薄壁筒樁在河岸支護工程中的設計淺析

胡少捷

摘要：通過基于液壓高頻振動錘施工成形的大直徑現澆薄壁灌注樁技術在某深厚軟土排洪渠支護中的設計研究,簡述此工程的設計，分析比較了不同直徑灌注樁排樁支護的經濟與技術指標, 論證該樁型在沿海軟土地基擋土支護工程（深基坑、護岸等）中具有廣泛的推廣價值。

關鍵詞：排洪渠；薄壁筒樁，支護；軟土地區；擋土墻；設計

中圖分類號：TU74文獻標識碼： A

Design Analysisof Cast-in-situ Concrete Tubular Pile with Large Diameter in support for a bank

Chen Dongshu, Hu Shaojie

Zhejiang Haitong High Technology Co.,Ltd,Ningbo 315800,China

Abstract:Large diameter cast-in-place thin-walled tubular piles were employed to ditch of water in deep soft clay layer, which was driven by a high-frequency hydraulic vibratory hammer.Construction techniques outlined in this project.The economic and technicalparameters of different types of cast-in-place piles were analyzed. It is indicated that the cast-in-place tubular piles can be well adopted in coastal soft clay excavations(deep foundation pit, revetment, etc.).

Key words :ditch of water; cast-in-place thin-walled tubular piles; supporting system; soft clay area

retaining wall;design

一、引言

隨著城市中大量高層建筑，河道拓寬以及地處山區的邊坡建筑、高等級公路和鐵路工程的興建, 擋土墻在基坑、邊坡工程以及護岸工程中的應用越來越廣，需要在極其狹窄的場地或密集的建筑群與設施中設置擋土墻，而傳統的重力式、懸臂式或扶壁式擋土墻因要進行放坡，其施工作業面大或者需專門基坑支護或者圍堰工程后才能進行施工， 故其使用范圍受到限制。利用排樁布置形式靈活、施工場地不大、可以省去基坑支護或圍堰等優點,加之樁排組合的護壁墻，具有承重、擋土及抗滑移等功能，墻體具備剛度大、基礎深、變形小的特點，將排樁結構作為永久性擋土墻使用, 無疑是一種不錯的選擇，例如筒板聯樁排樁結構，它具有耗材少、施工簡單、成本低、質量易控制，在這類擋土墻的具有更大的性價比優勢。

二、案例分析

一）工程概況

該工程的場地原為魚塘養殖場，又沿海軟土地區, 地質條件差, 軟土層深厚, 地質情況由上而下為:①層素填土：灰黃色，主要由粘性土組成，局部由碎石土和塊石組成，層底含軟塑粘土，呈松散狀；②層粘土：灰黃色，呈可塑~軟塑狀態，呈中高壓縮性，低滲透性覆蓋在淤泥層之上；③層淤泥：深灰色，呈軟塑~流塑狀態，呈高壓縮性，靈敏度較低，St約為1.25，低滲透性，為正常固結土； ④層粉質粘土：黃色，呈可塑~硬塑狀態； ⑤層含粘性土碎石：灰黃色，由風化碎石，礫石、砂和粘性土組成，角狀，呈稍密~中密狀。 土層性質見表1

表1 巖土層主要物理力學性質指標推薦表

層號 土層

名稱 含水量 液性指數 壓縮模量 孔隙比 內聚力 內摩擦角 地基土承載力特征值fak

W(%) IL Es（Mpa） e Ck（Kpa） фk（度） (Kpa)

② 粘土 43.4 0.47 3.0 1.175 25 3.0 80

③ 淤泥 62.5 1.31 1.9 1.645 10.8(固快) 7.3(固快) 50

④ 粉質粘土 26.4 0.05 7.4 0.746 40.0 6.0 200

⑤ 含粘性土碎石 14 20(E0) 260

二）設計方案

該工程的主排渠道的頂面設計標高在3.50m左右，渠道底設計標-0.70m~-1.50m，渠道底寬6.0m，開挖最深處5.5m，原設計方案為：渠道兩側壁設計為漿砌塊石擋土墻，擋土墻基底擬采用水泥土攪拌法做地基處理。但是由于排洪渠兩邊不遠處，在打沉管灌注樁，開挖時直接把攪拌樁直接剪斷，出現大量涌土，而無法施工。河渠兩邊填土已經填到標高，旁邊廠房，無法進行放坡。只能考慮排樁式擋土墻，但是采用灌注樁擋墻的結構卻帶來耗材多、施工難、成本高、質量難保證等一系列問題。為了結構的安全、施工的方便以及造價的控制，最終采用筒板聯樁方案（見圖1）。

圖1 筒板聯樁擋土墻 圖2 筒樁與管樁對比圖

從結構特點來看,筒樁（見圖2）是大直徑樁型，直徑1000mm-2000m，又系圓形薄壁結構,且有很強的抗壓抗彎抗剪性能（例如直徑1500mm的筒樁，壁厚180mm，每延米50公斤的鋼筋配置，極限彎矩可達1400kN·m,極限剪力600KN）,采用環形構件可在少量降低抗彎性能的前提下,將管芯混凝土節余下來,用最少的材料獲得最有效的結構效應,體現了材料受力合理、用料經濟、質量可靠的設計理念?，F澆插板拉大了樁間距，很好的實現擋土，同時減少了造價。

三 )計算理論

排樁擋土墻作為永久性支擋結構的設計方法, 鐵路、公路、水利等部門規范目前沒有涉及,筒樁作為專利技術，其的應用規范少之又少，但是根據他的機理可以當做灌注樁來計算，也 可以參考建筑基的設計方法進行?！督ㄖ又ёo技術規程》( JGJ 120- 1999)主要適用于建筑物和一般構筑物的基坑工程支護, 由于基坑工程一般只有幾個月, 應用于永久性邊坡失效概率偏大, 安全系數偏低。為了能設計出一個安全可靠的排洪渠，其安全系數可以結合《水工擋土墻設計規范》（SL_379-2007），計算軟件采用理正深基坑支護設計軟件(F-SPW V6.0)。

1.土壓力的計算

《水工擋土墻設計規范》的土壓力計算采用朗金土壓力理論,忽略了樁墻與土體的摩擦力作用, 開挖面以下荷載為三角形分布?！督ㄖ又ёo技術規程》則采用經驗的土壓力分布模式, 開挖面以下的主動土壓力采用矩形分布。在缺乏可靠經驗時, 采用《水工擋土墻設計規范》的三角形土壓力分布是偏于安全。驗算整體穩定與抗傾覆時，在計算土壓力的時候用一般模型。在結構內力計算時，可以參照經驗的土壓力分布模式。

2. 嵌固深度的計算

排樁擋土墻的錨固深度受抗傾覆、抗滑移、抗隆起及整體穩定性等多方面控制.由于渠底寬度只有6m，樁在渠底實現對撐，抗傾覆能力會大大提高，整體造價也會有所下降。單支點排樁擋土墻(圖5)可以采用傳統的等值梁法, 按下式確定錨固深度

式中 ——支點力, kN;

—— 支點至樁前地面距離, m;

——錨固深度, m。