CN107964881A - 一种桩板式挡墙与涵洞组合的布置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桩板式挡墙与涵洞组合的布置方法，该方法包括如下步骤：1)确定涵洞中心里程X、涵洞宽度D、以及涵洞角度α；2)确定锚固桩的小里程方向桩中心里程K₁、大里程方向桩中心里程K₂、以及桩中心间距L；3)确定在涵洞的两侧锚固桩的桩厚度d和桩宽度b，直至满足桩板式挡墙的抗剪和抗弯检算要求，再在涵洞的两侧布置相应的锚固桩；4)根据涵洞的结构受力设计，在涵洞出口端的顶面布置对应的挡土板；5)对涵洞的出口结构与紧邻的锚固桩、挡土板间的空隙进行封闭或充填。本发明的布置方法既满足陡坡路基抗滑稳定和涵洞排洪、灌溉及交通的技术要求，又避免了两者的衔接困难和冲突问题。

Description

一种桩板式挡墙与涵洞组合的布置方法

技术领域

本发明涉及岩土工程的技术领域，具体地指一种桩板式挡墙与涵洞组合的布置方法。

背景技术

铁路、公路工程通过陡坡高填地段时，路基工程往往需要设置桩板式挡墙以起到支护和收坡作用，满足路基工程抗滑稳定要求，避免斜坡高填路基的存在，以降低或消除工程隐患；同时为满足排洪、灌溉及交通等要求，地段范围内需同时设置涵洞工程。但往往由于桩板式挡墙与涵洞衔接困难而发生冲突，以往设计中只能两者取其一，可能给工程留下长期的安全隐患。

在以往设计中，当陡坡高填地段路基的桩板式挡墙与涵洞相冲突时，主要采取以桥代路、桩板式挡墙改用重力式挡墙和调整涵洞位置或取消涵洞设置等应对措施。以桥代路是指采用桥梁方式替代路基方式通过陡坡高填地段，这种“以桥代路”方式在明显增加工程费用的同时，也存在桥梁横向上存在半堤半堑、墩台处存在深挖方等技术难题，施工难度较大。将路基桩板式挡墙改用重力式挡墙，采用重力式挡墙与涵洞衔接形式可解决与涵洞衔接问题，但同时由于本段路基为陡坡高填路基，路基填土沿陡坡的下滑力往往较大，重力式挡墙难以承受较大下滑力，不得不采取放坡填筑或其他抗滑辅助措施，可能给工程的长期稳定性留下安全隐患。调整涵洞位置或取消涵洞设置将不同程度地影响陡坡高填路基的排水效果，造成积水、淤积而软化路基基底地层，从而恶化路基的稳定性。

发明内容

为克服上述背景技术中的不足，本发明的目的就是要提供一种桩板式挡墙与涵洞组合的布置方法，不仅能保证陡坡高填路基的安全稳定性、降低工程风险，同时也不影响排洪、灌溉或交通涵洞的正常设置。

为实现上述目的，本发明提供的一种桩板式挡墙与涵洞组合的布置方法，包括如下步骤：

1)根据排洪、灌溉、交通及地形的条件确定涵洞中心里程X、涵洞宽度D、以及涵洞角度α；

2)根据步骤1)的涵洞中心里程X、涵洞宽度D、以及涵洞角度α，并假定锚固桩的桩厚度d和桩宽度b，确定锚固桩的小里程方向桩中心里程K₁、大里程方向桩中心里程K₂、以及桩中心间距L；

3)根据步骤2)计算所得的小里程方向桩中心里程K₁、大里程方向桩中心里程K₂、以及桩中心间距L，并根据下滑力大小进行抗剪、抗弯验算或试算来确定在涵洞的两侧锚固桩的桩厚度d和桩宽度b，直至满足桩板式挡墙的抗剪和抗弯检算要求，再在涵洞的两侧布置相应的锚固桩；

4)根据涵洞的结构受力设计，在涵洞出口端的顶面布置对应的挡土板；

5)对涵洞的出口结构与紧邻的锚固桩、挡土板间的空隙进行封闭或充填。

进一步地，当涵洞角度α≥0时，锚固桩的小里程方向桩中心里程 K₁、大里程方向桩中心里程K₂、以及桩中心间距L由如下方法确定：小里程方向桩中心里程：

K₁＝X+B×tgα-D×cosα/2-d×tgα-b/2 (I)

