钢管桩与挡墙组合结构在陡坡路基中的应用研究.pdf
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1、作者简介刘欢(),男,工程师,主要研究方向:岩土工程设计。钢管桩与挡墙组合结构在陡坡路基中的应用研究刘欢许源华刘长伟(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司贵阳)摘要:我国西南山区地形条件差,受地形限制,山区公路建设中常见的一种路基形式就是半填半挖路基,在填方路基侧经常遇到陡横坡路基收坡问题。本文依托西南山区某高速公路路肩墙工程,提出一种适用于陡横坡地形的“矮挡墙钢管桩”组合结构,即在衡重式路肩挡土墙下部设置钢管桩基础,结合工程实例,说明该结构经济实用,具有较强的收坡能力,同时又有较好的抗滑移、抗倾覆能力。针对组合结构抗滑移、抗倾覆计算,提出简化理论计算公式,并在工程实例中验证了其合理性,可
2、为相似工程提供参考。关键词:陡横坡;挡土墙;“矮挡墙钢管桩”组合结构;理论计算 ,(,):,“”,:;“”;引言由于西南山区地形条件差,山区公路路基建设经常遇到陡横坡地形条件。如何有效、经济地进行路基收坡,同时又能保证路基稳定,成为山区公路设计施工的一个关键问题。目前,最常采用的形式就是在填方路基侧设置挡土墙,其中重力式挡土墙的使用最为广泛。重力式挡土墙在实施中需综合考虑填土高度、地基承载力、安全性、经济性、地形条件等多种因素,常规重力式挡土墙在陡斜坡位置经常因地基承载力不足以及支挡结构整体抗滑移抗倾 第期青海交通科技覆能力较差等因素而发生失稳。针对这一问题,本文提出一种“矮挡墙钢管桩”组合结
3、构对其进行治理,即组合结构上部为常规重力式挡土墙,下部为钢管桩基础,这种组合结构形式既能有效减小挡土墙尺寸,降低施工难度及造价,又能有效提高地基承载力及整体结构抗滑移抗倾覆能力,充分保证路基稳定,具有方便施工、节约工期又经济合理等优点。工程概况西南山区某高速公路 左侧路肩墙,位于隧道出口路基段,由于地面横坡陡,原地貌植被茂密,测量存在误差,施工清表后复测发现,原设计为浅挖方路基变为填土高度为 的填方路基(图)。图工点平面位置图根据地勘显示该段填方路基位置场区上覆第四系残坡积层()黏土,呈硬塑状态、厚度 ,覆盖层厚度较厚,下伏基岩为侏罗系中统税房街组()砂岩夹泥岩,岩体风化破碎,强风化层厚,节理
4、裂隙发育,岩质软,岩体整体强度较低。根据最终路基横断面形式,路基外侧为陡斜坡地形,路基没有直接放坡填筑的条件,因此需在路肩位置设置支挡结构进行收坡。同时结合该位置地质条件,由于覆盖层较厚,经测量地基容许承载力仅为,不满足挡墙设计要求,采用护肩等一般支挡结构形式,在后期行车等荷载作用下,路基易在地表覆盖层内或沿基覆界面发生侧向滑移倾覆,致使路基失稳。因此,该段路基的难点是既要进行路基收坡又要确保路基的整体安全稳定性。组合结构方案针对上述路基需要解决的两个问题,拟定两种路肩墙形式方案,第一种方案为在路肩位置设置常规恒重式路肩墙,根据断面显示路肩墙墙高需要达到才能满足公路路基设计规范中斜坡地面挡墙基
5、础埋置条件的要求。如图所示,该高挡墙方案圬工量较大,开挖方量大,同时挡墙基坑开挖过程中,靠路基侧如果不做临时加固,挡墙基坑边坡易失稳,施工安全风险较大。第二种方案即为此次研究的一种钢管桩与挡墙组合结构方案,即上部为常规重力式挡墙结构、下部为钢管桩基础的一种组合结构。如图所示,该方案既可以减少开挖方量,减小圬工体积,又可以起到有效抗滑移抗倾覆的效果。图高挡墙横断面设计图图组合结构横断面设计图青海交通科技 第期该工点在具体实施时,组合结构中的钢管桩采用临近隧道常用管棚材料钢管(壁厚)与根钢筋组合构成,内置注浆管保证其注浆效果,钢管桩成孔为,采用潜孔钻成孔,在桩身注浆完成后采用二次注浆工艺,使浆液充
6、分渗透至钢管桩周围岩土体之间,形成水泥土,以提高钢管桩的桩侧摩阻力。钢管桩顶伸入挡墙基础,并采用两层横纵向钢筋网与钢管焊接,使钢管与挡墙之间形成刚性连接,更加有利于组合结构的整体受力,下部钢管桩共设置三排,平面上呈梅花形布置,桩长,如图、图所示。图组合结构示意图图钢管桩平面布置图 组合结构可充分利用多排钢管桩的抗剪强度、桩侧摩阻力,与挡墙组合后形成受力共同体,可提供更大的抗倾覆弯矩和抗滑力,比常规挡墙具有更加优越的受力效果。每延米路肩支挡采用常规高挡墙方案,预计圬工,估算费用约万元。若采用组合结构,预计圬工,钢材,注浆(考虑扩散半径),估算费用约 万元。将两种方案进行对比(表)可发现,组合结构
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