某工程扶壁式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化及施工技術(shù)

李 慧 軍

(山西勤豐基礎(chǔ)工程有限公司，山西 晉城 048006)

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某工程扶壁式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化及施工技術(shù)

李 慧 軍

(山西勤豐基礎(chǔ)工程有限公司，山西 晉城 048006)

針對(duì)某工程扶壁式擋土墻原設(shè)計(jì)方案的不足之處，從擋墻截面、扶壁厚度與間距、預(yù)拉式擋板錨桿布置等方面，提出了扶壁式擋土墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，并分析了優(yōu)化后擋墻的穩(wěn)定性，闡述了其施工技術(shù)要點(diǎn)，取得了良好的施工效果。

扶壁式擋土墻，優(yōu)化設(shè)計(jì)，穩(wěn)定性，施工工藝

0 引言

隨著我國(guó)西部偏遠(yuǎn)山區(qū)交通和基礎(chǔ)建設(shè)進(jìn)程的加快，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)于這些地區(qū)的邊坡設(shè)計(jì)理論和實(shí)踐工作在一定程度上已滿足不了新的工程問(wèn)題，且之前的研究系統(tǒng)性不強(qiáng)。很多地區(qū)邊坡支擋結(jié)構(gòu)形式過(guò)于單一，沒(méi)有根據(jù)地層變化情況分段選用最優(yōu)的支護(hù)方案，邊坡設(shè)計(jì)坡率較小，導(dǎo)致占地面積大，工程造價(jià)過(guò)高，這些都與安全、經(jīng)濟(jì)和高效的邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)理念嚴(yán)重不符[1-3]。

鑒于此，本文結(jié)合工程實(shí)例，根據(jù)相關(guān)的支護(hù)設(shè)計(jì)理論，針對(duì)具體的工程地質(zhì)情況，選擇邊坡填方支擋結(jié)構(gòu)中可靠度高兼具經(jīng)濟(jì)性的扶壁式擋土墻進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮扶壁式擋土結(jié)構(gòu)的材料強(qiáng)度，以期對(duì)類似工程起到一定的指導(dǎo)作用和借鑒意義。

1 工程概況

某礦東區(qū)盤區(qū)接替項(xiàng)目風(fēng)井場(chǎng)地為正方形，南北及東西向均為230 m，占地面積約80畝。建設(shè)工程因地而建，場(chǎng)地分為兩個(gè)平臺(tái)，即：705.0 m平臺(tái)和682.0 m平臺(tái)，高差23.0 m，建設(shè)空間較小，存在邊坡穩(wěn)定問(wèn)題，為此對(duì)705.0 m平臺(tái)與682.0 m平臺(tái)之間的邊坡進(jìn)行治理設(shè)計(jì)。

根據(jù)GB 50330—2013建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范，并結(jié)合擬建邊坡的工程地質(zhì)條件及擬建場(chǎng)地工程重要性，確定邊坡工程安全等級(jí)為一級(jí)考慮，設(shè)計(jì)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)為1.35。

場(chǎng)地邊坡分二級(jí)坡面支護(hù)，一級(jí)坡高12 m，AB段、HJ段均采用扶壁式擋墻，BCDEFGH采用錨索框架梁+錨桿噴射混凝土；二級(jí)坡高11 m，BD段采用扶壁式混凝土擋墻+微型樁支護(hù)，EFGH段二級(jí)坡面錨索框架梁+錨桿噴射混凝土；平臺(tái)寬度2.9 m。

2 原設(shè)計(jì)方案

1)擋墻采用C30鋼筋混凝土澆筑，墻頂寬0.5 m，墻底寬2.0 m，擋墻地面以上高11.0 m，墻趾寬1.0 m，厚度1.0 m，墻踵寬5.0 m，厚度1.0 m，基礎(chǔ)總寬度為8.0 m。

2)擋墻基礎(chǔ)埋深1.0 m，一級(jí)坡面AB段，HJ段及二級(jí)坡面BCD段基底設(shè)置0.5 m厚C15混凝土墊層，二級(jí)坡面DE段基礎(chǔ)坐于基巖。

3)二級(jí)坡面邊坡BCDE段擋墻基底采用4排φ150微型鋼管樁，孔徑150 mm，間距2.0 m，排距分別為2.0 m。邊坡BC段樁長(zhǎng)15 m，邊坡CDE段樁長(zhǎng)9 m，底部進(jìn)入基巖不小于4 m，頂部伸入扶壁式擋墻基礎(chǔ)900 mm。

4)扶壁式擋墻墻面設(shè)置3排錨桿，傾角12°，采用Φ28鋼筋制作，二級(jí)坡面BCD段錨拉式擋板，錨桿長(zhǎng)度分別為12 m，15 m，18 m，錨桿底部設(shè)置預(yù)制混凝土錨定板；一級(jí)坡面HJ段及二級(jí)坡面DE段錨桿長(zhǎng)度均為12 m，孔徑130。

