挡土墙加固施工工艺

姜 斌，王炜琪

(黑龙江省龙建路桥第一工程有限公司，黑龙江 哈尔滨 150009)

挡土墙加固施工工艺

姜 斌，王炜琪

(黑龙江省龙建路桥第一工程有限公司，黑龙江 哈尔滨 150009)

通过对哈尔滨绕城高速公路瓦盆窑至秦家段加筋土挡土墙加固工程项目的研究，加筋土挡土墙发生病害的主要原因是自然灾害、车辆超载以及加筋挡土墙基础土基存在长期塑性变形。由于加筋土挡土墙变形严重，影响使用安全。所以对路基两侧的挡土墙加固措施采用水平钻孔对拉预应力锚索，桥台处加固措施采用桩基式扶壁式挡土墙。对施工工艺和施工难点进行整理，采用新型施工工艺。并成为省内首例采用水平钻孔对拉预应力锚索施工工艺的项目。

预应力张拉；对拉锚索；喷射混凝土

1 工程地质概况

哈尔滨绕城高速公路哈伊互通AK0+000～AK0+460段，绕城高速K22+450～K23+051老机场路段，K23+570～K24+205机场高速段，共计全长1 527 m。瓦盆窑至秦家段病害比较严重的加筋土挡土墙段落加固及病害桥台维修工程。具体地质情况如下。

哈尔滨绕城高速公路瓦盆窑至秦家段路线位于哈尔滨西侧边缘，沿线村镇比较密集，其地理位置位于东经126°28′36"～126°36′45"、北纬45°38′17"～45°52′15"之间。公路自然区划Ⅱ2区，即东北中部山前平原重冻区。路线走向由南向北，经哈尔滨西侧边缘郊区通过。路线位于松嫩平原松花江中游地带，地势相对平坦，海拔高度在116～180 m之间，相对高差64左右，无山，有明显地势起伏，呈南高北低，缓降坡向西北。地表植被多为旱田、菜田；松花江河滩地大部分为荒地或草地。局部有少量临时开垦的旱田。全线成土为黄粘土。开垦前地面覆盖着茂密的草本植物，经多年的自然循环，形成肥沃黑土，适于多种作物生长。局部江河坎附近，地形起伏较大，造成部分水土流失；在陡坡地带，黑土层被冲刷，形成瘠薄黄土。河流两岸平川地带，地势较低洼，土壤粘重，保水力强，黑土层深厚，形成黑粘土。本项目地区经过的主要河流是松花江水系。沿水线地表主要为各河流径流，河流属于封冻性河流，其径流主要靠降水(雨、雪)补给，沿线划分为冲积平原区。地下水主要以潜水和上层滞水为主。冲击平原区河漫覆盖着砂、砾石含水层，空隙潜水赋存于砂、砾层中，水量丰富。透水性好，富水性强，补给主要为大气降水及河流。路线所经地区属于大陆性季风气候，为北寒带气候条件，冬季长达5个月之久，春秋季节较短。地面稳定冻结日期为11月下旬，稳定解冻日期为4月中旬。冬季主导风为北风和西偏北风。冬季严寒干燥，夏季炎日多雨，春秋气候多变，春季多大风，降水少，蒸发快，易发生干旱；秋季多寒潮侵袭，降温急剧，易发生冻害。

2 绕城高速挡土墙病害问题

根据现场勘察，该路段的主要病害特征为：路面上裂缝贯通连续；裂缝宽度大，一般在2～20 mm，裂缝灌缝后多有再次开裂；加筋墙顶混凝土护栏错位严重，水平外倾和垂直下沉多在3 cm以上，桥头段附近直至达7～8 cm，显示整体沉降和外倾都较严重。墙侧多有较明显的外鼓现象，有的由于不均匀沉降面板缝显示明显的曲线状，甚至在墙底可见面板断裂。其中老机场路两侧桥台挡墙出现了明显的不均匀沉降现象，变形严重，且由于老机场路两侧桥台变形与盖梁发生挤压，对桥台、桥墩、桩基础有较严重的影响。

针对以上加筋土挡土墙的病害情况；初步判定具有以下几个方面的病害原因。

车辆动荷载所引起的侧压力沿垂直方向其应力分布是上大下小，而主动土压力是上小下大，二者作用迭合，即在离地面高度的2/3处形成最大的外推力。因此，只要外推力不超过拉筋的抗拉强度，墙体仍可保持相对稳定。

加筋挡土墙基础土基存在长期塑性变形，且墙体内的填土建成时存在着初始塑性变形区，动荷载剧增即可诱发原有塑性区的进一步扩大和发展，随着时间的积累和变形的叠加，即可在挡土墙内部出现永久性破坏。

挡墙外倾、鼓肚的主要原因为路面开裂后渗水，特别是在大雨的天气，雨水下渗，在外部荷载作用下，转化为冻水，增加了侧向压力；此外，动水对挡土墙的冲刷，致使砂土顺砌筑缝流失，且在雨水作用下沙土处于饱和状态，导致筋带的摩擦阻力丧失；土局部脱空造成筋带摩擦助力减少，同时水的存在促使筋带腐蚀加速，甚至导致筋带于面板链接部位断裂。

