公路浆砌片石挡土墙的质量控制与病害处理综述

2022-01-01何宏彬王国炜

青海交通科技 2021年2期

唐杨任荣何宏彬唐彬王国炜

(1.五峰土家族自治县农村公路管理所宜昌 443413；2.五峰土家族自治县交通运输局公路造价质量监督站宜昌 443413；3.湖北华中公路工程监理咨询有限公司宜昌 443100；4.湖北屹峡峰建设工程有限公司宜昌 443000；5.济南金衢公路勘察设计研究有限公司济南 250101)

挡土墙是承受土压力以保证土体稳定的墙式构造物。在公路工程中，它广泛应用于支撑路堤、路堑边坡、隧道洞口、桥梁梁端及河流岸壁等[1]。根据结构形式的不同可以分为重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、锚定板式、锚杆式、桩柱式、加筋土式等多种结构形式。在应用上，重力式挡土墙占有绝对的数量优势，重力式挡土墙主要依靠自身重力抵抗土体的侧向压力，对于山区公路由于建设沿线的石料资源丰富、取材方便[2]，多采用片石、块石浆砌而成，从受力的角度来看，浆砌片石对于边坡整体的强度和稳定起到的作用不算太大，但对工程周边环境的维护能起到相当大的作用[3]。

本文以公路工程中应用最为广泛的浆砌片石挡土墙为研究对象，对浆砌片石挡土墙的工程质量控制要点、病害形式和加固方法进行梳理，为今后浆砌片石挡土墙的建设与加固提供参考。

1 质量控制

1.1 质量控制要点

浆砌片石挡土墙的工程质量首先要从材料上进行控制，施工中的片石一般为厚度大于15cm的片石或者块石材料，长度和宽度不低于厚度的1.5倍，片石要求表面无泥土、无污渍，质地坚硬不易风化，且无裂缝和剥落。为了外观的美观，岩石的颜色尽量一致。对于主体工程，岩石的强度应在MU40以上；对于一般附属工程，岩石的强度应在MU30以上。

砂砾的粒径一般要控制在5mm以下，含泥量不得大于5%。水泥砂浆一般在试验室进行配合比设计，在挡墙施工现场进行砂浆拌和时不一定能完全达到试验室配合比，需要注意现场和易性的检测，在施工现场可以用手将拌合后的砂浆捏成一个小团，保证指缝不漏浆，当手松开时，成型的小团也不会因此而松散[3]。砂浆不能出现离析现象，已经凝固的砂浆严禁使用，砂浆的强度也不应低于7.5MPa[4]。

浆砌片石挡土墙的工程质量与施工方法、工人的施工技术密不可分，以下要点在施工中需要引起重视：

(1)对于岩石或者混凝土基底，在挡墙砌筑前应润湿表面，然后进行坐浆。

(2)岩石砌体在砌筑时采用挤浆法，分层砌筑，砌缝应交错、咬搭，严禁先填石料，然后铺灌砂浆[5]。

(3)砌筑时首先砌筑外层定位砌块，定位砌块需要表面平整且体积较大，定位砌块间应满铺砂浆，不得镶嵌小石块，定位砌块与里层砌块应交错连成一体，注意定位砌块与里层砌块之间的砂浆饱满。