大里程方向桩中心里程：

K₂＝X+B×tgα+D×cosα/2+b/2 (II)

桩中心间距：

L＝D×cosα+d×tgα+b (III)

式中，涵洞角度α：线路法线与水流方向夹角，以线路法线为基准，顺时针时为正，逆时针时为负，90°＞α≥0°；

X：涵洞中心里程；

D：涵洞宽度，含涵洞两侧边墙厚度；

B：路基横断面设计时确定的桩外侧边缘到线路中心的垂直距离；

d：桩厚度；

b：桩宽度；

L：桩中间间距，含桩厚度。

进一步地，当涵洞角度α＜0时，锚固桩的小里程方向桩中心里程 K₁、大里程方向桩中心里程K₂、以及桩中心间距L由如下方法确定：小里程方向桩中心里程：

K₁＝X+B×tgα-D×cosα/2-b/2 (I’)

大里程方向桩中心里程：

K₂＝X+B×tgα+D×cosα/2-d×tgα+b/2 (II’)

桩中心间距：

L＝D×cosα-d×tgα+b (III’)

式中，涵洞角度α：线路法线与水流方向夹角，以线路法线为基准，顺时针时为正，逆时针时为负，-90°＜α＜0°；

X：涵洞中心里程；

D：涵洞宽度，含涵洞两侧边墙厚度；

B：路基横断面设计时确定的桩外侧边缘到线路中心的垂直距离；

d：桩厚度；

b：桩宽度；

L：桩中间间距，含桩厚度。

进一步地，所述桩厚度d为2.25～2.75m，桩宽度b为2～2.5m。

进一步地，所述步骤3)中，当锚固桩的桩厚度d和桩宽度b不满足桩板式挡墙的抗剪和抗弯检算要求时，通过增加锚固桩的桩厚度d、桩宽度b或者锚固段长度，并重复试算步骤2)，直至满足桩板式挡墙的抗剪和抗弯检算要求。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

其一，本发明的桩板式挡墙与涵洞的布置结构，将桩板式挡墙和涵洞有机结合，首先根据涵洞位置、孔径和方向等参数来确定对应位置锚固桩里程位置、锚固桩桩间距；锚固桩截面尺寸、桩长及挡土板长等；其次将桩间挡土板置于涵洞顶面上，涵洞结构受力需考虑挡土板附加荷载作用，涵洞结构需满足挡土板附加荷载作用要求。

其二，本发明的布置方法可解决在陡坡高填地段涵洞与桩板式挡墙设置出现冲突的问题，既可同时满足陡坡路基抗滑稳定和涵洞排洪、灌溉及交通等技术要求，又避免了两者的衔接困难和冲突问题，在施工工艺与工序上比常规的桩板式挡墙和涵洞还要简单，而且工程费用上有大量节省。

其三，本发明的结构型式组合简单，技术合理、费用经济，具有广阔的推广应用前景。目前已在蒙西至华中地区铁路中试验应用，实施效果良好。

附图说明

图1为本发明第一种方式的桩板式挡墙与涵洞的平面布置结构示意图；

图2为本发明第二种方式的桩板式挡墙与涵洞的平面布置结构示意图；

图3为图1所示的桩板式挡墙与涵洞的布置结构型式示意正面图；

图中，1-涵洞、2-锚固桩、3-挡土板。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

如上图1～3所示的为一种桩板式挡墙与涵洞组合的布置方法，包括如下步骤：

1)施做涵洞工程：根据排洪、灌溉、交通及地形的条件确定涵洞中心里程X、涵洞宽度D、以及涵洞角度α，根据设计做涵洞工程，涵洞施工相关要求需满足涵洞设计的技术要求，涵洞结构需满足挡土板附加荷载作用要求；

