桩板式挡土墙防护形式在既有道路拓宽工程中的应用探讨

桩板式挡土墙防护形式在既有道路拓宽工程中的应用探讨

刘亚光

深圳市综合交通设计研究院有限公司    518001

摘要：以深圳国际生物谷坝光核心启动区核坝路市政工程桩板墙施工为例，介绍了市政道路拓宽改造工程中，在既有高边坡范围内桩板墙施工的主要工艺特点与要求，对类似工程实践具有一定的借鉴意义。

关键词：道路拓宽；既有边坡；桩板墙施工

随着社会经济的不断发展，机动车保有量不断攀升，很多原有市政道路的设计和规划已不能满足交通出行的需要，交通拥堵也随之而来。作为缓解此类交通问题的措施之一，既有道路拓宽越来越普遍，本文就市政道路路侧既有高边坡，挖除一级边坡施工桩板墙，以达到道路拓宽的效果，本文就在既有边坡范围内桩板墙的施工工艺进行了探讨。

1 工程概况与施工难点分析

本项目核坝路西起在建排牙山路路口，东至高岭山隧道口，沿线与规划盐灶路、产头路、红树路、观林路、横山角路、坪埔路、香樟联络道、香樟路相交，北邻坝光湾，全长约7.41km，规划道路等级为城市主干路，双向四车道。为既有坝核公路改扩建工程，既有坝核公路为二级公路。

坝核公路南侧沿线为自然保护区，为避免新建道路路堑边坡侵入自然保护区范围，需在道路既有边坡范围设置19处桩板式挡土墙，高度约3.1m~9.0m。由于桩基位于既有边坡坡面或一级边坡坡顶，无施工作业面，施工难度大。

2 方案对比

针对上述施工问题，可采用的施工方法主要有以下几种：

2.1 人工挖孔桩

人工挖孔桩，是采用人力挖掘成孔，放入钢筋笼，浇筑混凝土的一种成桩工艺。人工挖孔桩具有成桩工艺简单、对周围环境要求较低、适应性强、无泥浆排出等优点^[1]。但由于施工作业面潮湿、狭小、安全风险较高，易造成人员伤害，已经是一种落后的施工工艺^[2]。近年来，多次发生人工挖孔桩中毒窒息、井口物体坠落事故，造成重大人员伤亡。

为树立并贯彻“以人为本，科学发展”的理念，2007年6月14日印发的《建设部关于发布建设事业“十一五”推广应用和限制禁止使用技术（第一批）的公告》（建设部公告第659号）已经把人工挖孔桩列入“限制类”技术。

由于本项目新建桩板墙桩桩位位于一级边坡坡面或坡顶，不具备机械施工作业面。采用人工挖孔桩能达到全面开展施工，施工周期短，造价低的效果。

2.2 搭建桩基施工平台

位于既有边坡上的桩基，施工场地十分狭窄，无施工作业台，无法进行成孔作业。经过实际调查，针对每个边坡桩板墙桩基实际地形情况与施工环境，分别设计工字钢作业平台。

桩基施工平台的优点在于：承载力高、可重复利用、安装与拆卸方便，克服了不利的施工环境。平台上的工作钻机不再受施工作业面的影响^[3]。但是本措施也有一定的局限性，需先施工桩基施工平台，工程量大，还会形成大量临空临边作业面，安全隐患大。

2.3 既有边坡挖除，形成施工作业面

采取挖除既有边坡坡体，形成桩基机械施工作业面。临时坡面采用1:0.35坡率放坡，坡面采用挂网喷混临时防护。

本方案优点在于节约造价，桩基施工简便。但会对既有边坡造成一定的影响，如边坡稳定性，既有边坡破除后恢复等。

上述方案的优缺点如表1所示：

表1：方案优缺点对比表

经各方协调及专家论证，选择第三种方案，即挖除边坡坡体，施工桩板墙桩基的方案。

3 方案设计

地勘资料显示，拟建道路沿线多为路堑边坡，线路整体走向由西向东。路堑主要位于丘陵区，表层主要分布少量坡积土和强风化砂岩，覆盖层一般不厚，下伏基岩为中风化砂岩，路堑开挖后形成的边坡以岩质边坡为主。典型坡面地质横断面图如图1所示，各岩土层的主要力学参数建议值如表2所示。