(4)定位砌块的表面砌缝宽度以2cm为宜，其余位置砌缝保证在1～1.5cm，砌块层间错缝不得小于8cm。里层砌块的砌缝宜减小，较大砌缝之间用小石块填塞。

(5)勾缝所用的砂浆强度不得低于砌体所用的砂浆强度，勾缝应当坚实、整齐。

(6)砌筑完成后应当及时覆盖(尤其是秋、冬季)，洒水保湿，夏季每天至少洒水6次，常温下养护期不得小于7d，养护期间避免碰撞、振动和承重。

(7)基础砌体表面与设计位置偏差应控制在5cm以内，基础以上镶面片石与设计位置偏差应控制在3cm以内，基础高程偏差应控制在3cm以内。

(8)砂浆应采用机械搅拌，每100m3的片石砌体，需要做一组砂浆试块检验砂浆强度，施工单位应加强自检，监理人员应加大抽检频率。

(9)角隅位置应当选用较大的砌筑石料，大致为方正的形状。

(10)泄水管宜采用PVC管，简易可使用毛竹筒。泄水管位置应当设置反滤层，外包滤布，底排泄水管应高于底面30cm，泄水管的水平间隔约4m，竖向间隔约2m，呈梅花形布置，泄水管应保证5%的横坡[6]。泄水管进口处的反滤层设置应选用一定级配、清洁的砂砾，粒径在0.5～50mm之间，靠近进口处的砂砾最粗，向填料内部逐渐变细。

(11)地质条件、水文条件、墙高、墙身断面尺寸发生变化的部位以及与其他建筑物连接的部位均需设置沉降缝[6]。沉降缝位置的片石砌筑应当做到上下对齐，严禁在沉降缝位置交错搭接片石。考虑到温度变化也需要设置伸缩缝，伸缩缝可与沉降缝一同设置。浆砌片石挡墙每隔8～10m需设置伸缩缝，伸缩缝宽度约2～3cm，缝内填塞沥青木丝板，填塞深度不得低于15cm[7]。

(12)勾缝前砌体应当洒水保湿，防止砌体吸收勾缝砂浆的水分造成勾缝砂浆的水化不充分，导致强度下降，同时也应注意勾缝砂浆的养生。

(13)镶面块石应稍微处理保证表面的大致平整，砌筑时要仔细放样线，不能仅凭视觉，2m直尺检测凹凸差不得超过2cm[4]。

(14)基底碎石垫层必须夯实并压入土基，以增大基础与地基的摩擦力。

(15)墙前、墙后应做到同时回填，并做到分层回填、分层压实，每次填筑高度不应超过30cm，技术标准等同于普通路基工程，采用环刀法、灌砂法检测夯实度。

(16)基槽的浮土、软土、垃圾必须清除干净，应做到平整坚实。软弱地基或土质不良地段应采用换填、挤密砂桩(碎石桩)、抛石挤淤、化学浆液深层搅拌等加固措施，满足地基承载力的要求[8]。

(17)由于砂浆的强度增长需要较长时间，每天的砌筑高度不宜超过1m，防止挡墙因自重造成破坏。

(18)墙背回填的材料尽量采用砂土、碎石，不得直接填筑黏性土，必须掺入砂石材料改善黏性土的性能，严禁使用淤泥、盐渍土等不良材料[6]，不得含有草皮、树根、垃圾等杂物[8]。

(19)墙背回填和砌筑工作要同时展开，砌筑1～2m必须回填一次，以便保证填土质量，填土需设置3%～5%的外向斜坡，不得向墙背斜坡填筑[8]。

(20)对于高挡墙一定要严格限制小块石的使用，过多的小块石将影响挡墙的整体承载能力，只允许在片石底部垫一两块小石块，片石间插入一块小石块，灌浆后用振捣棒振捣砂浆，表面泛浆后才允许在砂浆内埋入一两块小石块[4]。

(21)为了保证挡墙的外观线形，平面曲线位置的挡墙应加密控制桩号的个数，不可做成多段折线的挡墙[9]。

(22)墙后填料排水不良或有冻胀的可能时，应在墙背和填料之间采用透水性材料设置竖向排水层，在透水性材料的顶部和底部采用胶泥等材料设置隔水层[8]。

(23)临近墙背1m范围内禁止大型机械设备作业，应采用蛙式打夯机对填土压实。

(24)尽量避开雨季和低温天气施工。

1.2 质量检测方法

浆砌片石挡土墙施工是工程建设上的隐蔽工程，其质量检测难度较大，目前应用于浆砌片石挡土墙质量检测的方法主要有弹性波反射频谱分析法[10]、瑞利面波法、弹性波速法[11]。

