摘 要：如今，公路基礎設施建設變得越來越完善，公路交通網絡再不斷擴大，公路建設項目越來越多，在公路建設中所應用的邊坡支擋措施變得多樣化，常常會應用到擋土墻支撐結構。擋土墻在公路邊坡支護方面有著重要的應用，不但能夠有效維持邊坡整體的穩固性，而且還能夠切實降低工程用地，能夠有效減少路基土石工程量，對加快工程建設進程有著關鍵性的作用。現階段的邊坡支護形式較多，例如樁板墻、重力式擋墻、懸臂式擋墻支護以及扶壁式擋墻等。
關鍵詞：門架式樁板墻;支擋防護;有限元分析;工程設計
0 引言
現階段，在公路工程建設中面臨著很多難題，在邊坡挖方環節如果應用常規支擋防護方式，那么很難達到工程的實際要求，在這種背景下門架式樁板墻支護方式被提出和應用。基于此，這篇文章主要以某項工程為例對門架式樁板墻的設計和應用進行了分析，并通過利用有限元軟件MIDAS展開了相應的模擬分析，并對門架式板樁墻應用的可行性展開了有效的論證，希望能夠為相關的工程設計帶來有利的參考依據。
1 工程概況分析
1.1 項目介紹
本文主要某段公路工程對門架式樁板墻的設計及應用進行了深入的分析。在此工程中路基主要是以挖方形式施工，挖方深度為10～12米。在此工程右側14.5米處是大型養殖場，在左側10米處是居民住宅區。如果采用常規的路基開挖方式，則很可能造成左右兩側建筑結構的破壞，甚至可能威脅到居民安全。
1.2 地質條件分析
通過實地調查發現，作業區域地質條件主要如下：人工填筑土層工程性質特別差，層位變化的程度大，其厚度大約處于0.5～4.1米;沖積黃土狀粉土的工程性質適中，層位相對較為穩定，其厚度大約處于2.4～4.6米;沖擊卵石層工程性質相對比較好，層位相對較為穩定，厚度較大，大約處于9.2～11.4米的范圍;下覆白堊系下統河口群泥巖的工程性質良好，層位穩定。
2 支護方案對比分析
2.1 重力式擋土墻
重力式擋土墻的整體形勢較為簡單，應用頻率高，主要是憑借自重維持平衡;如果擋土墻的高度較高，那么需要保證墻高不能超過12米，墻身占地面積較大，這主要是為了保證墻體整體的穩定性并具有良好的抗彎能力。因為擋土墻需要埋深，如果在此路段應用重力式擋土墻方案，那么在部分區域的擋土墻的高度很可能需要超過12米，而且墻體截面尺寸非常大;由于路基的兩側存在既有建筑物，并不具備臨時基坑的開挖條件，因此這種方案不適用。
2.2 預應力錨索樁板墻
在這種支護方案中的支擋結構物主要是由預應力錨索、擋土板以及鋼筋混凝土抗滑樁三個部分構成，能夠有效保證邊坡整體支撐結構的平衡。與重力式擋土墻相比，開挖施工量小，占地面積小，樁頂水平位移小。但是，在此路段的右側為高層建筑，如果使用預應力錨索鉆孔很有可能造成建筑樁基礎的破壞。
2.3 門架式樁板墻
由于在此路段的邊坡支護具有一定的特殊性，為能夠有效降低裝板墻裝頂水平位移，那么則需要對其結構構件受力進行科學優化。將鋼管橫撐科學的設置在樁板墻的樁頂，用門架式裝板墻替代懸臂式樁板墻，通過這種方式有效強化了結構整體的穩固性，而且還可實現對樁頂水平位移的有效控制。
3 門架式樁板墻的結構分析
3.1 荷載和組合的計算分析
如果在工程中應用門架式裝板墻結構，那么一定要對結構所需要承受的荷載進行有效的計算，其荷載是來自多方面的，主要包括地震作用、地面超載、填土側壓力、填土重力、墻頂有效荷載，以及車輛或者是人群而產生的土側壓力等其它多方面的內容。在進行荷載組合的過程中需要依據相關了規范要求，例如在進行荷載偶然組合、基本組合以及長期組合確定的過程中需要嚴格按照《公路路基設計規范》中的相關要求和規定，在進行各種荷載組合系數確定的過程中同樣需要依據《公路路基設計規范》的相關規范取值。在此環節中務必要保障計算荷載及組合的合理性。
3.2 有限元模型