图1 典型坡面地质横断面图 图2 典型坡面开挖坡面

表2 各岩土层的主要力学参数建议值表

方案采用挖除既有边坡坡体，形成冲孔灌注桩机械作业面，施工桩基，对坡率为1:0.35的临时坡面进行挂网喷混防护。开挖临时坡面高度最高11m。

设计方案施工步序图如图3所示。第一步：施工放线，挖除桩位前坡体，对坡面进行临时防护。第二步：施工桩板墙，待桩板墙混凝土达到设计强度后回填墙背填土。第三步：施工道路坡面永久防护，施工道路路基路面。

图3 施工步序图

4 岩质边坡稳定性影响因素及分析方法

影响岩质边坡稳定性的因素主要有地层特性、地质构造、岩石成分及风化程度、降雨、施工开挖坡体等因素。

其中由于外露坡面为裸露的强风化砂岩，为避免强降雨的影响，在边坡开挖后立即对岩体喷射100mm混凝土面层进行防护。

边坡开挖改变了坡体原来的力学平衡条件,加之施工过程中的扰动，使得边坡易发生失稳破坏。初步分析后可得人工开挖坡体是诸多因素中的主要原因。因此,计算边坡稳定性需考虑人工开挖坡体的影响^[4]。

针对岩质边坡稳定性计算，普通的碎裂结构岩体边坡宜选择简化毕肖普法。

计算公式如下：

式中： ----边坡稳定安全系数；

----第i个土条宽度（m)；

----第i个土条底滑面的倾角(°)；

、 ----第i个土条滑弧所在土层的黏聚力和内摩擦角，依滑弧所在位置,取对应土层的黏聚力(kPa)和内摩擦角（°)；

----系数，按下式计算，式中符号意义同前；

----第i个土条重力(kN)；

----第i个土条垂直方向外力(kN)。

根据理正岩土计算软件边坡稳定分析模块进行分析计算，计算结果如表3所示。依据计算结果可知：最小的安全系数 =1.195，满足临时边坡安全系数大于1.05的要求。因此可以确定，施工桩板墙开挖临时边坡，当开挖高度小于11m时，可以满足边坡稳定性的要求。

表3 计算结果

5 桩板墙及临时边坡锚喷施工

5.1 坡体开挖施工

根据计算结果，对施工过程作出以下要求，开挖立面采用坡率为1:0.35，坡脚位置保证桩基放样位置的要求，对既有坡体进行挖除来施工桩板墙时应分阶段、分区段施工。在施工过程中，应对既有边坡的竖向及水平位移进行监测，监测时间持续至桩板墙施工完成后1年。

5.2 临时边坡喷锚过程

对于开挖完成的边坡立面，使用C20混凝土挂网喷锚防护，喷锚混凝土处理方法：在开挖立面打入长度1m，横竖向间距1.5m，直径20mm的钢筋锚钎；Ф8mm钢筋网，间距10×10cm设置。锚钎和钢筋网焊接，表面喷射混凝土厚度不小于100mm。

5.3 桩板墙施工

在坡脚设置桩板式挡土墙，桩径1.5m，桩间距3.0m，桩长5~18m不等，挂板采用现浇20cm钢筋混凝土板，墙顶设置冠梁。要求施工单位在施工中需边开挖边防护。由本工程桩板墙稳定性验算得出，当挡土墙外露高度大于5m时，应设置预应力锚索。

5.4 墙背填土及坡面恢复

桩板墙施工完成后，墙背回填弱透水性填料，并施工坡面防护工程措施。

6 结语

本文针对深圳国际生物谷坝光核心启动区核坝路市政工程的项目特点及地质情况，确定了桩板墙施工工艺，对在既有路堑边坡范围内施工桩板式挡土墙的工程实践具有一定的借鉴意义。

参考文献

[1]王勇.建筑工程中人工挖孔桩施工技术浅析［J］.江西建材，2020（07）：147-148.

[2]张钦雷，吴昕锴，高峰.人工挖孔桩成孔施工风险辨识及防控[J].建筑技术开发，2021，48（4）：139–140.

[3]谢光建，邹高定，彭宁.在裸岩河床区的水上移动网架平台施工技术［J］.西部探矿工程，2009（3）：163-165.

[4]秦格斐，张建良，黄林竹.半路半桥旧边坡稳定性分析与支护方案选择［J］.道路加宽技术，2011（10）：193-195.