5)擋墻每9 m設(shè)置一伸縮縫，縫寬20 mm，內(nèi)填瀝青木板。擋墻背后設(shè)置300 mm厚砂礫石反濾層。

6)墻體設(shè)置4排泄水孔，安裝φ90 mm的PVC管，長(zhǎng)度穿過(guò)墻體，進(jìn)入反濾層100 mm，墻面外露100 mm，孔內(nèi)端部包裹土工布。

3 設(shè)計(jì)優(yōu)化

3.1 優(yōu)化依據(jù)及方案

在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)扶壁式擋墻下部坡體巖土體物理力學(xué)性質(zhì)較差，巖體內(nèi)部裂隙較發(fā)育且存在土巖結(jié)合面。組成坡體的土體為回填土，且含水量過(guò)大，在一級(jí)坡錨桿索注漿施工過(guò)程中，漿液幾乎不發(fā)生擴(kuò)散，說(shuō)明該部分土體趨于飽和，物理力學(xué)性質(zhì)與勘察報(bào)告嚴(yán)重不符，經(jīng)計(jì)算，經(jīng)微型樁處理后的地基承載力仍無(wú)法滿足原設(shè)計(jì)扶壁式擋墻的要求。因此，需要對(duì)該區(qū)域扶壁式擋墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，以確保擋墻的穩(wěn)定性。

對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了如下調(diào)整：

1)擋墻截面調(diào)整：由原來(lái)的梯形變?yōu)槠叫兴倪呅?，截面尺寸由原?lái)的墻頂厚500 mm，墻底厚2 000 mm變更為墻頂、底厚度均為400 mm，配筋也做相應(yīng)的調(diào)整。該部分設(shè)計(jì)變更能夠大大減小混凝土的使用方量，每延米減少混凝土方量9.35 m3，大大降低一級(jí)坡體上部荷載，提高了坡體的整體穩(wěn)定性。

2)擋墻后扶壁的厚度及間距也做相應(yīng)調(diào)整：每片擋墻中由原來(lái)的兩個(gè)扶壁調(diào)整為三個(gè)扶壁，每片中扶壁的間距由原來(lái)的5 m調(diào)整為3 m；厚度由原來(lái)的800 mm調(diào)整為500 mm；鋼筋間距及型號(hào)調(diào)整如圖2所示。

3)預(yù)拉式擋板錨桿布置方式及長(zhǎng)度調(diào)整：布置位置由原來(lái)的兩個(gè)扶壁之間的墻面穿過(guò)調(diào)整為插入到扶壁內(nèi)部，起到加長(zhǎng)扶壁，提高擋墻抗傾覆穩(wěn)定性的作用。同時(shí)，由原來(lái)的沿?fù)鯄Ω叨炔贾?排，改為4排，長(zhǎng)度也由原來(lái)的18 m，15 m和12 m調(diào)整為18 m，15 m，12 m，12 m。

方案優(yōu)化后的扶壁式擋墻尺寸及配筋圖如圖1所示。

3.2 穩(wěn)定性分析

為驗(yàn)證優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的合理性，采用理正巖土計(jì)算6.0邊坡分析軟件對(duì)扶壁式擋墻的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。由于優(yōu)化方案中的擋墻墻身傾角為82°，并非直立的，理正中沒(méi)有相關(guān)的模塊，因此，對(duì)其進(jìn)行一定的簡(jiǎn)化，該簡(jiǎn)化增加了滑裂面以外的土體，使得計(jì)算結(jié)果更加保守，在理論上是可行的。

1)簡(jiǎn)化后的擋墻原始條件。

2)墻身各部分尺寸，見(jiàn)圖2。墻身總高12 m,墻體厚度為0.4 m，基礎(chǔ)寬8 m，墻趾懸挑長(zhǎng)1 m，墻踵懸挑長(zhǎng)6.6 m，扶壁式擋墻基礎(chǔ)高1 m，扶壁的間距為3 m，扶壁厚度為0.5 m。

3)物理參數(shù)?；炷翂w容重25 kN/m3；混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30；縱筋和抗剪腹筋強(qiáng)度等級(jí)均為HRB335。

4)穩(wěn)定性驗(yàn)算。

a.抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算。通過(guò)理正巖土計(jì)算6.0軟件計(jì)算得知，在扶壁式擋墻支護(hù)下，邊坡下滑力為370.715 kN，而抗滑力為847.173 kN。

抗滑移安全系數(shù)Kc=2.285>1.300，滿足設(shè)計(jì)要求。

b.抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算。通過(guò)理正巖土計(jì)算6.0軟件計(jì)算得知，在扶壁式擋墻支護(hù)下，傾覆力矩為1 482.858 kN·m，抗傾覆力矩為7 453.884 kN·m。

抗傾覆安全系數(shù)K0=5.027>1.500，滿足設(shè)計(jì)要求。

c.地基承載力及偏心距驗(yàn)算。墻趾處地基承載力：壓應(yīng)力=287.389≤360.000 kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。墻踵處地基承載力：壓應(yīng)力=136.197≤390.000 kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。地基平均承載力：壓應(yīng)力=211.793≤300.000 kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

d.邊坡整體穩(wěn)定性驗(yàn)算。通過(guò)理正巖土計(jì)算6.0軟件計(jì)算得知，在扶壁式擋墻支護(hù)下，邊坡整體穩(wěn)定：最小安全系數(shù)=1.424≥1.350，滿足設(shè)計(jì)要求。

