中国有色金属工业昆明勘察设计研究院
摘 要：本文结合实地工程实例，详细分析工程地质条件，对道路挡墙工程中的钢管桩应用进行阐述。
关键词：工程地质；钢管桩；挡墙工程
1、地形地貌
道路工程区位于金沙江二级支流普朗河左岸山坡，距香格里拉县公路里程约100km，有简易公路直达香格里拉县城，交通较为便利。道路起点高程3389m，终点高程3789m。该处山峦突兀，地势陡峻，山坡坡度一般大于40°，总体上为高中山构造剥蚀侵蚀地貌。
2、工程地质条件
2.1地层岩性
普朗铜矿矿区道路工程区地层主要为第四系崩滑堆积层（Q4C）、残坡积层（Q4el+dl）、冰川堆积层（Qpgl）及弃填土层（Q4me），中三叠统曲嘎寺组上段（T2q3）地层，燕山期（δομ51）侵入岩脉。现分别简述如下：
(1)第四系地层（Q）
第四系人工填土（弃土）（Q4me），褐灰、黄褐、褐黄、灰色，未经碾压密实，结构松散，压缩性高，沉降变形量大，主要由块石土、碎石土、角砾土、卵石土组成，厚度一般0～10m，大量分布于道路工程区沿线，容许承载力5～40Kpa。
四系冲洪积（Q4al+pl）卵石土、圆砾土，次圆状，含少量漂石，松散～稍密，粒径一般为20～50cm，砾砂含量约占10～30%，分布于普朗河边K0+000～K0+279m路段。卵石土和圆砾土的土层编号分别为②、②1，容许承载力分别为400～500Kpa及350～450Kpa。
第四系残坡积层（Q4el+dl）碎石、角砾土，以碎石为主，松散～稍密，稍湿～湿，片状、棱角状，母岩为薄板状炭质、粉砂质板岩，整个路段基本上都有分布。按颗粒特点可进一步将残坡积物划分为③层块石土、③1层碎石土、③2角砾土及③3亚粘土，容许承载力分别为500～600Kpa，400～500Kpa，250～350Kpa。
第四系崩滑堆积（Q4C）块石土，碎石土、以块石土为主，黄褐色、褐灰色、浅灰色，最大厚度估计可达100m，松散～中密，干燥～湿，粒径一般10～40cm，少量可达3m左右，分布于K0+635～K3+805m路段，第四系崩滑堆积层可按颗粒特点进一步划分为④层块石土、④1层碎石土、④2角砾土及④3亚粘土，容许承载力分别为500～600Kpa，400～500Kpa，250～350Kpa。
第四系更新统冰川（Qpgl）堆积卵石土（冰碛层），，褐黄、灰黄、浅灰色，次圆状，稍密～密实，干燥～湿，粒径一般为20～50cm，砾砂充填10～40%，土层编号⑤，容许承载力600～700Kpa，分布在K7+720～K8+465.5m段。
（2）中三叠统曲嘎寺组上段（T2q3）
灰色、深灰色泥质、粉砂质、钙质板岩，局部夹燕山期（δομ51）石英闪长玢岩体，中～薄板状结构，变余泥质、砂质及钙质结构，板理产状：205～315°∠55～80°，其中K0+463～K1+800m段、K3+718～K7+162m段下伏基岩及基岩露头为泥质板岩，K1+716～K3+557m段下伏基岩及基岩露头为粉砂质板岩，K7+162～K7+759m段下伏基岩及基岩露头为钙质板岩。
因受构造运动影响，岩石裂隙发育，风化作用强烈,岩体结构一般为块状～碎裂结构，局部为散体结构。按风化程度可将路基岩石进一步分为全风化、强风化、弱风化，岩土层编号分别为⑥1，⑥2，⑥3。
（3）燕山期（δομ51）岩浆岩
浅灰、灰色石英闪长玢岩，中～细粒结晶结构，块状构造，为宽度小于10m的燕山期侵入岩脉，零星夹杂于中三叠统曲嘎寺组上段地层中。
2.2地质构造及地震
（1）地质构造
测区地处三江印支褶皱系中甸褶断束上，中甸断裂与楚波断裂（红河深大断裂）之间，甘孜理塘结合带西侧，中咱地块东南缘，地质构造比较复杂，构造线以NWW向为主，兼有SN、NW、NE向等，变质作用和岩浆活动比较强烈。
测区内工程区附近主要有NNW向松诺力赞断裂、黑水塘断裂及NEE向的全干力达三条断裂通过，其中以黑水塘断裂离工程区最近。工程区内无大的断裂带通过，分布的中三叠统曲嘎寺组上段（T2q3）板岩板理产状195°～220°∠65°～82°，总体倾南西，倾角较陡，局部受燕山期岩脉侵入活动等影响，形成褶皱现象，但规模很小。
