某桥重力式挡土墙倾斜原因及加固方案分析

王旭光

(沈阳市市政工程设计研究院有限公司 沈阳市 110015)

重力式挡土墙结构相对简单，取材方便，在工程中得到广泛应用，但重力式挡土墙在使用过程中也容易出现一些问题，比如挡墙开裂、外倾等在城市中极易引发安全隐患，因此对重力式挡土墙的检测以及检测后加固显得尤为重要，通过工程实例，详细论述检测以及加固方案。

1 工程概况

沈阳市某桥，建于1986年。该桥为四层立交：路面为第一层；2层为两座3跨简支钢梁桥；第3层由中央环岛以及8条匝道组成；4层为多跨连续梁桥。2010年，该桥三层匝道桥和四层高架桥引道挡土墙均出现不同程度的倾斜现象。2010年对部分挡墙做了改造处理，重力式挡土墙处理范围如下：三层匝道桥北引道2个节段，每节段20m；四层高架桥南引道3个节段，每节段18m；四层高架桥北引道2个节段，每节段18m。在施工过程中，由于交通压力大，甲方、监理、设计、施工单位共同研究确定，仅对倾斜最严重的四层南引道东侧挡土墙的2个节段和西侧挡土墙的1个节段进行拆除重建。本次主要针对未改建的三层8#匝道140m长挡土墙进行论述。挡土墙平面位置和结构形式见图1和图2。

2 现场调查结果

2.1 外观检测结果

(1)墙身裂缝

通过对8#引道挡土墙进行外观检查发现，挡土墙墙身未见开裂现象，挡土墙外镶面石灰缝无砂浆脱落现象出现。

图1 挡土墙平面位置

图2 现状挡土墙结构形式(单位：cm)

(2)墙面外鼓

外镶面石表面平整度较好，未见外鼓现象，用锤敲击墙体，发出的声音较闷，无空饷声，说明外镶面石与浆砌块石未分离脱壳。

(3)墙面潮湿度观测

挡土墙上部外镶面石灰缝较下部潮湿，说明上部墙后填料含水量较下部大，墙后填料排水不畅。

(4)伸缩缝错动观测

8#匝道挡土墙共设置3道伸缩缝，现场检测中肉眼可见伸缩缝有相对错位，错位量最大约1cm左右。

(5)墙顶铺装

8#挡墙附近引道铺装开裂严重，开裂宽度最宽处约3cm，且铺装向下凹陷。

2.2 墙顶水平位移监测结果

本公司自2010年在检测过程中发现8#匝道挡土墙发生倾斜开始，持续对该挡土墙进行监测，监测数据见表1和图3所示。由表1和图3可知，自2010年以来，8#引道挡土墙倾斜状况逐年增加且有加剧趋势，倾斜差逐年增大，目前最大斜度1∶14，墙顶水平位移较2010年增加了12.7cm。

表1 8#匝道重力式挡土墙监测数据

图3 8#匝道挡墙墙顶水平位移对比图

2.3 挡墙检测结论

根据外观检测结果和墙顶水平位移监测结果表明，8#挡土墙出现严重问题，挡墙处于危险状态，需要立即处理。

2.4 挡墙倾斜原因分析

挡墙建成距今已有30多年，随着使用年限的增加，引道路面发生破损，引道路面的积水慢慢渗入墙后填土，在冬季时由于挡土墙未设置泄水孔，水体排不出去，导致土体出现冻胀情况，墙后填土膨胀导致挡墙向外发生位移，引道挡土墙因此出现倾斜情况。日积月累、挡墙倾斜量逐年增加。挡土墙倾斜以后会使路面的开裂情况加剧，从而出现恶性循环的情况。

3 维修加固方案

3.1 方案一：挡土墙部分保留，墙后打预制桩，土体进行注浆加固

现场设置施工围挡，围挡高度不小于2.0m，将施工区域隔离。将原8#匝道分成两部分，保留一排机动车道，将保留的机动车道与开挖部分之间采用钢板桩加固，保证机动车道一侧土体稳定。将外侧车道部分挖开，拆除部分挡土墙。对原挡土墙墙后填土进行注浆加固，保证墙后填土稳定性。距路面顶部1.6m处设置现浇钢筋混凝土板，板厚0.8m，板设置5%的横坡，便于排水，并在板顶面做可靠防水层，并设置泄水孔。挡土墙墙后土回填，重新做防撞墙及匝道铺装。详见图4。