挡土墙筋带在施工碾压阶段或运营期车辆动荷载所引起的侧压力作用下，筋带于挡墙拉环处压力增大造成外层破裂，钢丝外露，同时路面渗水加重了钢丝锈蚀失效断裂造成面板脱落，墙后反滤层砂砾塌落。

3 重点区段加筋土挡土墙加固措施

3.1 路基两侧加固措施

原挡土墙基础顶面1 m高的位置处至路面下2～2.5 m位置之间采用水平钻孔穿过整个路基宽度，孔径90 mm，采用跟管成孔即钻孔过程中即时穿橡胶管。然后采用预应力锚索(3根φs15.2预应力钢绞线)对加筋挡土墙两侧实施对拉锚索加固，预应力孔道的竖向间距为3 m。张拉锚固顺序为从下至上逐束张拉并灌注M30水泥浆。每根钢绞线张拉控制力取40 kN，即张拉控制应力为0.15fpk。张拉方式采取单侧张拉。以张拉力为主，张拉力与伸长量双控。测量的钢束伸长量可允许-6%～+6%的误差。在正式张拉钢束前应先将张拉应力调整到初应力σ。(一般可取张拉控制应力的10%～25%左右)，再开始张拉和测量伸长量。对应锚索的水平钻孔施工采用锚索钻机，施工平台用脚手架搭建，斜撑固定。预应力张拉完毕后采用M30水泥浆进行压浆，为钢绞线提供握裹力及防腐蚀处理。

提供锚索反力采用1 cm厚50 cm宽×h(墙高)钢板竖梁+(30 cm×30 cm)的1 cm厚钢板垫块，钢板竖梁立于原加筋土挡土墙基础顶面，钢板竖梁顶与原挡土墙顶部混凝土现浇段顶部同高(泄水管下方)。将原加筋土挡土墙面板进行表面凿毛处理，并采用钢筋网及喷射10 cm厚C30混凝土对挡墙表面进行加固处理。底层钢筋网采用φ16@100 cm×100 cm布置形式，并通过50 cm长的φ16植筋固定于原挡土墙面板上，顶层钢筋网采用φ12@15 cm×15 cm布置形式，并与底层钢筋网进行绑扎连接。钢筋网及钢板的高度在实际施工时，根据实际墙高进行调整。钢板竖梁在施工前需进行除锈处理。

3.2 桥台处加固措施：桩基扶壁式挡土墙

(1)K41+981.6分离立交桥瓦盆窑侧(老机场路瓦盆窑侧)

桥台采用加筋土挡土墙形式，筋带从桥台处面板预留孔中通过，折回另一端对齐，筋带沿桥台挡土墙四周成扇形辐射状铺设在同一水平面内，避免互相重叠。瓦盆窑侧的桥台新建挡土墙立壁厚度40 cm，桥台前侧局部立壁高度5.8 m，由于受原有桥梁盖梁高度的限制，新建挡土墙立壁高度已采取5 m。桥台侧面新建挡土墙立壁高度至原挡土墙混凝土现浇段顶面，挡土墙平均高度为8.11 m,该处桥台钢筋混凝土扶壁高度均为6 m、扶壁厚度60 cm、顶宽50 cm、底宽230 cm。扶壁与桩基础通过承台相连接。原有Y型桥墩后挡土墙采用I14工字钢进行支护，工字钢接两侧新建挡土墙扶壁内，支护位置为原挡土墙面板接缝处，间距50 cm，以确保每块面板进行支护，工字钢与挡土墙扶壁内钢筋焊接固定。为保证水平钻孔与道路中心线的垂直且沿道路纵向钻孔间距一致，老机场路瓦盆窑侧的新建挡土墙沿道路纵向，其上行测长度为18 m、下行测长度为4 m，即从K41+919.5处开始采用对拉锚索加固方案。

(2)K41+981.6分离立交桥秦家侧(机场路秦家侧)

桥台采用加筋土挡土墙形式，筋带从桥台处面板预留孔中穿过，折回另一端对齐，筋带沿桥台挡土墙四周成扇形辐射状铺设在同一水平内，避免相互重叠。秦家侧的桥台新建挡土墙立壁厚度40 cm，桥台前侧局部立壁高度5.8 cm，由于受原有桥梁盖梁高度的限制，新建挡土墙立壁高度为5 m。桥台侧面新建挡土墙立壁高度至原挡土墙混凝土现浇段顶面，挡土墙平均高度为8.74 m,该处桥台钢筋混凝土扶壁高度均为6 m、扶壁厚度60 cm、顶宽50 cm、底宽230 cm。为保证水平钻孔与道路中心线的垂直且沿道路纵向钻孔间距一致，老机场路瓦盆窑侧的新建挡土墙沿道路纵向，其上行测长度为4 m、下行测长度为18 m。

