浅谈桩基挡墙在老路拓宽改造项目中的应用

吴 涛, 张晓东

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司;公路交通节能环保技术交通运输行业研发中心，安徽 合肥 230088)

0 引 言

随着我国国民经济的快速增长，交通运输量急剧增长，部分国省道干线拓宽升级改造已如火如荼地展开。在临河、临崖段老路拓宽改造时，经常会遇到老路路基宽度不够的情况，如何拓宽成为棘手的问题。因此，本文结合工程实例，论述一种安全、经济、易实施的临河侧路基拓宽的方案，供大家学习交流。

1 工程概况

G213线张掖肃南至青海祁连公路改建工程03标K19+570～K19+650段，左侧山体为古滑坡体，洪坡积覆盖层较厚，山体十分破碎，右侧临河，高差大。选线时主动避让左侧老滑坡体，采取右侧加宽，右幅路基最大填土高度约30 m。由于本项目处于祁连山保护区，受环保、水利政策的制约，不能采取以往常规的直接放坡，在坡脚设重力式挡土墙支挡，路基侵占河道的部分采取改移河道的方案。

2 桩基挡墙和桥梁方案的比选

结合工点地质条件、造价、环保、防洪、施工难易性等因素，本着安全、经济、合理的原则，进行了桩基挡墙方案和桥梁方案的比选。

2.1 桥梁方案

桥跨布置为3×25 m的组合箱梁，桥梁全长82.0 m,桥梁全宽10 m；桥梁平面位于直线R832.6 m的圆曲线内，无超高、加宽。桥梁上部结构采用预应力组合箱梁，下部结构采用柱墩、柱式台，基础均为桩基础。

图1 桥梁结构示意图

该方案安全性较高，避免对河道改移，满足环保、水利的要求，但工期较长，施工难度大，且费用高。

2.2 桩基挡墙方案

(1)桩基+高挡墙(7m)，如图2所示。对K19+585～K19+615全幅或半幅路基临空、横坡较陡的路段(30 m)采用桩基+高挡墙(7 m)方案。双排桩基础，桩径为1.6 m，桩长13～17 m。

图2 桩基+高挡墙

(2)桩基+矮挡墙(3m),如图3所示。 K19+570～K19+585、K19+615～K19+650段路基少部分临空、横坡相对较缓的路段，采用桩基+矮挡墙(3 m)方案。采用单排桩基础，桩径为1.8 m，桩长为15 m。

图3 桩基+矮挡墙

经过多方协商和组织专家论证后，本着经济、安全、适用、易施工原则，确定该段路基拓宽部分采用桩基挡墙方案，同时在墙体及承台内设置锚索加固。

3 桩基挡墙

3.1 桩基础

根据现场调查及地勘资料，在路线右侧K19+570～K19+650范围内设置桩基础，采用C30钢筋混凝土现浇。其中K19+570～K19+585、K19+619～K19+650段采用单排桩基础，桩径为1.8 m，桩长根据该段地质情况确定为15 m，同时须保证进入中风化基岩不小于6m；桩间距3.83～4.1 m；K19+585～K19+619段采用双排桩基础，桩径为1.6 m，横向桩间距为3.6 m，纵向桩间距为3.4～3.5 m，桩长根据不同路段地质情况分别确定为13～17 m，同时须保证进入中风化基岩不小于6 m。

在K19+585～K19+619段，由于临空面相对较大，设计中考虑减少老路开挖，承台相应提高，为便于后期施工完成后路基回填压实，在该段靠近路基侧一排桩之间增加一排桩径为0.8 m的圆桩，圆桩中心位于顺路线方向相邻桩基的中点，桩长根据该段地质情况确定为8～10 m。

桩身主筋须穿过桩顶伸入承台，待后期承台施工时与承台内部钢筋连接。

3.2 承台

根据现场地形，为减少开挖、保证老路畅通，设计时将承台分为5段。1#、4#、5#承台厚2 m，宽2.9 m，2#、3#承台厚2 m，宽6.2 m，均采用C30钢筋混凝土现浇。根据平面桩基布设位置，1#承台长度为15 m、2#承台长度为10 m、3#承台长度为24 m、4#承台长度为16 m、5#承台长度为15 m。承台内部钢筋须与下部桩基础伸出的主筋连接为整体。

