桩板式挡土墙在永久性边坡支护中的应用

戚利平

（吉首大学张家界学院，湖南 张家界 427000）

0 引言

桩板式挡土墙是边坡的一种重要支挡结构，由抗滑桩和冠梁组合而成，抗滑桩部分锚入地下，其截面为矩形或圆形，桩间设置桩间板，桩顶通过冠梁连成整体[1-2]。吉首大学张家界学院二期学生公寓C栋北侧背靠武陵源山脉，东侧紧邻武陵源大道，施工场地与两侧边坡顶高差8～12m，均采用桩板式挡土墙作为永久性边坡支护形式。本文以该项目边坡支护工程为例，介绍桩板式挡土墙的设计和施工质量控制，为今后类似工程施工提供技术方面的参考。

1 工程概况

1.1 边坡设计参数

吉首大学张家界学院在建的二期学生公寓C栋，由湖南省湘西工程勘察设计有限公司进行详细勘察。根据勘察报告设计北侧采用人工开挖方型桩板式挡土墙、东侧采用机械开挖圆形桩板式挡土墙作为永久性边坡支护形式。两侧边坡长度及高差不相同，土质情况基本一致，具体设计参数见表1。

表1 边坡设计参数

1.2 工程地质与水文地质

边坡所处场地在区域上属丘陵地貌，地势整体北高南低，地形边坡平均为60°，上覆植被少，上部靠西侧有少量灌木。场地地层自上而下分为第四系杂填土（Q4pl）、第四系含碎石粉质黏土（Q4el）及志留系强到中风化页岩（S）。地质构造该区域位于新华夏系一级构造第三隆起带的南段，湘西北弧形构造的东北段，场地岩层为单斜构造。建设场地南侧约300m处为澧水河支流-太极溪，场地50年一遇最高洪水位约171.6m，同时由于距离较远，对边坡工程无影响。由于杂填土结构松散，短期内不能完成固结，工程性质差，易发生圆弧滑动变形破坏，故边坡在垂直开挖条件下处于不稳定状态，应采取支护措施。根据该项目的基本情况，采用桩板式挡土墙进行永久性边坡支护。

2 桩板式挡土墙设计

2.1 边坡稳定性评价

该工程采用定性分析和定量计算综合评价边坡的稳定性。北侧和东侧边坡尚未完全开挖整平，北侧边坡上部活动板房前坪已出现部分横向张拉裂缝。由于两侧为松散杂填土，工程性质差，短期内不能完成固结。在上部建筑荷载、暴雨等不利情况下土体内部极易产生圆弧滑动变形破坏，故定性分析两侧边坡处于不稳定状态，需采取支护措施。根据破坏模式，边坡易产生沿通过坡脚的土体内部圆弧型滑面的滑移破坏[3]，具体分析见表2所示。

表2 边坡稳定性评价结果

2.2 设计荷载控制值

根据边坡条件并考虑支挡方式，选取1-1及2-2两个代表性剖面综合考虑土质边坡天然工况下岩土侧压力及剩余下滑力，设计计算该边坡荷载控制值（见表3所示）。

表3 设计边坡荷载控制值（单位：kN）

2.3 支护方案

根据边坡场地岩土工程条件、周边环境以及施工条件，确定边坡支护方案如下：北侧土质边坡长51.5m，高约5.28～11.5m，东侧土质边坡长62.0m，高约9.9～11.6m，两侧边坡均采用桩板式挡土墙+放坡支护，桩间采用预制挡板封闭，挡板与支护通过托梁固定，托梁通过植筋与支护桩相连[4]。桩顶设置冠梁相连，冠梁以上坡体按照1∶1.5坡率放坡，冠梁后设置排水沟拦截地表水，沿坡脚布置绿化栏，种植爬山虎进行绿化。

2.4 边坡支护分项设计

2.4.1 平面和立面设计

北侧边坡在坡顶布置11根支护桩，支护长度为51.5m，东侧在边坡坡脚距离建筑边线2m处布置25根支护桩，支护长度为62.1m，边坡平面和立面设计参数见表4所示。

表4 边坡平面和立面设计参数

2.4.2 配筋设计

边坡支护桩桩身混凝土采用C30，北侧边坡1-5号桩背侧配筋26C28、6-11号桩背侧配筋30C28；面侧配筋均为10C28，腰筋均为5C25，箍筋均为B12@200，钢筋连接采用机械连接，混凝土保护层厚度控制在50mm。东侧边坡纵向受力钢筋均为22C28，加强筋均为C18@2000，箍筋均为B10@200，钢筋连接采用机械连接，混凝土保护层厚度控制在50mm（A、B、C分别代表钢筋等级为一级、二级、三级）。