挡土墙挤压桥台处理方案：

①依次挖除原路面沥青混凝土、凿除原桥台处搭板及原挡土墙顶部现浇混凝土段部分、挖除路面底基层，开挖深度至原挡土墙现浇段底面约150 cm处，从盖梁背墙处沿道路纵向开挖8 cm。重新浇筑路基外围挡土墙。开挖时注意适当放坡以防止挖除部分的路基土坍塌。

②在道路纵向距离桥台6.45 m处设钢筋混凝土锚板，锚板通过φ28钢筋分别与道路纵向、横向重新浇筑的路基外围挡土墙连接，通过锚板与土体的摩擦力起到防止重新浇筑的路基外围挡土墙的外倾变形。

③为减轻回填材料重力对现状挡土墙的影响，采用泡沫轻质混凝土回填至搭板下40 cm，现浇40 cm混凝土后重新浇筑搭板，铺筑8 cm沥青混凝土面层。8 cm沥青混凝土采用4 cm AC-13改性沥青混凝土+40 cm AC-16改性沥青混凝土，层间撒铺改性乳化沥青粘层油。

(3)K43+641.38分离立交桥瓦盆窑侧(机场高速瓦盆窑)

桥台采用加筋土挡土墙形式，筋带从桥台处面板预留孔中穿过，折回另一端对齐，筋带沿桥台挡土墙四周成扇形辐射状铺设在同一水平面内，避免相互重叠。瓦盆窑侧桥台新建挡土墙立壁厚度40 cm，桥台前侧局部立壁高度6.8 m，由于受原有桥梁盖梁高度限制，新建挡土墙立壁与扶壁高度均为6 m；扶壁厚度40 cm、顶宽50 cm、底宽230 cm。桥台侧面新建挡土墙高度至原挡土墙混凝土现浇段顶面，挡土墙平均高度为10.05 m,桥台侧面钢筋混凝土扶壁高度取8 m、立壁厚度60 cm、顶宽50 cm、底宽290 cm。原有桥墩后挡土墙采用I14工字钢进行支护，工字钢接两侧新建挡土墙扶壁内，支护位置为原挡土墙面板接缝处，间距50 cm，以确保每块面板进行水平支护，工字钢与挡土墙扶壁内钢筋焊接固定。为保证水平钻孔与道路中心线的垂直且沿道路纵向钻孔间距一致，老机场路瓦盆窑侧的新建挡土墙沿道路纵向，其上行测长度为9 m、下行测长度为4 m。

(4)哈伊互通AK0+299.59(哈伊公路侧)、AK0+299.59(秦家侧)

桥台采用加筋土挡土墙形式，筋带从桥台处面板预留孔中穿过，折回另一端对齐，筋带沿桥台挡土墙四周铺设在同一水平面内，避免相互重叠。其两侧桥台新建挡土墙立壁厚度40 cm，桥台前侧新建挡土墙局部立壁高度采用9.3 m，钢筋混凝土扶壁高度8 m，立壁厚度60 cm、顶宽50 cm、底宽290 cm；桥台侧面新建挡土墙立壁高度至原挡土墙混凝土现浇段顶面，挡土墙平均高度为10.8 m，桥台侧面钢筋混凝土扶壁高度取8 m、立壁厚度60 cm、顶宽50 cm、底宽290 cm。原有柱式桥墩后挡土墙采用I14工字钢进行水平支护，支护位置为原挡土墙面板接缝处，间距50 cm，确保对每块面板进行支护，工字钢与挡土墙扶壁内钢筋进行焊接固定。哈伊公路侧、秦家侧的上行、下行侧的新建挡土墙沿道路纵向长度均为4 m。扶壁与钻孔桩通过承台相连接。

3.3 路面处理措施

对出现纵向裂缝处的路面面层进行改性热沥青灌缝处理，防止路面水继续下渗。路面维修处理结合养护项目同步实施。

4 结 论

目前加筋土挡土墙的加固方案研究工作基本完成，通过收集资料，对加筋土挡土墙的病害问题及病害原因进行了深入的研究及探讨。

在施工前，通过一系列的理论研究，制定了详细的施工方案，对施工工艺进行了仔细研究。在施工过程中，定期进行测量、记录，对监测数据进行分析整理。经过对比分析，确定采用对拉锚索的方式进行路基挡土墙的加固，并采用钢绞线代替Φ32螺纹钢筋。桥台加固采用桩基扶壁式挡土墙方式进行加固，墙面进行喷锚等一系列加固方案。从而达到加固加筋土挡土墙的目的，实现安全通车。

[1] 顾磊.浅谈加筋土挡土墙的设计与施工.科技交流，2011，(2):5-9.

[2] 公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)[S].

[3] 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)[S].

[4] 公路桥涵施工技术规范(JTG041-2000)[S].

U417.1

B

1008-3383(2017)08-0003-02

2016-11-02

姜斌(1985-)，男，助理工程师，研究方向：桥梁工程。