胡少捷

摘要：通过基于液压高频振动锤施工成形的大直径现浇薄壁灌注桩技术在某深厚软土排洪渠支护中的设计研究,简述此工程的设计，分析比较了不同直径灌注桩排桩支护的经济与技术指标, 论证该桩型在沿海软土地基挡土支护工程（深基坑、护岸等）中具有广泛的推广价值。

关键词：排洪渠；薄壁筒桩，支护；软土地区；挡土墙；设计

中图分类号：TU74文献标识码： 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

随着城市中大量高层建筑，河道拓宽以及地处山区的边坡建筑、高等级公路和铁路工程的兴建, 挡土墙在基坑、边坡工程以及护岸工程中的应用越来越广，需要在极其狭窄的场地或密集的建筑群与设施中设置挡土墙，而传统的重力式、悬臂式或扶壁式挡土墙因要进行放坡，其施工作业面大或者需专门基坑支护或者围堰工程后才能进行施工， 故其使用范围受到限制。利用排桩布置形式灵活、施工场地不大、可以省去基坑支护或围堰等优点,加之桩排组合的护壁墙，具有承重、挡土及抗滑移等功能，墙体具备刚度大、基础深、变形小的特点，将排桩结构作为永久性挡土墙使用, 无疑是一种不错的选择，例如筒板联桩排桩结构，它具有耗材少、施工简单、成本低、质量易控制，在这类挡土墙的具有更大的性价比优势。

二、案例分析

一）工程概况

该工程的场地原为鱼塘养殖场，又沿海软土地区, 地质条件差, 软土层深厚, 地质情况由上而下为:①层素填土：灰黄色，主要由粘性土组成，局部由碎石土和块石组成，层底含软塑粘土，呈松散状；②层粘土：灰黄色，呈可塑~软塑状态，呈中高压缩性，低渗透性覆盖在淤泥层之上；③层淤泥：深灰色，呈软塑~流塑状态，呈高压缩性，灵敏度较低，St约为1.25，低渗透性，为正常固结土； ④层粉质粘土：黄色，呈可塑~硬塑状态； ⑤层含粘性土碎石：灰黄色，由风化碎石，砾石、砂和粘性土组成，角状，呈稍密~中密状。 土层性质见表1

表1 岩土层主要物理力学性质指标推荐表

层号 土层

名称 含水量 液性指数 压缩模量 孔隙比 内聚力 内摩擦角 地基土承载力特征值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 粉质粘土 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）设计方案

该工程的主排渠道的顶面设计标高在3.50m左右，渠道底设计标-0.70m~-1.50m，渠道底宽6.0m，开挖最深处5.5m，原设计方案为：渠道两侧壁设计为浆砌块石挡土墙，挡土墙基底拟采用水泥土搅拌法做地基处理。但是由于排洪渠两边不远处，在打沉管灌注桩，开挖时直接把搅拌桩直接剪断，出现大量涌土，而无法施工。河渠两边填土已经填到标高，旁边厂房，无法进行放坡。只能考虑排桩式挡土墙，但是采用灌注桩挡墙的结构却带来耗材多、施工难、成本高、质量难保证等一系列问题。为了结构的安全、施工的方便以及造价的控制，最终采用筒板联桩方案（见图1）。

图1 筒板联桩挡土墙 图2 筒桩与管桩对比图

从结构特点来看,筒桩（见图2）是大直径桩型，直径1000mm-2000m，又系圆形薄壁结构,且有很强的抗压抗弯抗剪性能（例如直径1500mm的筒桩，壁厚180mm，每延米50公斤的钢筋配置，极限弯矩可达1400kN·m,极限剪力600KN）,采用环形构件可在少量降低抗弯性能的前提下,将管芯混凝土节余下来,用最少的材料获得最有效的结构效应,体现了材料受力合理、用料经济、质量可靠的设计理念。现浇插板拉大了桩间距，很好的实现挡土，同时减少了造价。

三 )计算理论

排桩挡土墙作为永久性支挡结构的设计方法, 铁路、公路、水利等部门规范目前没有涉及,筒桩作为专利技术，其的应用规范少之又少，但是根据他的机理可以当做灌注桩来计算，也 可以参考建筑基的设计方法进行。《建筑基坑支护技术规程》( JGJ 120- 1999)主要适用于建筑物和一般构筑物的基坑工程支护, 由于基坑工程一般只有几个月, 应用于永久性边坡失效概率偏大, 安全系数偏低。为了能设计出一个安全可靠的排洪渠，其安全系数可以结合《水工挡土墙设计规范》（SL_379-2007），计算软件采用理正深基坑支护设计软件(F-SPW V6.0)。

1.土压力的计算

《水工挡土墙设计规范》的土压力计算采用朗金土压力理论,忽略了桩墙与土体的摩擦力作用, 开挖面以下荷载为三角形分布。《建筑基坑支护技术规程》则采用经验的土压力分布模式, 开挖面以下的主动土压力采用矩形分布。在缺乏可靠经验时, 采用《水工挡土墙设计规范》的三角形土压力分布是偏于安全。验算整体稳定与抗倾覆时，在计算土压力的时候用一般模型。在结构内力计算时，可以参照经验的土压力分布模式。

2. 嵌固深度的计算

排桩挡土墙的锚固深度受抗倾覆、抗滑移、抗隆起及整体稳定性等多方面控制.由于渠底宽度只有6m，桩在渠底实现对撑，抗倾覆能力会大大提高，整体造价也会有所下降。单支点排桩挡土墙(图5)可以采用传统的等值梁法, 按下式确定锚固深度

式中 ——支点力, kN;

—— 支点至桩前地面距离, m;

——锚固深度, m。