2 病害表现及处理措施

2.1 病害表现

通过查阅相关资料，浆砌片石挡土墙的病害主要表现形式为以下几点：

(1)泄水孔堵塞，表现为墙后填土潮湿，但泄水孔却长期不出水。

(2)沉降缝不垂直或者内部有石块交错形成假缝。

(3)勾缝砂浆成块或者成条脱落。

(4)浆砌片石挡土墙表面凹凸不平，甚至出现错台。

(5)浆砌片石挡土墙出现滑移，水平位移表现为上、下基本一致，相邻挡土墙之间出现错台。

(6)浆砌片石挡土墙出现倾斜，水平位移表现为“上大下小”[5]。

(7)浆砌片石挡土墙出现较大沉降。

2.2 处理措施

根据以上病害形式，对应的处理措施如下：

(1)用杆状物件清除泄水孔的堵塞物，条件允许时挖开挡墙，重新设置反滤层，对反滤材料外包滤布。

(2)拆除或者破碎影响沉降的块石，否则应拆除重砌。

(3)清除松散剥落的勾缝砂浆，重新勾缝。

(4)个别影响平整度的片石可以进行表面加工，大面积凹凸不平严重影响外观质量的应该拆除并重新砌筑。

(5)挖开墙后填土，重新分层填筑压实，必要时采用稳定土，条件允许时可增加墙前填土高度，用以抵抗部分墙后土压力。

(6)出现大幅度倾斜应当查明原因(墙后填土密实度不够，减小填料内摩擦角造成土压力增大、墙身断面设计不合理、排水不良、强度未达到时一次性砌筑过高、墙后回填过早)后拆除重砌。倘若为基础问题，可以增大基础截面，设置桩基[5]。

(7)沉降较大的挡土墙应拆除后加固地基重砌挡土墙，注意挡土墙的结构断面尺寸设计，应力求恒载作用下底面压力分布较为均匀[12]。

3 加固方法

3.1 支护桩加固法

在浆砌片石挡土墙的墙后设置一排支护桩，适用于墙体较为完好，墙前无加固空间，墙身倾斜的情况。

3.2 格构梁锚杆加固法

在浆砌片石挡土墙的表面设置格构梁，并采用锚杆加固(张拉预应力)。该法适用于路堑边坡，墙后为原状土的情况。G50沪渝高速公路某路段[13]的浆砌片石挡土墙出现变形和鼓胀病害后即采用该法进行加固，浙江S228省道K11+056～K11+116路段[14]的浆砌片石挡土墙加固采用类似方法加固。

3.3 (局部)增大截面加固法

在浆砌片石挡土墙的墙前加厚墙身截面，适用于墙前有足够空间的情况，施工最简单，可以有效增强挡土墙的抗滑移和抗倾覆能力[15]。除了挡土墙通长增大截面以外，也可在加宽基础后每隔一段距离设置一面支撑墙，支撑墙的厚度和间距需要计算确定[12]。

3.4 预应力锚索型钢双排桩加固法

将双拼工字钢与缀板焊接成一个整体作为型钢双排桩，插入土体深度0.5m以上，与墙前浇筑的钢筋混凝土紧密连接，在桩身上安装锚具、锚铁承压板、斜铁盖板、斜铁，锚索采用4S15.2钢绞线穿过墙身进入土体，待混凝土达到强度后张拉锚索，型钢双排桩之间挂钢筋网，与墙身紧贴，喷射细石混凝土[16]。内蒙古鄂尔多斯市某城郊公路的路堑边坡挡墙即采用此种方法加固。

3.5 重力式抗滑墩小导管注浆加固法

在浆砌片石挡土墙前设置宽度为1.5m的抗滑墩，抗滑墩间距3.0m，抗滑墩之间设置30cm×40cm钢筋混凝土框架梁相连，并在框架梁的交点和两侧各1.0m的位置设置压浆孔。抗滑墩和框架梁浇筑完毕后，对墙后松软土体采用小导管注浆。广东深圳某高速公路YK52+104位置处的挡土墙加固即采用重力式抗滑墩小导管注浆加固法[17]。