高填方区的桩基混凝土底座咬合挡土墙的设计与应用

高填方区的桩基混凝土底座咬合挡土墙的设计与应用

习艳君 陈少杰

中国能源建设集团广东火电工程有限公司 510700 广东省广州市

摘 要：介绍了挡土墙的构造及工程常用挡土墙的类型，提出了一种用于高填方区的桩基混凝土底座咬合挡土墙并介绍其构造及优点。介绍了该新型挡土墙在实际工程中的应用情况并与常规挡土墙进行了对比分析。

关键词：高填方区；桩基混凝土底座；挡土墙；设计应用

0 引 言

中国地域辽阔，地势西高东低，山脉多呈东西和东北一西南走向，山地、高原和丘陵约占陆地面积的67%，盆地和平原约占陆地面积的33%。对于工程建设，特别是变电站、发电厂等工业建筑，由于土地属性及使用功能等条件，选址位置常在交通不便的高原或者丘陵地区，场地大多位于山地，地形复杂，地势不平坦，甚至位于山坡位置，常需要挖山填坑以平整场地。受征地范围限制，而挡土墙则是场地平整常用的一种边坡处理方式。

1 挡土墙的构造

挡土墙分为填方区挡土墙与挖方区挡土墙，用于支撑填土或山坡土体，防止填土或山坡土体变形失稳^[1]。图1-1为挡土墙的横断面，其中与被支承土体直接接触的部位为墙背；与墙背相对的临空部位为墙面；与地基土直接接触的部位为基底；与基底相对的、墙的顶面称墙顶；基底的前端称为墙趾；基底的后端称为墙踵。挡土墙中还包括泄水管、反滤包或反滤层、变形缝等构造部位。

图1-1 挡土墙横断面

2 挡土墙的类型

挡土墙类型主要包括重力式、衡重式及悬臂式挡土墙，其中重力式挡土墙中又包含仰斜式、折背式、直立式、俯斜式^[2]，如表2-1及图2-1所示。

表2-1 挡土墙的类型

图2-1 各类型挡土墙的断面

挖方区挡土墙常用仰斜式和折背式的重力式挡土墙，填方区挡土墙常用直立式、俯斜式的重力式挡土墙。衡重式挡土墙（二）应用于墙高6米或6米以上；悬臂式挡土墙（二）应用于墙高4米或4米以上的挡土墙工程。衡重式的加强体用C15级毛石混凝土浇筑，高度为0.2墙高，位于上、下墙的高度为0.4:0.6。悬臂式的底部应设置C10级混凝土垫层，厚度100mm，每边宽出100mm。

3 桩基混凝土底座咬合挡土墙的构造及优点

混凝土底座咬合挡土墙主要由基底预应力管桩或钻孔灌注桩、底部钢筋混凝土底座及上部砌石或混凝土浇筑挡土墙三部分组成，见图3-1。桩和混凝土底座的设置增加了基底回填土的地基承载力及挡土墙的整体抗滑移能力^[3][4]。在上部挡土墙设计时，只需着重考虑挡土墙自身的强度要求，十分适用于填土深度较大，地基承载力较低的场地。

图3-1 桩基混凝土底座咬合挡土墙的构造

4 工程应用

4.1 工程概况

本工程为一个电压等级为110kV的户外常规变电站工程，站址位于贵州省铜仁市沿河土家族民族自治县。站址场地为中低山丘陵，整体地势东南高西北低。自然高程约425～455m。整体西侧有一高约20米的山坡，东侧为高坎，南侧为高边坡，东南边为自然冲沟，坎底建有防洪排水沟。场地竖向布置为平坡设计，设计标高为435m，需要挖坡填坑平整场地。场地概况见图4-1。

图4-1 站址场地概况

4.2 地质条件

根据钻探资料，站址内上覆地层主要为第四系人工填土、坡残积粉质黏土。下伏基岩为各种不同风化程度的页岩。填土主要由黏性土混块石回填形成，夹杂少量建筑垃圾，块石含量约50%，稍湿，松散。块石成分为灰岩、页岩、页岩，钻探时有漏浆现象。人工堆积成因。经过调查，该层土回填时间约10年，回填时未经过碾压，尚未完成自然固结。土层包含物分布及密实度不均匀。填土厚度约为14.8m，根据调查站址原地主人，最大填土厚度大约30m，填土厚度大，且不密实，容易形成塌陷。

4.3 方案选型

根据前期设计条件，挡土墙方案采用砌石挡土墙，方案选型阶段拟采用直立式重力挡土墙，带凸榫直立式重力挡土墙和桩基混凝土底座咬合挡土墙3种方案进行对比分析，对比情况详见表4-1。

表4-1 挡土墙方案对比分析表

根据本工程的地质条件及各类型的挡土墙的优缺点，选用桩基混凝土底座咬合挡土墙为本工程的挡土墙形式。

4.4 设计参数及计算

本工程基桩+混凝土底座咬合挡土墙墙身高度为9m，出露地面高度为8m，墙顶宽度1.2m，面坡倾斜坡度1:0.15，墙趾墙踵宽度均为0.5m。底座为宽4m的钢筋混凝土底座，桩基采用直径400的高强预应力管桩（PHC）。墙后填土类型为单层填土，墙后填土内摩擦角φ为30°，墙后填土容重为20 kN/m³。基底摩擦系数根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）^[5]取值。墙身采用毛石砌体，墙身容许压、剪、拉、弯曲拉应力根据《砌体结构设计规范》（GB50003-2011）^[6]取值。

本工程挡土墙采用理正岩土计算软件挡土墙计算模块进行挡土墙墙身验算。墙身的倾覆稳定性验算、墙底截面强度验算、台顶界面强度验算均满足设计要求。桩基混凝土底座采用理正结构工具箱进行验算，桩基竖向承载力验算、承台受力计算及沉降验算等均满足设计要求。

5 结论

场地平整工程常采用挡土墙作为边坡处理方式。对于高回填区、地基承载力较差的回填土，一般重力式挡土墙抗滑移、抗倾覆能力较差，地基反力远超地基土的承载能力，故这类挡土墙不适用于地基承载力较低的的高填方区域。而采用基桩（深基础）+混凝土承台底座咬合上部挡土墙结构形式，基桩竖向抗压、抗拉、抗剪承载能力较强，能够显著提高它的整体抗滑移、抗倾覆的能力，可以满足挡土墙的整体稳定性。因此这种组合结构，十分适用于填土深度较大，地基承载力较低的场地。根据工程实例，在实际工程中的应用效果良好。

参 考 文 献：

[1] 顾慰慈. 挡土墙土压力计算[M]. 2001.

[2] 国家建筑标准设计图集04J008挡土墙（重力式 衡重式、悬臂式）[S]．北京：中国计划出版社，2006.

[3] 杜永峰, 余钰, 李慧. 重力式挡土墙稳定性的结构体系可靠度分析[J]. 岩土工程学报, 2008(03):46-50.

[4] 岳祖润, 彭胤宗, 张师德. 压实粘性填土挡土墙土压力离心模型试验[J]. 岩土工程学报, 1992, 14(6):90-96.

[5] 建筑地基基础设计规范GB50007-2011[S]．

[6] 砌体结构设计规范GB50003-2011[S]．