新型支挡结构适用性探讨

李曙光 隋孝民

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300142)

新型支挡结构适用性探讨

李曙光 隋孝民

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300142)

结合实例，介绍几种新型支挡结构，分析其收坡效果及适用性，说明设计要点。

铁路 路基 新型支挡结构 适用性 收坡

随着铁路的大规模修建，铁路用地日趋增加，为节约用地，尤其是土地资源较为宝贵的地段，需要考虑增设支挡结构以减少路基占地。同时，为避免拆迁路基沿线既有建筑，设置支挡结构回收边坡也是必要的。为了避免陡坡路堑地段产生高大边坡，增加边坡的稳定性，也应该设计支挡结构。钢筋混凝土悬臂式及扶壁式挡土墙、排桩挡土墙、桩板式挡土墙、U形槽封闭式结构、桩基托梁挡土墙作为新型支挡结构，越来越多地应用于工程建设。结合工程实例，分析以上新型支挡结构适用性和优缺点。

1 常用的路基支挡结构

1.1 钢筋混凝土悬臂式或扶壁式挡土墙

钢筋混凝土挡土墙根据墙高及承受土压力大小可采用悬臂式挡土墙及扶壁式挡土墙。

悬臂式挡土墙是目前路基填方段挡土墙使用较多的结构。考虑受力特点，当挡土墙高度超过6 m时，宜在面板与踵板间设置扶壁式肋板，即为扶壁式挡土墙。由于肋板的存在，为保证肋板周围填料的压实标准，路基填筑施工工艺要求较高(如图1，图2)。

图1 悬臂式挡土墙横断面

图2 扶壁式挡土墙横断面(单位：m)

钢筋混凝土挡土墙的设置避免了坡脚侵占沟渠、铁塔、既有或规划的道路及房屋等。高速铁路车站站台区设置自动扶梯及人行梯道时，设置此类挡土墙也能很好地互相配合。

该类挡土墙收坡效果较好，截面较小，整洁美观，宜在石料缺乏、地基承载力较低的路堤地段采用。由于其本身采用钢筋混凝土材料，造价较高，埋深应满足要求。且由于墙趾的存在，基坑开挖时对施工空间要求较大，可采用临时支挡结构对基坑进行防护，以减少占地宽度。

1.2 U形槽封闭式结构

主要用于地下水位高、地层渗透系数高的隧道与地面线之间的过渡段以及平改立工程的挖方段落，避免受地下水或外侧地表水影响，且占地较少。当填方段时，两侧需设置支挡收坡且路基面不宽时，也可采用U形槽内填筑路基的方式代替两侧设置挡土墙，对于路肩高程不满足洪水位要求或外侧存在浸水的情况下，采用U形槽封闭式结构通过也是一种可以有效抗冲刷增加稳定性的结构结构(如图3)。

图3 封闭式路堑横断面

U形槽结构设计应进行：抗浮检算，边墙及底板的内力、配筋以及裂缝宽度检算，松软土地段地基承载力检算。轨道结构形式为整体道床时，沉降要求较高，软土及松软土地基应进行地基沉降计算，墙身防渗水及结构缝的防水结构也是结构设计的重点。

基坑开挖应注意地下水引排或截流，根据周围情况选用降水结构或基坑外侧设置止水帷幕、坑内管井降水结构。基坑开挖可根据周围情况采用放坡方式，当不具备临时放坡条件时还应设计临时防护结构，如土钉墙、钢板桩、SMW法、灌注桩等。为了有效控制变形，基坑内可以设置支撑。

U形槽竖向变形较小，满足无砟轨道桥头路基过渡段要求，对于地基条件不是很好的地段，也能较好地实现沉降控制。

1.3 排桩墙、桩板式挡土墙

排桩桩身采用钻孔或挖孔成桩，采用钢筋混凝土材料，一般可做为临时性支挡，也可以根据要求做为永久性支挡。桩长及布置可根据地层条件选择采用K法或m法进行检算。当桩体悬臂段较长、位移检算无法通过时，可采用桩身悬臂段增加锚杆(索)或采用双排桩结构(如图4)。

图4 排桩挡土墙横断面

排桩挡土墙收坡效果明显，在既有线路堤、路堑段均有应用，尤其是在沉降敏感性建筑物或既有线附近设置路堤或路堑且存在较大高差时，为减少对既有线运营干扰，可优先采用。排桩挡土墙混凝土结构圬工量较大，造价较高。

桩板式挡土墙在锚固桩间挂钢筋混凝土板减少了桩体的数量。可与排桩挡土墙进行经济比较，选择经济合理结构(如图5)。

图5 桩板式挡土墙横断面

该结构收坡效果好，较为整洁、美观，桩间板前可设置绿色平台，种植上爬或下垂植物，增加绿色防护。锚固桩尺寸较大，对于路堑地段，桩间挂板需要开挖出施工空间，需要临时占地，混凝土结构圬工量较大，造价较高。