3.3 锚索

为提高整体稳定性，K19+585～K19+650段承台处设置一排锚索，锚索顺路线方向间距3 m，长18 m；同时在K19+585～K19+619段挡墙墙身处设置一排锚索，锚索顺路线方向间距3 m，长18 m。

承台及挡墙施工时应做好锚索孔位预留，以便于施工。

3.4 钢筋混凝土挡土墙

在K19+570～K19+650段承台上部设置C25钢筋混凝土挡墙，衡重式挡墙平均高度7 m，重力式挡墙平均高度2～3 m，挡墙与本段两侧已施工完成的挡墙顺接。

挡墙底部钢筋须伸入1.5 m至下部承台，施工时须预留衔接钢筋，同时墙顶预埋上部护栏基础钢筋。

挡墙后方应分层回填、碾压，每层填筑厚度不大于50 cm，有条件时应向原坡面内侧开挖台阶，并且在每层填料上部铺设一层双向钢塑土工格栅，以提高整体强度。

4 施工工艺

有关施工工艺及其质量检验标准，均按有关规定执行，并提出以下要求。

4.1 桩基础及承台

(1)桩基础、承台要按桩位坐标、方向及位置，准确放线定位。应跳桩施工，严禁多个连续桩孔同时施工，以免扰动孔壁发生串孔断桩事故。

(2)桩基的钢筋接长应满足搭接或焊接长度要求，钢筋笼可采用分段加工、吊放时接长，钢筋笼主筋的接长接头位置应满足规范要求，确保钢筋笼准确定位和防止对孔壁的影响，就位后应做可靠的固定，避免在灌注混凝土时钢筋笼上浮。

(3)对于采用桩基础，钻孔桩浇筑完成后应进行质量检验(无破损检测)，对检测结果有疑问时，则应做钻孔取芯检测，以确保桩基质量。

(4)钻孔桩中心位置偏差不大于2.5 cm，成孔不小于设计桩径，倾斜度不大于桩长的1/100。桩基础在承台底面处的重心偏差不大于5 cm。

(5)施工时应对基桩采用“一桩一报”制度，即对钻孔过程中所揭示的各地层情况、钻进速度、桩尖地层情况等进行动态检测并详细记录与及时反馈，以便校核设计，确定是否可以终孔，从而保证施工质量。

(6)承台在施工过程中应严格按照《公路桥涵施工技术规范》中相关要求执行，防止大体积承台浇筑出现开裂现象。

4.2 挡土墙

(1)墙体浇筑。挡土墙多采用C25钢筋混凝土浇筑，当大体积基础混凝土平截面过大，不能在前层混凝土初凝或能重塑前浇筑完成次层混凝土时，可分块进行浇筑，各分块平均面积不宜小于50 m2，高度不宜超过2 m。

(2)墙身变高方式。由于路线纵面变化及为保证承台同一高程，一段挡墙内墙身高度也不同，按墙高值大的一端从标准图中选取挡墙尺寸及配筋，全段挡墙内基础顶面宽度不变，墙身顶宽、底宽及墙外立面坡度不变，挡墙墙背坡度渐变，从而实现墙身变高。

(3)墙背填筑。当墙背处地面横坡较陡时，应采用开挖台阶处理。待砌体砂浆强度达到75%以上，方可进行墙背回填，回填应均匀，摊铺要平整，并设不小于3%的横坡，逐层填筑、碾压夯实，不允许向墙背斜坡填筑。

墙背填料的压实效果应达到所在路基相应高度处的压实度，墙背填料的基底压实度不应小于85%。

(4)沉降缝施工。沉降缝宽度为2 cm，接缝均须垂直，并且缝两侧砌体表面需要平整，不能搭接。

接缝中需填塞沥青麻絮等防水材料，防止砌体漏水。可贴置在接缝处已砌墙段的端面，也可在砌筑后再填塞，但均需沿墙壁内、外、顶三面填满、挤紧。填塞深度均不得小于15 cm。