2)进行桩板式挡墙的锚固桩桩身施做：根据步骤1)涵洞中心里程X、涵洞宽度D、以及涵洞角度α确定锚固桩的小里程方向桩中心里程K₁、大里程方向桩中心里程K₂、以及桩中心间距L，再根据相应的小里程方向桩中心里程K₁、大里程方向桩中心里程K₂、以及桩中心间距L在涵洞1的两侧布置锚固桩2。锚固桩桩身采用C35及以上钢筋混凝土现浇，桩孔一般采用人工挖孔，桩孔护壁及时跟进，分节实施(一般分节长度为1.0m)，护壁采用C20钢筋混凝土，桩孔开挖前井口应设置锁口，锁口高出地面0.2m，厚0.3m；锚固桩施工应尽量安排在旱季，跳桩开挖基坑，桩身混凝土应及时连续不间断浇灌，避免形成相对软弱面；；

3)吊装挡土板：根据涵洞1的结构受力设计，在涵洞1出口端的顶面布置对应的挡土板3，锚固桩桩身完成后，待桩身混凝土强度达到设计要求的70％后，可逐片吊装已预制完成的挡土板，挡土板采用预制C35及以上钢筋混凝土板，板高0.5m，涵洞处的桩间挡土板置于涵洞顶面上，桩板式挡墙地面线以上部分墙背通长设反滤层，反滤层下部和距桩顶0.5m高范围内设置不低于C25混凝土防渗层，厚不小于0.3m。挡土板吊装完成且涵洞洞身混凝土强度达到设计要求的100％后，再分层填筑墙背土石方。；

4)施作涵洞出口翼墙及流水铺面等，并采用与涵洞结构同标号的混凝对涵洞1的出口结构与紧邻的锚固桩2、挡土板3间的空隙进行封闭或充填，完成施工。

如图1所示，当涵洞角度α≥0时，假定锚固桩截面尺寸(桩厚度d和桩宽度b)，锚固桩的小里程方向桩中心里程K₁、大里程方向桩中心里程K₂、以及桩中心间距L由如下方法确定：

小里程方向桩中心里程：

K₁＝X+B×tgα-D×cosα/2-d×tgα-b/2 (I)

大里程方向桩中心里程：

K₂＝X+B×tgα+D×cosα/2+b/2 (II)

桩中心间距：

L＝D×cosα+d×tgα+b (III)

式中，涵洞角度α：线路法线与水流方向夹角，以线路法线为基准，顺时针时为正，逆时针时为负，90°＞α≥0°；

X：涵洞中心里程；

D：涵洞宽度，含涵洞两侧边墙厚度；

B：路基横断面设计时确定的桩外侧边缘到线路中心的垂直距离；

d：桩厚度，一般取2.25～2.75m；

b：桩宽度，一般取2～2.5m；

L：桩中间间距，含桩厚度。

根据相应的小里程方向桩中心里程K₁、大里程方向桩中心里程 K₂、以及桩中心间距L，并根据下滑力大小进行抗剪、抗弯验算或试算来确定在涵洞的两侧锚固桩的截面尺寸(桩厚度d和桩宽度b)；当不能满足稳定性要求时，可通过增加锚固桩截面尺寸(桩厚度d和桩宽度b)及锚固段长度，并重复试算，直至满足桩板式挡墙的稳定性 (主要为抗剪、抗弯检算)要求。

如图2所示，当涵洞角度α＜0时，假定锚固桩截面尺寸(桩厚度 d和桩宽度b)，锚固桩的小里程方向桩中心里程K₁、大里程方向桩中心里程K₂、以及桩中心间距L由如下方法确定：

小里程方向桩中心里程：

K₁＝X+B×tgα-D×cosα/2-b/2 (I’)

大里程方向桩中心里程：

K₂＝X+B×tgα+D×cosα/2-d×tgα+b/2 (II’)

桩中心间距：

L＝D×cosα-d×tgα+b (III’)