1.4 桩基托梁挡土墙

对于地表土层较差且较厚的地段，采用重力式挡土墙或悬臂式、扶壁式挡土墙时，基底承载力不足；对于地面陡峻地段，挡土墙墙趾埋深及墙趾距离地面的水平距离不易满足；直接采用排桩、桩板式挡土墙时造价较高，或桩身悬臂段位移、弯矩较大时，可设计桩基托梁挡土墙。桩顶挡土墙可以是重力式挡土墙，也可以是悬臂式或扶壁式挡土墙。

桩基挡土墙应根据路基荷载先进行桩顶挡土墙稳定性检算，确定挡土墙尺寸及内力，进而检算挡土墙下部桩体承载力及内力，确定桩身长度及合理配筋(如图6、图7)。

图6 桩基托梁挡土墙横断面(重力式挡土墙)

图7 桩基托梁挡土墙横断面(悬臂式挡土墙)

桩基托梁挡土墙的运用有效地解决了斜坡地段墙趾距离地面的水平距离不足以及松软土地段挡土墙基底承载力不足的情况，降低了墙身高度，这在地基较软、挡土墙要求较高情况下是比较有效的支挡结构。

2 排桩收坡效果举例

2.1 锚索排桩挡土墙(实例1)

某铁路旁边进行基坑开挖建设，基坑底宽37 m，长80 m，基坑最大深度12.7 m，基底距离正在运营的铁路桥墩14.8 m。地层自上而下依次为：素填土，厚2.52 m，全风化页岩，厚0.5 m，强风化页岩，厚4.2 m，以下为中风化页岩。

方案研究及确定：如果采用放坡开挖，中风化页岩厚度范围内坡率取1∶0.5，强、全风化页岩厚度范围内坡率取1∶1，素填土厚度范围内坡率取1∶2，于土石分界处设平台，边坡占地宽度19.2 m，为基坑内用地的52%，堑顶已侵入桥梁墩台范围，方案不可行。如果采用排桩挡土墙支挡，为避免单排桩位移较大，减小对正在运营的铁路桥墩产生位移影响，在排桩的悬臂段设置锚索，使支挡结构稳定性满足要求，桥墩处地面位移亦在可控范围内，此方案边坡及支挡结构占地宽度3.6 m，为基坑内用地的10%，墙顶距离桥墩13.3 m，该方案在达到收坡效果的同时，减少了占用基坑用地，确保了铁路运营的安全(如图8)。

图8 锚索排桩挡土墙横断面

2.2 双排桩挡土墙(实例2)

某铁路旁边进行基坑开挖建设，基坑底宽35 m，长120 m，最大基坑深度9.3 m，基底距离铁路桥墩8.7 m。地层自上而下依次为：杂填土6.9 m，主要由碎石、黏性土及建筑垃圾等组成，以下为中风化泥灰岩。

方案研究及确定：如果采用坡率法放坡开挖，中风化泥灰岩厚度范围内坡率取1∶0.5，杂填土厚度范围内坡率取1∶1.5，并与土石分界处设分级平台，占地宽度13.9 m，为基坑内用地的40%，堑顶已侵入桥墩范围，方案不可行。如果采用排桩支挡，为避免单排桩位移较大，减小对正在运营的铁路桥墩处地面产生位移影响，设置双排桩支挡结构，桩径1.2 m，前排桩间距1.8 m，后排桩间距3.6 m，桩顶设置冠梁，支护结构稳定性满足要求，桥墩处地面位移亦在可控范围内，此方案支挡结构占地宽度6.2 m，为基坑内用地的18%，结构外侧距离桥墩3.5 m。该方案既节约了基坑用地，又确保了铁路桥梁的运营安全(如图9)。

图9 双排桩挡土墙横断面(单位：mm)

3 结束语

对于本文所述的新型支挡结构，一般填方地段设置高度不高于6 m挡土墙时多采用悬臂式挡土墙，较高时可采用扶壁式挡土墙，但不宜高于8 m；当需要设置更高挡土墙时或采用悬臂式、扶壁式挡土墙占地宽度不满足用地时，可采用排桩挡土墙或桩板式挡土墙，二者通过比较选择方案；当两侧均需设置支挡结构且路基面宽度不大、地基条件不好时可采用U形槽封闭式结构。挖方地段，可考虑排桩挡土墙、桩板式挡土墙，当桩身位移、受力不宜控制时，可在桩身悬臂段增加锚索以限制桩身位移、优化受力状态，也可以采用双排桩方案，可以更好地控制桩身位移及受力，可通过经济比较进行方案确定。当挡土墙基底为陡坡或地层条件不好的情况下可采用桩基托梁方案，存在地下水且不宜进行区域降水的情况下，可采用U形槽封闭式结构。

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[10]JGJ 94—2008建筑桩基技术规范[S]

ApplicabilityoftheNewRetainingStructures

LI Shu-guang SUI Xiao-min

2014-07-10

李曙光(1984—)，男，2009年3月毕业于西南交通大学岩土工程专业，工程师。

1672-7479(2014)05-0063-03

U231.1+52.2

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