四川省交通勘察设计研究院四川省610017
摘要：在目前的公路建设中，临河路基多修筑普通浸水挡墙，相关河流水文调查资料相对欠缺，对冲刷影响较大地段，常常设置的挡墙基础埋深不足，造成挡墙坍塌，路基路面损毁等，为避免上述水毁，利用布设桩基挡土墙，采用合理的桩长、桩间距能有效的抵抗冲刷保障道路的安全畅通。本文结合桩基挡土墙在水毁工程中的实际应用，对其进行了分析和研究。
关键词：桩基挡土墙；水毁防护；应用研究
引言
山区公路地形地貌、气候水文条件复杂多变，线路选择上有一定局限性，常常路线傍河而设，而复杂多变的水文条件，往往是我们设计人员无法全面掌握的，在设计中对临河路基抗冲刷能力上考虑欠妥，继而公路运营期间形成水毁病害。
1.水毁特征概述及处治措施
1.1水毁特征
公路水毁通俗的定义可解释为公路沿线工程设施由于遭到水的作用而遭到损坏的现像和过程，或者是指公路建筑物因暴雨或洪水造成的破坏[1]。常见水毁病害形式①构造物的破坏；②路基路面的损毁；③边坡滑塌；④构筑物基础悬空等。
1.2原因分析
降雨原因：水毁多发生在集中性降雨期，持续的暴雨天气更易达到灾害发生的临界值。
地形条件：多位于山区临河道路，所处河道纵降比大，河谷狭窄，河水夹带能力强。
人为因素：沿河段的人为改造因素，如路段内的电站、挡墙等构筑物的修筑以及沿河大量的开采活动，人为的改变河流流动路径，造成河床的变迁。
1.3处治措施及原则
1.3.1处治措施：
①恢复重建水毁中损坏的构筑物，并根据实际情况调整构筑物的结构形式、基础埋深，设置位置等，已达到抗冲刷效果。
②路堤外边坡增设抗冲刷结构物，如浸水挡墙、防冲墙、实体护坡、堆设格宾护垫或混凝土六面体等措施。
③路基冲刷严重地段，可增设桩基托梁挡墙，采用合理的桩长、桩间距已达到抗冲刷效果。
④河道内可设置丁坝、顺通河流，改善水流环境，减少冲刷等措施。
⑤局部段落可采取调线绕避措施，已达到完全避开易水毁路段。
1.3.2处治原则：
①在满足使用功能前提下，确保恢复重建道路的抗灾能力；
②提高隐患较大路段的安全性
③综合考虑保通要求、工期、造价和可实施性
在实际工程应用中根据具体水毁灾害特征、结合流域内河流冲刷情况、在满足处治原则基础上选择合理的处治措施，可以有效的达到抗灾减灾效果。本文主要研究桩基挡墙在水毁中的具体应用。
2.实际工程应用
2.1工程概况
针对某二级公路水毁灾后重建工程案例，对桩基挡土墙在其防护优化设计中的应用进行研究。原挡墙K102+530～K102+630处于岷江叠溪段纵降最大地段，河谷狭窄，路线临河而建，受暴雨洪水影响，该段河水猛涨下切河床，冲刷两岸，最大下切深度10余m，造成本段原设计的10m衡重式浸水挡墙损毁，以致半幅路基垮塌，道路受阻。原垮塌断面如图一所示。
图一垮塌断面
根据地表工程地质测绘及钻探成果表明：本段地表主要为第四系全新统崩坡积层（Q4c+dl）块碎石、冲洪积层（Q4al+pl）漂卵砾石覆盖，路基内侧边坡坡体主要块石土，河床为漂卵砾石土，路基坡脚部位受冲，路基内侧无明显变形破坏迹象，无边坡整体稳定性问题。工区各土层物理力学指标建议值表如下。
表1工区各土层物理力学指标建议值表
2.2、防护设计研究
2.2.1设计过程
通过核对实测断面情况，考虑本段冲刷严重，原则上适当加强本段的抗冲刷能力。本次重建设计采用桩基托梁挡墙形式，其设计断面如下：
图二设计断面