2.4.3 成桩工艺

北侧边坡均采用人工挖孔成孔，在桩孔施工期间根据岩石软硬程度采用水磨钻或风镐开挖。因场地基岩较破碎，为确保桩孔施工顺利及作业人员安全，桩孔施工采用全孔混凝土护壁，边坡稳定性较差，应采用跳孔开挖以减小对边坡稳定性的影响。东侧边坡由于桩位在坡脚，考虑安全因素均采用机械旋挖成孔施工，旋挖过程中应精确测量，及时纠偏，确保成桩质量。

2.4.4 桩间挡板设计

北侧边坡支护桩之间采用厚200mm的C30预制挡板，挡板配筋均采用双层双向网筋，挡板设计为B10@200，保护层厚度为25mm，挡板长3.5m，高0.5m。挡板通过托梁与支护桩进行固定，置于基础之上，托梁采用植筋与支护桩相连。托梁截面尺寸为0.2m×0.2m，主筋4C16，箍筋为10B@200，植筋为25C@150（水平）×400（竖向），植筋长度为600mm。

东侧边坡1-9号桩间采用C20喷射混凝土护面，厚度80mm，网筋为6A@200单层双向布置。在桩间设短钉16C@800固定桩间混凝土板，钉长1.5m，弯折0.3m，与网筋绑扎牢固，采用锤击方式入土。10-25号桩之间采用C30预制挡板，厚200mm，挡板配筋均采用双层双向网筋，挡板设计为B10@200，保护层厚度为25mm，挡板长3.5m，高0.5m。挡板四周预留0.1×0.1的托梁卡槽位置，通过托梁与支护桩进行固定，托梁采用植筋与支护桩相连[5]。托梁为L型，主筋4C25植筋与支护桩固定，植筋长度为400mm。

3 施工流程与质量控制

3.1 施工流程

正确的施工流程是保证施工期间边坡稳定性的重要保证，施工流程为：桩孔放线、复核→变形监测点的设置→变形初始观测→支护桩施工（挖孔、钢筋笼、浇筑混凝土）→托梁（植筋、钢筋网制作与安装、模板安装、浇筑混凝土）及挡板施工（挡板预制、吊装混凝土灌注封闭）→冠梁施工（钢筋网制作与安装、模板安装、浇筑混凝土）→排水沟施工→坡顶防护栏施工。

3.2 质量控制

施工前应对周边环境进行详细了解，确保施工不危及人员安全，按规范要求编制施工组织设计，具体质量控制如下：支护桩的桩位偏差轴线和垂直轴线方向均不超过50mm，成桩深度须以桩底标高控制，桩径偏差不大于50mm，垂直度偏差不大于0.5%；支护桩挖孔必须间隔一个以上的桩孔位，待相邻桩灌注混凝土强度达到60%以上后，方可进行桩孔开挖；严格控制桩芯混凝土强度、保护层厚度，冠梁施工时，应将桩顶浮浆清除，冠梁沿边坡纵向每15～20m设置一道缝宽为20mm的伸缩缝，缝内用沥青麻丝填充，模板表面光滑、平整、无错台；挡土板在预制场预制，待桩身混凝土强度达到70%后方可进行吊装作业，挡土板从上往下安装，要求平顺、缝隙均匀，每块板预留两个吊装孔，孔的位置应靠近板两端1/4板长处。

4 监控量测

为保证施工安全和检验治理工程效果，对边坡治理工程布置监测系统，施工期间对边坡进行全过程监测。监测包括施工安全监测、防治效果监测和动态长期监测。设施工安全监测、防治效果监测点8个，其中监测系统共设置监测基准点2个，坡顶位移监测点3个，支护结构变形监测点3个。监测项目包括坡顶位移变形监测和支护结构变形监测，在施工期间应对设置的监测点、基准点进行妥善保护[6]。本边坡按一级边坡要求进行监测，监测项目应测得初始值，且不少于两次。施工期间监测频率为1次/天，运行期效果监测频率为2次/月，遇变形异常或暴雨天气应加密监测。支护结构坡顶有水平位移迹象或结构受力产生裂缝时应及时报警。土质边坡坡顶允许最大水平位移为20mm。竣工后的一级边坡监测时间不少于一个水文年。

5 结束语

吉首大学张家界学院在建的二期学生公寓C栋根据勘察报告设计北侧采用人工开挖方型桩板式挡土墙、东侧采用机械开挖圆形桩板式挡土墙作为永久性边坡支护形式。为保证施工安全和检验治理工程效果，对边坡治理工程布置监测系统，施工期间对边坡进行全过程监测。通过计算和监测，论证桩板式挡土墙施工的可行性。本文总结的桩板式挡土墙的设计和施工质量控制经验，可为今后类似工程施工提供技术方面的参考。