注浆技术在挡墙地基加固中的应用

2010-01-29高海彬孟美丽

铁道标准设计 2010年11期

高海彬，孟美丽

(1.中铁工程设计咨询集团郑州设计院，郑州 450051；2.华北水利水电学院,郑州 450011；3.郑州大学，郑州 450000)

挡土墙是指支承路基填土或山坡土体、防止填土或土体变形失稳的构造物，作为一种有效的支挡结构物在房屋建筑、水利工程、铁路工程、公路工程以及桥梁中得到了广泛应用[1～3]。在实际营运中，由于排水设施和或排水措施不当、过大沉降及不均匀沉降及施工质量欠佳等原因，挡土墙常常发生墙体开裂、下沉、失稳倾倒等病害[4～5]，严重威胁行车安全，引起了各方面的关注，出现病害后如何采取恰当措施及时维修加固，防止事态进一步恶化是一技术难点。

压力注浆法是利用液压、气压或电化学原理,通过注浆管将能凝固的浆液均匀地注入地基土中,浆液以充填、渗透和挤密等方式,驱走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和气体,并填充其位置,经过一定时间硬化后,浆液将原来松散的岩土颗粒胶结成一个整体,形成一个强度高,压缩性低,抗渗性高和稳定性好的新土体[6],从而使地基得到加固,防止或减少渗透和工后沉降,主要应用在公路工程、水利堤坝、矿山巷道、竖井、隧道、地铁等地下工程开挖时的防渗堵漏和加固,也可用于防止地面沉陷,对已有建筑物防护和进行地基加固等。

1 挡墙病害调查与分析

郑州市河医立交工程于1994年设计完成,同年竣工。河医立交金水路段接近高阳桥部分为高填方路基,回填土的土质以杂填土为主,层厚约7 m,回填土的下面为10.9 m的粉土。河医立交工程设计时因道路加宽的需要,同时为减少道路加宽引起的占地面积,原路基两侧均设置挡墙,挡墙处以桥梁加宽道路,其间设置伸缩缝,桥面分联连续,联间设伸缩缝。经过数年的营运,现场勘测发现桥梁挡墙处出现诸多病害。

1.1 沉降情况

西侧挡墙均出现不同程度沉降,其中西侧从高阳桥起一层第4孔和西侧三层台后引道位置沉降最为严重。

1.2 脱空情况

从现场看,墙底出现明显脱空现场的有3处：从高阳桥起第2、4、7孔一层西侧挡墙。每处脱空长度约16 m,脱空最深处约20 cm。

1.3 边坡情况

西侧边坡破坏严重,桥墩位置形成冲沟,墙前填土损失严重,部分孔径甚至没有墙前填土,致使墙基裸露,现场只有从高阳桥起第12孔按原设计设置浆砌片石坡脚挡墙。

1.4 裂缝情况

从高阳桥起第4孔发现明显竖向裂缝,缝宽约2 cm。从现场情况观察,未发现横向、斜向裂缝。

产生上述病害的原因是长期路(桥)面的雨水通过沉降缝和伸缩缝,冲刷挡墙外侧墙基,另因施工时墙基和墙前土方未能挤压密实,挡墙发生不均匀下沉,引起墙身开裂,存在较大的安全隐患。另外,由于伸缩缝漏水,桥下坡面为土质坡面,在长期的使用中经路面雨水的冲蚀,坡面形成了多条冲沟,导致路基不稳,危及该路段的行车安全,故需对挡墙基础和桥下坡面进行加固处理。

2 挡墙加固方案和措施

2.1 挡墙本身竖向裂缝

挡墙每约9～10 m有竖向贯通裂缝,肉眼可见,缝宽0.3～2 cm不等,采用高压灌浆法加固,具体加固方案见图1。

图1 挡墙墙身加固(单位：cm)

2.2 挡墙基础沉降

里程K0+396.392～K0+588.392一、二层挡墙注浆范围,即从高阳桥起第2孔～第13孔；K0+488.2～K0+565.2三层挡墙范围内,沉降严重。需从边坡和一层路面斜向注浆对挡墙墙基进行加固处理,具体加固方案见图2。

图2 挡墙基础注浆加固(单位：cm)

2.3 挡墙基础脱空

里程K0+588.392～K0+572.392、K0+556.392～K0+540.392、K0+508.392～K0+492.392,即从高阳桥起第2、4、7孔,一层西侧挡墙出现基底脱空现象,本次设计采用喷灌碎石混凝土进行加固。

2.4 边坡

由于长期雨水冲刷和人为取土,挡墙边坡破坏严重,本次设计先将墙前土回填夯实,保证挡墙基底埋深不小于1 m,墙前坡率1∶1,采用25 cm浆砌片石铺砌,其下采用30 cm三七灰土封闭(图3)。现场挡墙埋深不足,甚至部分墙前没有填土,墙基裸露,需补充土方重砌边坡。对有浆砌片石坡脚挡墙的部分,保留既有挡墙。加固范围：里程K0+284.662～K0+588.392,即从高阳桥起第2～20孔。