路堤桩板墙设计优化探讨(一)

抗滑桩作为路基工程的“重型武器”,可有效的对一些潜在下滑力较大的路堤填方进行有效支挡。但考虑到路基工程支挡加固武器库中有“十八般兵器”,每个兵器都有其独特的用武之地。因此,因地制宜派遣它们上阵杀敌,不但可以让抗滑桩这个“重型武器”获得有益的喘息机会,也防止抗滑桩“一股独大”或“功高震主”,导致投资方压力太大。因为岩土工程不但要考虑工程的安全性,也要考虑工程的经济性,只有这两个指标能同时获得较好的满足,方能是一个具有较高品质的设计作品。否则只考虑安全性而不考虑经济性的所谓设计,其实只能是一种简单的机械绘图而没有品质可言。
某稳定性良好的路堤由于公路升级改造需对路堤进行加宽加高,由于路基外侧地形较陡,故技术人员采用2.2×3.4×17m@5m的路肩式锚索抗滑桩进行支挡加宽,并在桩体接近地面的附近设置了两孔长30m和40m的锚索工程对桩体较在悬臂进行限制,防止桩顶产生较大位置形成路堤开裂。工程造价约A万元,工期约B月。

图1-1 原设计采用的路肩式桩板墙工程地质断面图

从地质资料分析,原路基稳定性良好,设计采用大截面、小间距锚索抗滑桩存在如下缺点:
1、本次加宽填方规模有限,所产生的下滑力或有限范围内的土压力较小,故采用锚索抗滑桩工程规模明显偏大,甚至钢筋砼的方量都比填方规模大,这是典型的地质模型的定性分析失真,导致计算模型出现偏差而简单进行所谓的定量计算结果。
2、认为锚索不能应用于填方体,故将锚索设置于接近地面的桩身,这直接造成桩顶位移控制有限,锚索对桩身弯矩的改善欠佳,不能有效优化桩身结构配筋。
3、桩后“三角体”空间狭小,不利于填方的压实,将可能导致新旧路基出现较大的差异沉降。
4、路肩式锚索桩工程规模大,造价高,施工速度慢,造成既有公路保通压力大。
基于此,建议对稳定的原路堤进行大台阶式开挖后设置重量轻、施工速度 快、工程美观的泡沫轻质土进行加宽。且考虑到原地形坡度较陡,泡沫轻质土高度较大,故采用三排长12m的锚杆进行加固。
该优化方案不但可以大幅降低工程规模,减小新旧路基差异沉降,而且施工便捷快速。工程造价约0.6A万元,工期约0.1B月,是一个相对较优的方案。
图1-2 优化后泡沫轻质土工程地质断面图

后记:以上案例在工程实践中有两个误区需要说明:

1、泡沫轻质土的单价问题:泡沫轻质土自二十年从日本引进以后,伴随着其在国内迅速推广应用,国内厂家的生产能力大幅提高,其单价一直呈现单边下降的趋势。目前公路路堤和路床分别使用的强度CF0.4和CF0.5与CF0.8、容重W3和W5,其单价一般为230~350元/方,分别因用量或地域存在一定的差异。但决不可能是有些单位给出的800~1000元/方,至于有些单位为什么这么离谱的价格,笔者也想问"千万个为什么",但这或许不是技术问题了。

2、锚索不能应用于填土的问题:笔者一直强调锚索可应用任何地层,但需针对不同的地层设置不同的工艺。有些技术人员认为在填土不能设置锚索的原因或许是担心填方沉降导致的锚索的附加应力问题。这其实完全可以通过合理设置锚索的锁定拉力或张拉工艺进行调整,从而使锚索的最终实际拉力控制在设计拉力即可。这在国内如攀枝花机场长60m锚索在填方体中成功应用等很多很多工程案例中获得经验。

岩土工程精确的计算虽然很是困难,但岩土工程品质设计和精准工艺却是必备之道,也从未缺席。

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