施工工艺：挡土墙墙后打支护桩→支护桩与挡土墙之间的填土进行注浆加固处理→现状挡土墙局部拆除→现浇混凝土板及部分挡土墙墙身，墙身内预埋泄水孔，混凝土板上设置防水层→挡土墙后回填砂性土，局部重做引道路面，同时恢复照明、亮化及监控等设施。

图4 方案一挡墙改造示意图(单位：cm)

3.1.1方案优点

(1)打钢板桩可在夜间进行施工，白天施工时仅占部分机动车道，对交通影响小；

(2)无需对现状挡墙进行大规模处理，仅对挡土墙墙顶以下1.6m范围进行拆除重建；

(3)增设钢板桩后对墙后填土形成双重防护；

(4)增设现浇混凝土板以后增加防撞墙的防撞能力，同时提高挡土墙的抗倾覆性；

(5)混凝土板上增设防水层后提高了挡土墙后的防水性能；

(6)墙身预埋泄水孔，增加挡土墙墙后土体的排水性能。

3.1.2方案缺点

(1)打支护桩时噪音大，对周围环境有一定的影响；

(2)须打钢板桩进行加固土体，造价会有一定提高。

3.2 方案二：挡土墙不拆除重建，采用锚杆加固

经过对挡墙外观检测，发现墙身并未开裂，也无起鼓现象，但墙身倾斜度已远超规范要求，并且挡墙自身不具备排水功能，须立即对墙体进行加固。现场设置临时施工围挡，现场放样进行钻孔，钻孔直径13cm，孔深超过锚杆长度约50cm，清孔之后安放锚杆，并向孔内注浆，注浆压力0.5～1.0MPa。待养护后进行锚固。在挡土墙墙身1m和2m处分别抽芯成孔，设置泄水孔，泄水孔直径15cm，并用10cm直径的塑料管做引流处理，塑料管与孔之间用细石混凝土填筑，保证密封性。详见图5。

施工工艺：搭设施工支架及平台→测量锚孔位及倾角→锚杆钻机就位→锚孔钻进→清洗锚孔→钢筋配合下料制作→锚筋安装→注浆管安装→锚孔压浆竖向两段全部完成后进行锚固。

3.2.1方案优点

(1)白天不影响交通，占用空间较小，可以避免夜间施工。

(2)采用锚杆加固造价相对较低；

(3)锚杆加固施工速度快，工期较短。

3.2.2方案缺点

由于现状8#引道挡土墙为浆砌块石结构，该种结构在采用对拉锚杆加固时钻孔施工比较困难，而且在过程中容易对挡土墙体造成破坏，施工的难度较大，破坏效果无法准确估计，现状挡土墙台后为土体，锚固加固及锚固效果没有岩体好，同时锚杆的防腐要求较高。

图5 方案二挡墙改造示意图

3.3 方案三：预制挡土墙无支护桩

在预制厂提前预制混凝土挡土墙部分，待预制挡墙满足强度要求后，对现场挡墙进行开挖拆除，对基底夯实，安装预制混凝土挡土墙，之后支模板，浇筑后浇带，后浇带混凝土强度不小于墙身混凝土强度。墙后分层回填，预埋泄水孔，重新浇筑防撞墙和引道铺装。详见图6。

施工工艺：现状挡土墙拆除→预制混凝土墙身安装→浇筑后浇带→挡土墙后回填砂性土，局部重做防撞墙和引道路面，同时恢复照明、亮化及监控等设施。

3.3.1方案的优点

(1)新建挡土墙采用工厂预制，可以节省一定工期；

(2)处理彻底不存在安全隐患，施工的时间较短。

3.3.2方案缺点

施工时占用空间较大，施工时需要对交通进行全封闭。

图6 方案三挡墙改造示意图(单位：cm)

3.4 三种方案相互比较

对以上三种加固方案，通过造价、工期、交通影响、是否完全解决挡墙倾斜等四个方面进行比较，比较结果见表2。

表2 三种方案比较

4 结论

由于本桥位于交通要道，现场交通量较大，无法完全封闭交通，经过综合比较，推荐方案一为本次挡土墙维修加固方案，该方案现场占用空间小，对现场交通影响相对较小，且加固效果明显，可彻底解决挡土墙倾斜问题，但需要进行夜间施工，会产生一定噪音。

5 结束语

针对桥梁重力式挡土墙的病害进行检测，通过检测结果对挡墙病害的原因进行分析，提出三种维修加固方案，为日后桥梁挡墙出现相似病害维修加固提供参考。