底端的距離(m)。

規(guī)范中對(duì)于擋土墻抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算的方法與基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的驗(yàn)算方法相同，從原理上嵌固深度的驗(yàn)算沒有臨時(shí)結(jié)構(gòu)與永久結(jié)構(gòu)的區(qū)別，因此《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》中懸臂結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性檢驗(yàn)的方法與嵌固穩(wěn)定安全系數(shù)的規(guī)定對(duì)懸臂式排樁擋墻同樣適用，但作為永久結(jié)構(gòu)，懸臂式排樁擋墻的嵌固穩(wěn)定安全系數(shù)可以參考擋土墻抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)，取值為不小于1.5。

排樁擋土墻過(guò)大的側(cè)向變形不僅會(huì)造成結(jié)構(gòu)的破壞和墻后土體失穩(wěn)，對(duì)于市政工程更嚴(yán)重的可能會(huì)危及到周圍的建筑物?！痘又ёo(hù)技術(shù)規(guī)程》不同地區(qū)對(duì)同等級(jí)的基坑水平位移及垂直沉降都有不同的要求，作為永久性擋護(hù)工程，參照《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)樁板墻的要求，排樁擋土墻樁頂位移應(yīng)小于懸臂段長(zhǎng)度的1/100，且不宜大于10 cm，錨固點(diǎn)水平位移不宜大于10 mm，且側(cè)壁應(yīng)力不應(yīng)大于地層的橫向容許承載力。

5 設(shè)計(jì)計(jì)算

排樁多用于基坑臨時(shí)支護(hù)，本次懸臂式排樁擋土墻結(jié)構(gòu)計(jì)算采用《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定的計(jì)算方法?？紤]基坑支護(hù)為臨時(shí)性結(jié)構(gòu)，為保證作為永久結(jié)構(gòu)使用的可靠性，本次計(jì)算不考慮墻前水位對(duì)擋土墻的壓力(即認(rèn)為降水到河底)，同時(shí)墻后土壓力采用主動(dòng)土壓力計(jì)算。

圖2 壓力計(jì)算

為驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果的有效性，本工程設(shè)計(jì)采用《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的無(wú)錨碇板樁式擋土墻計(jì)算方法進(jìn)行驗(yàn)證。

圖3 計(jì)算方法驗(yàn)證

最終的結(jié)果顯示：本工程所采用設(shè)計(jì)方案經(jīng)計(jì)算驗(yàn)證可以在有效保證擋土的情況下，將擋土結(jié)構(gòu)和土體的變形控制在合理的范圍，是一種合理和有效的方案。

6 結(jié) 語(yǔ)

隨著城市的發(fā)展，道路與土地的矛盾將愈發(fā)加劇，懸臂式排樁將越來(lái)越多的用作市政道路的擋土墻。因缺乏規(guī)范依據(jù)，本文參考相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范從嚴(yán)要求提出了懸臂式排樁擋土墻的變形控制標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)思路以及計(jì)算原理。文章最后也通過(guò)實(shí)際工程計(jì)算驗(yàn)證了懸臂式排樁擋土墻應(yīng)用的可行性，為類似項(xiàng)目提供工程參考。