桩板式挡土墙受力特性与设计分析

摘 要：桩板式挡土墙与普通挡土墙相比，其主要受力结构在开挖基坑前已经形成，接着在开挖过程中，逐步形成完整的桩板式挡土墙，有着更好的受力性能。本文通过工程实例说明了桩板式挡土墙的设计与应用，着重讨论了桩身受力分析、桩长计算、桩身计算及挡土板计算过程及计算过程中各种参数的取值。

关键词：大型无动力船舶 港内拖带 阻力

桩板式挡土墙的主要组成结构是钢筋混凝土桩和挡板，桩的截面形状一般是矩形，特殊情况也可以是圆形或者其他形状，板的形式有槽形板、空心板等，它的主要优点如下：①与普通挡土墙相比，主要受力结构在开挖基坑前已经形成，接着在开挖过程中，逐步形成完整的桩板式挡土墙；②如果地基强度不足，可以从加深桩的埋深中得到补偿。根据桩的受力性质和桩底支承条件可分为刚性桩和弹性桩两种；按桩底的锚固程度可分为自由支承、铰支承和固定支承三类。

目前在国内，桩板式挡土墙广泛使用在铁路、公路、厂矿等土木工程的滑坡治理中，而且这种支挡结构在实践中证明其效果是良好的。桩板式挡土墙的设置应保证提高滑坡体的稳定系数达到规定的安全值；滑坡体不越过桩顶或从桩间滑动；不产生新的深层滑动。重庆市巫山新县城宁江路K3+127～K3+281.5 段右侧设置了桩板式挡土墙，本文结合其设计过程， 简述桩板式挡土墙的设计思路及设计难点。

1.工程概况

重庆市巫山新县城宁江路K3+127～K3+281.5 段靠江侧为旅游码头进场道路，进场道路与设计的宁江路高差最大处约20米，区域地质稳定性评价主要呈三叠纪地层，冲沟中心钻探资料显示深度12米以上为碎石层，其下为中风化砂质泥岩。本段道路外侧高差大，冲沟段不良地质潜在不稳定，若遇久雨可能会造成严重的地质灾害。本段右侧拟采用桩间板进行处理，抗滑桩的外侧距人行道边线的距离为0.3m。

2.挡土墙设计分析

2 . 1计算思路

桩板式挡土墙的计算原理与悬臂式支挡结构的计算思路基本相同，主要包括以下3个方面：①墙后土压力（包括列车荷载引起的土压力）的计算，桩后土压力与一般挡土墙的土压力计算方法相同，挡土墙在施工期间发生的位移，作用在墙背后主动压力，一般可按库仑土压力公式进行计算。作用于桩板式挡墙上的荷载，主要为墙后土体的侧压力、土体表面的附加荷载、以及悬臂桩地下锚固段的土层反力。②桩和板的内力计算。③桩和板的强度计算。

悬臂式支挡结构由于在开挖面以上不存在支点，导致其主要的破坏模式可能是支挡结构绕脚端（桩底）的转动，且这已被大部分工程实践所证明。因此，可以假定悬臂式支挡结构的嵌固深度由绕结构端部转动平衡条件确定。计算方法有静力平衡法、布鲁姆法、弹性地基梁法。本工程桩身内力和配筋采用“m”法， 桩长计算采用“m”法和静力平衡法相结合。

2 . 2挡土墙设计

挡墙设计采用理正岩土计算程序（6.0版）按m法计算。抗滑桩分A、B、C、D四种型式（见图1、图2）。A型桩：1.5m×2.5m，桩长24m； B型桩：1.5m×2.5m，桩长30m；C型桩：2.0m×3.0m，桩长30m；D型桩：2.0m×3.0m，桩长35m。A型桩锚固长度为10m，B型桩锚固长度为15m，C型桩锚固长度为12m，D型桩锚固长度为15m。桩间挡土板置于土层中不小1.0m，桩间挡土板用C30混凝土浇注，挡土板宽度为变化值，在距桩顶0～8.0m段宽度为25cm，在距桩顶8.0～16.0m段宽度为30cm，在距桩顶16.0m以下段宽度为35cm。挡板泄水孔按2m间距上下交错设置，最下一排泄水孔的出水孔应高出地面0.3m。钢筋采用HRB335级钢筋。挡土墙平面、立面布置（见图1、图2）。

2 . 3 . 2桩受土压力的正面计算宽度

地面以上桩的计算宽度，就是取桩之间的水平距离；在土压力作用下，地面以下桩两侧土体的受力状态是较复杂的空间问题。

工程按文献[5]第5.7.5 条中确定对桩身的计算宽度：

矩形桩：当边宽b≤1 m时， b0= 1.5 b+ 0.5；当边宽b> 1 m 时， b0= b+ 1；式中b――桩身截面宽度，m； b0 ――桩身的计算宽度，m。2 . 3 . 3桩长复核

根据文献[2]第9.2.3条、第9.2.4条和文献[4] 附录F的规定，该工程采用静力平衡法计算桩长，如图5、图6，并按文献[4]第5.7.3 条“抗滑桩的锚固段长度应满足桩侧最大压应力不大于地基的横向容许承载力载力的要求”进行复核。

由文献[2] 附录T桩式、墙式悬臂支护结构计算要点， T.0.1计算得：

2 . 3 . 5桩身配筋

采用理正岩土6.0版计算。分别对四种桩型桩身进行配筋计算。

2 . 4挡土板计算

（1）板上的土压力取同一跨内该类型板（由于分段设置不同类型的板块）最下面板块底边缘的水平土压力，作为该类型板上的荷载。

（2）按简支板计算内力。计算跨度为桩间净距+1/2搭接长度。

（3）计算出挡土板的配筋。

3.结语

桩板式挡墙施工简便，竣工后维护费用低，适用于大部分高差较大的边坡支护。该工程地质条件、施工环境较为复杂，设计采用桩板式挡土墙的方式；设计时应结合边坡地勘报告，做好边坡设计方案比选；在明确桩板式挡墙支护方案的基础上，选择合理的桩间距和截面，控制好桩的入土深度和桩顶位移。

参考文献：

[1]CJJ37-90，城市道路设计规范[S].

[2]GB50007-2002，建筑地基基础设计规范[S].

[3]JTGD30-2004，公路路基设计规范[S].[4]GB50330-2002，建筑边坡工程技术规范[S].

[5]DB50/5001-1997，重庆市地基基础设计规范[S].

[6]JGJ94-2008，建筑桩基技术规范[S].

[7]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.