沉降缝设置位置根据下部承台长度，在两段承台连接处设置挡墙沉降缝。

4.3 锚索

4.3.1 注意事项

(1)锚索施工顺序为测放孔位→钻孔(墙身预留孔位)→锚索制安→注浆→挖槽→支模→绑扎钢筋→混凝土浇筑→养护→锚索预应力张拉、锁定。

(2)锚索孔位测放力求准确，偏差±3 cm，钻孔倾角按设计取定，允许误差不超过±1°；考虑沉渣影响，为确保锚索深度，实际钻孔深度应大于设计深度1.0 m。

(3)锚索成孔严禁带水钻进，以确保钻孔施工不至恶化边坡条件，钻进过程中，应对每孔地层变化(岩粉情况)、进尺速度(钻进、钻压等)及一些特殊情况做现场记录，若遇塌孔，应立即停钻，进行固壁灌浆处理24小时后重新钻进。

(4)锚索孔径130 mm，成孔后不小于该值。钻进完成后须用高压空气(0.2～0.4 MPa)进行清孔，以免降低水泥砂浆与孔壁岩体的黏结强度。

(5)锚索材料采用高强度、低松弛、环氧全喷涂无黏结预应力钢绞线，直径φ=15.24 mm，强度为1 860 MPa,要求顺直、无损伤、无死弯。

(6)锚固段须除锈、除油污，按设计要求绑扎架线环和箍线环(箍线环用8号铅丝绕两圈)，架线环与箍线环间距1.0 m，相间分布，箍线环仅分布于锚固段。

(7)锚索下料采用采用砂轮切割机切割，避免电焊切割。考虑到锚索张拉工艺要求，实际锚索长度要比设计长度多留2.0 m，即锚索长度L锚=L锚固段+L自由段+2.0 m(张拉段)。锚具采用OVM15-6型(包括锚板、垫板、螺旋筋等)成套锚具，垫板不得使用铸铁板代替。

(8)锚索孔内灌注M30号水泥砂浆，灰砂比1∶1，水灰比0.38～0.45，砂浆体强度不低于30 MPa。采用从孔底到孔口返浆式注浆，注浆压力不低于0.4 MPa，当砂浆体强度达到设计强度后，方可进行张拉锁定，在砂浆未完全固化前不得拉拔和移动锚索。

(9)锚索张拉前必须对张拉设备进行标定，正式张拉前先对锚索进行1～2次试张拉，荷载等级为0.1倍的锚索设计拉力。

(10)锚索设计荷载为600 kN，锁定荷载为500 kN。锚索分五级张拉，每级荷载分别为设计拉力的0.25、0.5、0.75、1.0、1.1倍，除最后一级需要稳定10～20 min外，其余每级需要稳定5min，并分别记录每一级钢绞线的伸长量。在每一级稳定时间里必须测读锚头位移3次。张拉后若发现有明显的预应力损失，应及时补张拉。建议分7 d、15 d、21 d进行补张拉，最后整个边坡整体张拉一次并锁定。

(11)当张拉到最后一级荷载且变形稳定后，卸荷至锁定荷载锁定锚索。锚索锁定后，切除多余钢绞线，用C20混凝土及时封闭锚头。

(12)锚头节点处坡面务必采用C25混凝土找平，厚度确保不小于10 cm。

4.3.2 锚索拉拔试验

(1)根据预应力锚索设计与施工规范，在施工前必须进行锚索现场拉拔试验，根据试验结果验证设计锚固长度是否满足要求。

(2)试验要求做一组拉拔试验，每组3孔，孔深不小于15 m，锚固段各取6、8、10 m，试验必须为破坏试验。

5 结束语

随着我国公路网的完善，许多国省干线公路的拓宽改造迫在眉睫，很多老路的路基宽度达不到拟建路基的宽度，尤其在临河、临崖、横坡陡峭段，由于落差大、河道不能侵填改移等原因，路基宽度不足的问题更为突出。目前没有固定的模式，采用什么样的拓宽方案也是一项复杂的问题。本文结合实体项目中老路基拓宽的案例，提出了桩基挡墙拓宽路基措施在设计、施工中的几点建议和注意事项，供大家交流学习。