進入本世紀以來,國內城鎮(zhèn)化進程明顯加快,隨著城市基礎設施建設的全面開展,城市道路網也迅速形成。在城市道路設計過程中,擋土墻作為道路基礎的重要支撐形式,也在各種道路邊坡中得到了大量應用。但是,隨著工程建設從粗糙到精細的變化,在道路路基礎和市政基礎設施項目中,重力式、懸臂式等最廣泛的擋土墻形式應用,在景觀和生態(tài)要求高的項目中,不能滿足這種新形式的要求。這要求從項目的實際需求出發(fā),分析選擇更合理的擋墻形式,滿足未來項目的多樣化要求。
1市政道路障礙的特點和常見形式
1.1市政道路障礙的特點
作為最常見的支持形式,障礙墻被廣泛應用于道路、市政、水利、住宅建設等行業(yè)項目,對各行業(yè)的具體要求不同,對市政道路項目來說,障礙墻在滿足最基本的道路基礎邊坡穩(wěn)定作用的同時,具有以下特點。1.擋板的高度很低。根據城市發(fā)展周邊地塊規(guī)劃條件,城市道路縱向一般與現(xiàn)狀地面高差小,需要設置擋板,多采用高度不足8m的擋板,對地基承載力的要求也不高。2.擋墻的形式多種多樣。道路工程中常用的擋墻形式,根據位置不同,有肩膀墻、堤壩墻、道路擋墻等結構形式的重力式、平衡式、懸臂式、加筋土式等,其中重力式分為仰斜式、俯斜式、直立式等。
3.擋墻要求越來越高。早期市政道路擋墻僅要求滿足基本支護功能,隨著近年來工程項目的開展,以及對于工程項目的要求越來越高,對擋墻也提出了新的要求,要“以人為本、堅持可持續(xù)發(fā)展觀,滿足安全、經濟、美觀、與自然環(huán)境和諧”。4.擋墻設計難度增大。受墻壁背面土層和地質條件復雜性的影響,在不能滿足墻壁基礎承載力的要求的同時,必須滿足墻壁在地震和暴雨狀況下的穩(wěn)定性計算,在設計過程中變得困難。5.擋墻的影響因素很多。在市政道路項目中包括很多專家,在設計內部,在道路基礎邊坡設置擋墻往往與給排水管道、電力管道、景觀等多個專家發(fā)生沖突的設計外部,與現(xiàn)狀煤氣、通信等設施發(fā)生沖突,影響因素很多。
1.2市政項目擋墻常見形式
市政項目建設中,擋墻一般配置在道路基礎、城市高架橋臺起坡處和通道擋墻段,最常見的擋墻形式有重力擋墻、衡重擋墻和懸臂擋墻。1、作為道路基礎坡口的墻壁,根據城市道路的縱向計劃,道路部分的填充方向小,一般填充方向為堤壁,墻壁高度小于8m,多采用重力式、平衡式的墻壁。2、在道路挖掘方段,受道路紅線和地質邊坡狀況的影響,無法進行多級放坡處理時,多采用重力式、衡重式擋板作為道路擋板,墻壁的高度也在8m以下。3、應用于城市高架橋的橋梁跨越終點段,作為橋臺的一部分連接道路的縱坡,或者應用于通過道路的擋板段,連接道路的起坡點和通過船槽段,多采用重力式、衡量式或懸臂式擋板,高度一般在8m以下,其中懸臂式擋板一般在起點4、市政道路如濱河道在設計過程中,道路臨河側多與河道結合,采用擋墻形式,保證道路邊坡穩(wěn)定,作為河堤的作用。
1.3市政道路障礙新形式
1、生態(tài)障礙墻近年來在市政基礎設施建設過程中,對景觀性和生態(tài)性提出了更全面、更具體的要求,在工程中填充挖掘方面的處理中,以往鋼筋混凝土和素混凝土障礙生態(tài)擋土墻與傳統(tǒng)的道路擋土墻相比,最大的區(qū)別在于其景觀及生態(tài)功能。在滿足道路基礎邊坡穩(wěn)定要求的前提下,從原材料中選擇更具生態(tài)性和適應性的材料,不再單獨使用鋼筋混凝土結構,如生態(tài)袋、石籠網鋼筋混凝土結構。
2、組合形式擋墻-樁基梁擋墻應用于道路邊坡,特別是在濱河道項目中,擋墻起著堤防護岸的重要作用。在河道范圍內,地質土層被河水浸泡、沖刷,上層多為弱土層,承載力低,一般不能滿足擋板本身的承載力要求,同時考慮擋板基礎的沖刷深度,不能以簡單的重力式或其他形式擋板。為了解決擋板承載力和沖刷深度的問題,重力擋板與樁基結合,形成組合結構。也就是說,在重力式擋板的底部設置鋼筋混凝土樁的基礎,伸入下層良好的土層,按摩樁和巖樁進行設計。這樣解決了土層承載力不足的問題,同樣,樁基也不受沖刷深度的影響,擋墻上部的構造也作為堤防護岸,發(fā)揮了良好的效果。