經(jīng)上述計(jì)算可知，優(yōu)化后的扶壁式擋土墻穩(wěn)定性能夠滿足設(shè)計(jì)要求，說(shuō)明該方案是可行的。

4 施工工藝及技術(shù)要求

4.1 施工工藝

扶壁式擋土墻施工流程如圖3所示。

4.2 技術(shù)要求

1)扶壁式擋墻采用C30鋼筋混凝土澆筑，墻頂寬400 mm，墻底寬400 mm，擋墻高11.0 m，墻趾寬1.0 m，厚度1.0 m，墻踵寬6.6 m，厚度1.0 m，基礎(chǔ)總寬度為8.0 m。2)墻背設(shè)置300 mm厚砂礫石反濾層。3)墻體設(shè)置泄水孔，長(zhǎng)度穿透墻體，墻面外露100 mm，內(nèi)部深入反濾層100 mm，頭部包裹土工布。4)擋墻基礎(chǔ)埋深1.0 m，基底設(shè)置200 mm～300 mm C15混凝土墊層，具體厚度根據(jù)基底標(biāo)高而定。5)擋墻基底設(shè)置4排φ150微型鋼管樁，孔徑150 mm，間排距2.0 m，邊坡AB段樁長(zhǎng)15 m，邊坡BCD段樁長(zhǎng)9 m，底部進(jìn)入基巖不小于4 m，頂部伸入擋墻基礎(chǔ)900 mm。6)擋墻每9 m設(shè)置一伸縮縫，縫寬20 mm，內(nèi)填瀝青木板。7)在坡頂平臺(tái)上澆筑C15混凝土墊層。澆筑完成后按養(yǎng)護(hù)要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。8)鋼筋加工及安裝搭接按照設(shè)計(jì)圖紙和相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行。鋼筋安裝首先綁扎基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋，然后放置7 cm厚的砂漿墊塊，且每平方米不少于4塊。為保證鋼筋綁扎時(shí)鋼筋骨架的整體性，要在基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋綁扎完畢后安裝架立鋼筋和擋墻扶壁豎向主筋。9)墻身混凝土采用C30商混凝土。由于墻身較高，基礎(chǔ)和墻身混凝土分五次進(jìn)行澆筑，第一次澆筑為底板，模板采用尺寸為長(zhǎng)×寬×高為244 cm×112 cm×1.8 cm木模板，模板后采用10 cm×10 cm方木，間距25 cm，加固采用穿心絲+架管。10)基礎(chǔ)澆筑完畢并達(dá)到強(qiáng)度要求后進(jìn)行腳手架搭設(shè)及墻身和扶壁鋼筋綁扎。擋墻正面模板采用與基礎(chǔ)相同規(guī)格的木模板，模板之間采用方木進(jìn)行連接，方木截面尺寸為10 cm×10 cm，設(shè)置間距為25 cm。11)由于墻身存在一定傾角(79°)，在澆筑前，腳手架必須加斜撐，防止?jié)仓r(shí)墻體傾斜過(guò)大甚至出現(xiàn)倒塌事故。12)墻身混凝土澆筑時(shí)，設(shè)置串筒，確?；炷翝仓|(zhì)量。與此同時(shí)，墻身預(yù)留振搗孔，以確保搗鼓密實(shí)。13)墻身設(shè)置4排泄水孔，左右間距為3 m，上下間距分別為3 m，2.5 m，3 m，在基礎(chǔ)頂面以上0.3 m位置處設(shè)置15 m長(zhǎng)仰斜排水孔，并用透水土工布包裹PVC管進(jìn)口，在墻后泄水孔處設(shè)置碎石反濾層。14)墻后填土需墻體強(qiáng)度達(dá)到70%后進(jìn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

本文以某工程為研究背景，首先在對(duì)工程地質(zhì)條件準(zhǔn)確把握的基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述原設(shè)計(jì)方案的不足和設(shè)計(jì)方案調(diào)整的依據(jù)，在此基礎(chǔ)上，采用理正巖土計(jì)算6.0分析軟件對(duì)優(yōu)化后的扶壁式擋土墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，符合設(shè)計(jì)要求。最后，針對(duì)本工程的特點(diǎn)，對(duì)優(yōu)化后的扶壁式擋墻施工工藝和技術(shù)要求進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對(duì)類似工程具有一定的借鑒意義。

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The optimization and construction technology of an engineering buttressed retaining wall structure design

Li Huijun

(ShanxiQinfengBasicEngineeringLimitedCompany,Jincheng048006,China)

According to the deficiency of project of an engineering buttressed retaining wall original design scheme, from the retaining wall interface, buttress thickness and spacing, pre-tension type baffle bolt layout and other aspects, proposed the optimization design scheme of buttressed retaining wall, and analyzed the stability of the retaining wall after the optimization, elaborated the construction technology key points, achieved good construction effect.

buttressed retaining wall, optimization design, stability, construction technology

1009-6825(2016)24-0068-03

2016-06-05

李慧軍(1976- )，男，工程師

TU476.4

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