（2）地震
测区处于三江印支褶皱系弧形转弯受急剧挤压而变窄的部位，地质构造十分复杂。根据1/400万《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001），工程区地震动峰值加速度值为0.10g，对应地震基本烈度为7度。
3、不良地质及特殊性岩土
因受地形、岩性、构造及水文地质条件等因素影响，道路工程区场地沿线工程地质条件很差，道路开挖中没有按合理坡比进行道路切坡，加之未对弃土边坡进行采取挡墙等支护措施和对下边坡原生土体和植被进行保护，因此崩塌、滑坡等不良物理地质现象极其发育。道路工程区沿线主要发育的不良物理地质现象主要为滑坡、崩塌及路基开裂。
场地处于高寒山区,海拔一般大于3500m,深冬时节被冰雪覆盖,因此存在一定的高原季节性冻土现象。场地土如果含水，则冬季结冰，春季融化，场地土将遭受反复冻融破坏，其冻结深度范围内的路基土结构遭到破坏，密实度减小，承载力降低。随着含水量的不同，场地土可由无冰冻土转变为多冰冻土，甚至为饱冰冻土。
4、挡墙抢险治理总体思路及治理设计
4.1治理总体思路
根据该路段挡墙原设计资料、地质条件、现状及对原设计挡墙的计算分析，本次挡墙治理要解决的问题主要有三个：
一是偏心荷载作用下挡墙基础的倾斜变形问题；
二是在水平力的作用下，微型钢管桩弯、倾失稳问题；
三是挡墙基底地基土的沉降变形问题。
针对上述问题，根据现场条件，可通过采取增加钢管桩补强基础、约束墙身变形和有条件地适当改善土体物理力学指标等措施予以解决。
4.2岩土参数的选取
根据地勘资料，稳定性计算所选用的岩土参数如表1中所示。
数如表1中所示。
稳定性计算所选用的岩土参数表1
4.3工况条件
（1）设计抗震设防烈度7°。
（2）边坡设计安全等级2级。
（3）道路设计通过最大荷载挂车-80级。
4.4挡墙抢险治理设计
要解决挡墙及路基沉降变形问题，可以通过加固或换填地基土进行处理；要增加挡墙的抗倾覆能力，可以通过加大墙截面或设置侧向约束结构解决；要减小墙背土压力及车辆通过时产生的侧向推力，可以通过加固墙背填土及公路地基实现。
根据挡墙现状，将该段挡墙分为A、B两类进行治理，AB段和CD段为B类，总长约99.5m，BC段为A类，总长约36.6m。A、B两类的治理方式如下：
4.4.1A类治理方案
“修复挡墙，墙下地基土采用钢管桩（兼做基础注浆孔）加固，采用预应力锚索进行支挡。”
清除已倒塌及严重倾斜的毛石挡墙及路基填土，墙下增加2排钢管桩（兼做基础注浆孔），钢管桩锚入挡墙承台，布设2排锚索，墙背及路基填土采用级配碎石土分层碾压夯填。
本方案通过布设2排预应力锚索，增加了水平抗力，有效约束了挡墙及钢管桩的侧向变形，增加了挡土墙的稳定性及抗倾覆能力，同时通过注浆对挡墙地基土进行加固，增加了挡墙下土体的稳定性，降低了钢管桩因挡墙下土体变形而倾斜从而导致挡墙倾倒的可能性；墙背及路基填土采用级配碎石土分层碾压夯填，可有效提高路基承载力，降低墙背土压力，从而提高挡墙的整体稳定性。
4.4.2B类治理方案
墙前增加1排钢管桩，将挡墙基础加大，钢管桩兼作注浆孔，墙下空隙采用细石砼充填，设2排锚索支挡。
本方案通过布设2排预应力锚索，增加了水平抗力，有效约束了挡墙及钢管桩的侧向变形，增加了挡土墙的稳定性及抗倾覆能力，同时通过注浆对挡墙地基土进行加固，增加了挡墙下土体的稳定性，从而提高挡墙的整体稳定性。
论文作者:刘德
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年1月
论文发表时间:2017/4/14
标签：挡墙论文; 钢管论文; 承载力论文; 路基论文; 基岩论文; 燕山论文; 碎石论文; 《建筑学研究前沿》2017年1月论文;