2工程實例
2.1工程概況
該項目位于四川省樂山市,為現(xiàn)狀濱河路改造項目,道路臨河側為既有重力式擋板,擋板頂為3m人行道,F(xiàn)狀擋墻高約8m,河道常水位深約1.0m。擋板頂部損壞,護欄大部分損壞,墻壁面臨水側沖刷嚴重,不能滿足使用要求,本項目擋板拆除重建,長度約120m。
2.2工程地質狀況
1、地形地形調查區(qū)地形為大渡河和白沙河漫灘,是侵蝕堆積類型、洪水堆積的原因。擋墻區(qū)的水深約為0.50~1.00米。2、巖土特征場地土由雜填土和卵石土構成。由上至下分述如下:1)雜填土(Q4ml)人工回填成因,大部分分布,呈雜色,很濕~飽和,松散。成分由卵石、砂礫和少量建筑垃圾構成,開孔厚度為1.00~1.60米。2)卵石(Q4apl)洪水積聚的原因是雜色,濕~飽水,成分以玄武巖、灰?guī)r等為主,質量硬,沒有風化,圓度好,卵石呈次圓形~圓形。粒徑以20~50mm為主,含有約5~15%的漂浮石,粒徑大小差異較大,最大粒徑達0.50米以上,分布不均勻,局部豐富。②-1松散卵石:大部分分布在卵石層上部,鉆孔暴露厚度為0.40~6.60米。
②—2稍密卵石:全區(qū)分布,分布于卵石層中上部,鉆孔揭露厚度0.90~9.60米。②—3中密卵石:全區(qū)分布,分布于卵石層中下部,厚度大,鉆孔揭露厚度1.70~6.30米。③層灰?guī)r(T1f)部分地段分布,淺灰、黃灰色,以碳酸鹽礦物為主,隱晶質結構,中厚層狀構造,錘擊聲響,回彈、震手,質硬,斷口尖銳。裂縫發(fā)育,軸心角約40~50度,張開,填充泥。巖體破碎,以芯碎片、短柱為主,柱狀為次,屬于中等風化巖石,厚度大,未暴露,鉆孔暴露厚度為9.00~11.00米。引用巖石試驗成果:天然密度2.47~2.55g/cm3,飽和單軸抗壓強度22.36~24.59MPa。
3、水文清洗擋墻區(qū)位于白沙河河漫灘,水深約0.50~1.00米,地下水年變幅約3.00~5.00米,調查最高河水位約538.0米。雨季,河水上升,對河床有很大的沖刷影響,建議沖刷深度為3.50米。4、地質結構和地震場地抗震設置防烈度為7度,設計基本地震加速度值為0.10g,設計地震組為第二組,中硬場地土,復蓋層厚度超過5米,場地類別為ii類,對應特征周期為0.40s。5、網站穩(wěn)定性建設網站地質結構條件復雜,區(qū)內無斷裂通過,新結構運動弱,相對活躍期,未見不良地質現(xiàn)象,網站穩(wěn)定,適合建筑。6、巖土物理力學指標參數
2.3設計方案
該項目擋板高,墻高約9~11m,采用普通重力式或衡重式擋板,基礎承載力要求在360KPa以上,現(xiàn)場地層承載力不能滿足,基礎在沖刷線以下1m以上結合河道現(xiàn)狀和地質狀況、水文清洗深度,設計采用平衡式擋墻和樁基結構形式,即樁基梁形式。上部衡重式擋墻高9~11m,頂寬0.5m,底部托梁斷面尺寸4.5mx1m,樁基直徑0.8m,樁橫向間距2.4m,沿堤方向間距5m。樁基按摩擦樁設計,基底伸入基巖不小于3.5倍樁徑。擋墻間隔15m設置變形縫。施工在枯水期進行,在原河道中修建土袋圍堰,保證半幅河道流水,對拆除擋墻工序完成后,立即進行新建,同時做好墻后回填和附近道路的臨時交通疏導,保證施工期安全、快速、有序進行。項目于2021年施工完成,至今使用狀況良好。
3結語
擋土墻作為城市道路網絡交通系統(tǒng)的重要組成部分,目前仍在大量應用于各種道路邊坡支持,但重力式、衡重式、懸臂式等最常見的結構形式面臨生態(tài)和景觀要求近年來,生態(tài)屏障也得到了一定的應用,但受到技術、經濟、地質狀況等多種因素的制約,同時生態(tài)屏障本身也有一定的短板,加強生態(tài)屏障的研究和開發(fā),可以得到更好的應用。
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