本次设计选用高12m的衡重式浸水挡墙，沿墙身路线方向每隔10m设定一道伸缩缝，并用沥青麻筋对缝内外三边进行堵塞。通过理正岩土软件进行验算，根据《公路路基设计规范》以及《路基设计手册》相关公式验算所选挡墙截面尺寸满足设计要求[2]；
单块托梁选择长10m，宽5.2m，厚2m标准，通过计算上部挡墙墙体自重以及墙后等效土压力横向、竖向合力，且梁底面覆盖强度较小，故在计算中不考虑梁底面土体对梁体的弹性地基梁支撑作用验算承台。模型采用支端悬出的简支梁形式，计算采用“理正结构工具箱”，计算确定承台顶最大弯矩与剪力，进而确定承台配筋。
桩基础设计，主要考虑抗冲刷性以及结构稳定性，桩截面选择小直径1.2m圆桩，群桩基础，桩长15m，桩间距3.1m，梅花型布设，抗冲刷更有利。通过计算单桩桩顶竖向轴力并结合公式（1）[3]
公式（1）
其中为单桩极限承载力标准值；；为桩截面积；为桩周长；为桩周各土层桩侧摩阻力值；为对应各土层长度。
比较，设计单桩基承载力满足要求。
同时对地面桩基的位移大小进行测验并通过最大剪力、最大弯曲的计算确定箍筋和主筋的间距与直径。
2.2.2施工程序和要点
桩基托梁挡墙施工中主要流程：a、桩位测放；b、深度及桩底持力层厚度确定；c、护筒埋设、桩位对中；d、钻孔；e、第一次清孔；f、测量孔深；g、浇桩架就位；j、钢筋笼安装；k、第二次清孔后沉渣测定；l、水下砼灌注；m、钻机移位。
桩基托梁挡土墙的施工要点：针对本工程的地质情况，决定采用冲击成孔，冲击成孔对软弱、易塌土层可投放填充物冲击造壁[4]。校核桩位中心后，在护筒四周用粘土分层回填夯实，护筒采用人工挖埋及锤击方法埋设，入土深度3～4m以上，护筒上部高出地下水位或孔外最高水位1.5～2m以上，并高出地面0.3m；冲孔灌注桩采用泥浆护壁，冲击钻进成孔、正循环清孔。现场制作、安放钢筋笼，水下砼灌注成桩。钢筋笼在运输和吊装时，应防止变形，安放应对准孔位，不得强行插入和碰撞孔壁，就位后应立即固定。灌注的桩顶标高应比设计高出0.5～1.0m，以保证砼强度，多余部分接桩前必须凿除，残余桩头应无松散层。桩基施工完毕后，按设计和规范要求对桩基完整性进行检测，判断桩身的完整情况，是否缩颈、夹泥或断桩，检测数量为100%，合格必须达到100%。
2.2.3设计特点
本次设计重点为提高路基抗冲刷能力，避免诱发路基边坡再次破坏，同时对路肩墙进行恢复。该段河道较窄，河水流速快、冲刷能力强，深度大，因此设计采用了桩基托梁方案。经过优化设计后，可有效避免挡土墙基础底出现悬空的情况，梅花型桩基础的布设抗冲刷效果明显，有效预防桩间土的掏蚀，可使路基的安全性得到有效的保护。
结束语
挡墙作为广泛应用的路基支挡构造物，在公路施工中如出现挡土墙基底应力验算或是基础埋置深度无法满足原设计要求以及冲刷严重路段时，需结合工程施工实际情况，对实地进行勘察研究后，通过实际和理论相结合的方式，优化防护设计。因地制宜选择桩基挡土墙的类型，使施工效果得到显著提升，使桩基挡土墙的作用更好得到发挥，同时也证明在水毁恢复重建工程中，桩基托梁挡土墙有着广泛的应用前景。
参考文献：
[1]马保成.沿河公路路基水毁灾害评价及防治措施研究[D].长安大学，2008.
[2]中华人民共和国交通部，JTGD30-2015，公路路基设计规范[S].北京：人民交通出版社，2015.
[3]中华人民共和国交通部，JTDD63-2007，公路桥涵地基与基础设计规范[S]..北京：人民交通出版社，2007.
[4]胡义德，高晖，张兴举.桩基挡土墙在公路支挡防护优化设计中的应用[J].路基工程，2014（4）：186-189.