式中，涵洞角度α：线路法线与水流方向夹角，以线路法线为基准，顺时针时为正，逆时针时为负，-90°＜α＜0°；

X：涵洞中心里程；

D：涵洞宽度，含涵洞两侧边墙厚度；

B：路基横断面设计时确定的桩外侧边缘到线路中心的垂直距离；

d：桩厚度，一般取2.25～2.75m；

b：桩宽度，一般取2～2.5m；

L：桩中间间距，含桩厚度。

根据相应的小里程方向桩中心里程K₁、大里程方向桩中心里程 K₂、以及桩中心间距L，并根据下滑力大小进行抗剪、抗弯验算或试算来确定在涵洞的两侧锚固桩的截面尺寸、桩长；当不能满足稳定性要求时，可通过增加锚固桩截面尺寸(d和b)及锚固段长度，并重复试算，直至满足桩板式挡墙的稳定性(主要为抗剪、抗弯检算)要求。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种桩板式挡墙与涵洞组合的布置方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)根据排洪、灌溉、交通及地形的条件确定涵洞中心里程X、涵洞宽度D、以及涵洞角度α；

2)根据步骤1)的涵洞中心里程X、涵洞宽度D、以及涵洞角度α，并假定锚固桩的桩厚度d和桩宽度b，确定锚固桩的小里程方向桩中心里程K₁、大里程方向桩中心里程K₂、以及桩中心间距L；

3)根据步骤2)计算所得的小里程方向桩中心里程K₁、大里程方向桩中心里程K₂、以及桩中心间距L，并根据下滑力大小进行抗剪、抗弯验算或试算来确定在涵洞的两侧锚固桩的桩厚度d和桩宽度b，直至满足桩板式挡墙的抗剪和抗弯检算要求，再在涵洞(1)的两侧布置相应的锚固桩(2)；

4)根据涵洞(1)的结构受力设计，在涵洞(1)出口端的顶面布置对应的挡土板(3)；

5)对涵洞(1)的出口结构与紧邻的锚固桩(2)、挡土板(3)间的空隙进行封闭或充填。

2.根据权利要求1所述的桩板式挡墙与涵洞组合的布置方法，其特征在于：当涵洞角度α≥0时，锚固桩的小里程方向桩中心里程

K₁、大里程方向桩中心里程K₂、以及桩中心间距L由如下方法确定：小里程方向桩中心里程：

K₁＝X+B×tgα-D×cosα/2-d×tgα-b/2 (I)

大里程方向桩中心里程：

K₂＝X+B×tgα+D×cosα/2+b/2 (II)

桩中心间距：

L＝D×cosα+d×tgα+b (III)

式中，涵洞角度α：线路法线与水流方向夹角，以线路法线为基准，顺时针时为正，逆时针时为负，90°＞α≥0°；

X：涵洞中心里程；

D：涵洞宽度，含涵洞两侧边墙厚度；

B：路基横断面设计时确定的桩外侧边缘到线路中心的垂直距离；

d：桩厚度；

b：桩宽度；

L：桩中间间距，含桩厚度。

3.根据权利要求1所述的桩板式挡墙与涵洞组合的布置方法，其特征在于：当涵洞角度α＜0时，锚固桩的小里程方向桩中心里程K₁、大里程方向桩中心里程K₂、以及桩中心间距L由如下方法确定：小里程方向桩中心里程：

K₁＝X+B×tgα-D×cosα/2-b/2 (I’)

大里程方向桩中心里程：

K₂＝X+B×tgα+D×cosα/2-d×tgα+b/2 (II’)

桩中心间距：

L＝D×cosα-d×tgα+b (III’)

式中，涵洞角度α：线路法线与水流方向夹角，以线路法线为基准，顺时针时为正，逆时针时为负，-90°＜α＜0°；

X：涵洞中心里程；

D：涵洞宽度，含涵洞两侧边墙厚度；

B：路基横断面设计时确定的桩外侧边缘到线路中心的垂直距离；

d：桩厚度；

b：桩宽度；

L：桩中间间距，含桩厚度。

4.根据权利要求2或3所述的桩板式挡墙与涵洞组合的布置方法，其特征在于：所述桩厚度d为2.25～2.75m，桩宽度b为2～2.5m。

5.根据权利要求1所述的桩板式挡墙与涵洞组合的布置方法，其特征在于：所述步骤3)中，当锚固桩的桩厚度d和桩宽度b不满足桩板式挡墙的抗剪和抗弯检算要求时，通过增加锚固桩的桩厚度d、桩宽度b或者锚固段长度，并重复试算步骤2)，直至满足桩板式挡墙的抗剪和抗弯检算要求。