有限元模型分析的環節同樣十分關鍵和重要，對門架式樁板墻的應用有著重要的影響。在進行門架型樁板墻確定的過程中需要充分考慮施工可行性、墻后土壓力分布等其他重要的因素。在此項工程項目中最終應用的是1.8米的C30鋼筋混凝土圓形灌注樁，而且每兩根之間相距4米，對于其上部的撐桿所應用的是鋼筋混凝土，其外徑是0.9米。在門架式擋土墻標準單元格選擇過程中需要充分結合門架式擋板墻的結構的整體情況和特點，然后再進行空間模型的構建，在此環節主要利用有限元軟件MIDAS，然后對所建立的空間模型展開有效計算，主要利用梁單元對結構單元進行有效模擬。
3.3 靜力分析
在此項工程中對于門架式樁板墻有著非常高的要求，主要是因為其周邊環境較為特殊，位于其左側的為清真大寺，位于右側的則是高層居民樓。因此門架式樁板墻靜力分析的過程中需要對支擋結構的穩定性和承載力展開全面有效的驗算，除此之外還需要對門架式樁板墻結構變形展開全面有效的計算，務必要切實保證計算結果的準確性和有效性。通過相關的計算得出結果為，樁頂最大水平變形為6毫米，撐桿最大變形上撓為6毫米，樁身的最大變形應為2.5厘米。
4 門架式樁板墻設計應用
在此項工程中路基地層下部區域是白堊系下統河口群泥巖，處于中間區域的是卵石夾層，處于地層上方區域的部分則是覆黃土狀粉土。為了保障施工的安全性，加快項目建設進程，在此路段所應用的樁板墻樁基主要采用的是圓柱設計，所應用的是機械挖孔方式，將縱向冠梁科學的設置在樁頂上，處于路基兩側的樁基主要采用的是對稱設置方式。通過對結構的計算，所使用的樁基截面為圓形，其半徑為0.9米，樁的長度為20米，中心間距為4米，所使用的澆筑材料主要是C30混凝土。鋼管橫撐所采用的主要是高強度鋼管，厚度大約為8毫米，其直徑為0.9米，其與樁基的連接方式主要是法蘭盤連接，樁頂橫冠的截面為矩形，其長度和寬度分別為1.8米、1.5米。樁間土應用的主要是擋土板支擋，擋土板的高度為1.5米，厚度為0.5米，長度處于1.27～2.27米的范圍內，所使用的澆筑材料主要是C30混凝土。在施工過程中主要把擋土板科學的安裝在樁基的中間位置，等到其達到規定的強度之后，在進行樁間土地的開挖，在此環節中需要分段分節進行，當向下開挖1.5米之后，就需要現澆一節擋土板。在此項公路工程為城市路段，為了保證道路整體的美觀性，那么需要使用C20混凝土在擋土板和樁基外表面中間進行澆筑，在澆筑環節還需使用鋼模板立模施工，這樣能夠有效保障外表面的平整美觀。
利用MIDAS軟件進行門架式樁板墻空間模型的創建，并對結果進行有效的計算和分析，樁基是截面為圓形的受壓構件，需要對其正截面承載力進行有效計算，然后再依據其對縱向受力主機進行科學的配置和安裝;另外，還需要對其進行裂縫寬度進行驗算。因為樁基通常需要承受較大的剪力，再進行截面受剪承載力計算的過程中需要將其圓形截面等效成矩形截面，然后再依據計算結果對受剪螺旋筋進行科學設置。在進行鋼管混凝土撐桿承載力計算的過程中需要使其處于復雜應力狀態下。
5 結束語
門架式樁板墻實質上是對傳統樁板墻的創新，在頂部增設了鋼管橫撐，在實際應用中具有良好的樁板墻高度設置優勢，能夠有效保障結構整體的穩定性，還可有效實現對樁頂位移的控制。門架式樁板墻在應用中有效減小了工程臨時開挖范圍和占地面積，而且受力更加科學合理。
參考文獻：
[1]屈俊童，段自俠，雷真，等.土拱效應下的掛板式斜插樁板墻模型試驗研究[J].地下空間與工程學報，2020，16(2)：
420-430.
[2]朱彥鵬，魏真紅，楊校輝，等.預應力錨索樁板墻支護多級高填方邊坡監測研究與分析[J].中國農村水利水電，2020(7)：202-207.
[3]謝濤，羅強，張良，等.樁板墻支護下的高速鐵路陡坡地基路堤變形演化特性[J].鐵道學報，2020，42(10)：127-135.
[4]劉正.既有—新建路堤樁板墻協同作用機理研究[D].蘭州交通大學，2020
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