高速公路路基挡土墙防护设计与施工方法分析

2024-01-26杜承志

运输经理世界 2023年35期

杜承志

（山西路桥集团隰吉高速公路有限公司，山西临汾 041300）

0 引言

高速公路工程为我国交通运输事业的发展及社会经济的发展作出巨大贡献，同时对于高速公路的建设质量也提出更高的要求。路基挡土墙是公路的重要结构之一，若质量不合格将严重影响公路稳定性。在具体施工时应合理应用挡土墙施工技术，强调质量控制，避免路基土失稳所诱发的塌方、滑坡等质量病害。鉴于此，围绕太原G2003 绕城高速公路实际情况，详细论述挡土墙施工技术要点与质量控制优化对策。

1 工程概况

太原G2003 绕城高速公路起点位于五家咀隧道进口，起始桩号为K21+158，终点位于牛金山隧道中部，终点桩号为K45+000，全线里程24.2km，途经阳曲县高村乡、大盂镇。该公路在K21+158—K35+271 区段间为双向四车道设计，在K35+271—K45+000 区段间为双向六车道设计，设计行驶速度为100km/h。该高速公路路基为整体式路基结构，双向四车道和双向六车道的路基宽度分别为26m 和33.5m。该高速公路技术指标如表1 所示，在其施工过程中存在影响路基结构施工安全性的沟渠。为确保路基结构稳定性，相关人员综合施工现场地质条件因素进行研讨，最终决定采取挡土墙防护施工技术予以加固。

表1 太原G2003 绕城高速公路施工技术指标

2 高速公路路基挡土墙防护施工技术措施

2.1 施工准备工作

首先，施工前对项目所在位置的地质情况进行了深入调查，详细了解地形地貌、地质岩性、水文条件、气象条件等内容，据此对挡土墙设计方案予以优化调整。其次，由施工技术人员结合挡土墙施工图纸对施工现场情况予以核对。预先对施工场地进行处理，落实好“三通一平”工作，确保施工的顺利进行[1]。再次，对参与建设的施工人员进行全面的技术交底，确保其能够充分掌握施工技术要点。最后，在编制施工组织设计方案时，充分规划该工程的施工工程量、施工现场特点以及施工机械设备能力：该工程挡土墙施工工程量为658m3，施工机械配置包括污水泵4 台、自卸车5 辆、打夯机2 台、混凝土汽车泵1 台、振动器6 台和履带式挖掘机3 台。

2.2 施工测量放样

在测量放样环节，首先，为确保挡土墙施工结构尺寸，由施工人员依照该管段平面高程控制网，引出平面高程控制网，再由监理工程师进行复测确定，在满足施工精度后实施测量放样。其次，以平面高程控制点为参考点，利用水准仪、全站仪对挡土墙的横纵轴线进行精准测量定位，落实护桩施工，完成测量后再由监理工程师复测。最后，完成挡土墙横纵轴线定位后，由施工技术人员利用控制桩，对挡土墙的细部结构进行测量放样。通过测量放样确定了如下参数：开挖中线、边线、开挖起点及终点、桩的高程及开挖深度。

2.3 基础开挖施工

该工程以明挖法分段跳槽的形式对基坑予以开挖，控制开挖长度在10～15m 之间。在施工时为减少对地基土的扰动，安排施工人员利用挖掘机开挖至距离基底设计高程以上30cm 位置，并进行测量放样。对已经开挖完成的基坑和边坡尺寸予以确定，明确基坑尺寸后，由施工人员人工开挖至基底标高位置，同时修整基坑的边坡[2]。为保证工作面是干燥状态且基底层不被水浸没，该工程通过设置集水坑和排水沟作为临时排水装置。由施工人员开挖至设计高程后，对基底地质情况予以核查，该工程严格控制回填土的压实度在90%以上。对于不满足设计承载力的挡墙部分，通过基础换填方法予以处理。

2.4 墙身施工

该工程所用模板为小块钢模板配合木模板，在加固立模时采取双拼钢管、拉杆材料内撑外顶，拉杆为带肋钢筋，规格φ12，利用PVC 管穿束，横向间距和竖向间距分别是90cm 和60cm，呈梅花形布置，以蝴蝶扣进行锁固，在立模前对模板内表面均匀涂抹脱模剂，便于后续模板拆除。挡土墙模板安装如图1所示。

图1 路基挡土墙模板安装

在墙身施工时，于岩土分界层以上部分对PVC 泄水孔予以设计，规格为φ100mm，长度较背墙长15cm，泄水孔呈梅花形布置，控制泄水坡度为4%，孔与孔的间距为2～3m。在端头位置的泄水孔处包裹土工布条以起到反滤作用，同时在墙背最低排泄水孔至墙顶路面结构层之间填筑不小于0.5m 厚的砂砾石反滤层，在最低排泄水孔下设0.5m 厚的黏土层，并在衡重台位置设置一排泄水孔[3]。该工程依照施工设计要求，对沉降缝、伸缩缝予以设置，长度为10～15m，并利用沥青麻絮沿墙内、外、顶三边填塞，深度为15cm。

2.5 混凝土浇筑施工

该工程挡土墙混凝土为C20 片石混凝土，由拌和站集中生产完成后，利用运输车辆送至施工现场。生产混凝土的片石为质地坚硬、密实、耐久、无裂纹和无风化的石料，规格在15～30cm 之间，所掺入片石量不超过混凝土体积的20%。在混凝土材料中，为保证片石均匀分布，将净距离控制在15cm 以上，同时片石边缘距离结构侧面和顶面的距离也在15cm 以上，且不允许触及模板构造、钢筋和预埋件。

在混凝土浇筑环节，采取分层分段浇筑形式，控制每层浇筑厚度在30cm 以下，混凝土自由落体高度控制在2m 以下，如图2 所示，浇筑的同时利用50 型插入式振捣棒振捣密实，边振捣边添加片石。

图2 路基挡土墙片石混凝土浇筑

在混凝土振捣环节，为了确保振捣的效果和均匀性，应严格控制插入式振捣棒的移动间距不超过操作半径的1.5 倍。分层浇筑振捣时，插入下层的深度应控制在50～100mm 之间。完成振捣后，在调换振捣棒在混凝土搅拌物中的位置时，应注意在保持振动的同时竖向缓慢提起振捣棒，避免振捣棒在混凝土中平托。每个点位的振捣时间控制在30s 左右，以混凝土面不再下沉且表面无气泡泛出为振捣合格标准，同时严格控制漏振和过振现象[4]。完成振捣工作后，应及时修整和抹平处于裸露状态的混凝土表面，并在初步定浆后予以二次抹平、压光，随即进行混凝土养护施工。

混凝土的含水量和温度是养护环节的重要参数，过高或过低的含水量都会对混凝土的强度和耐久性产生不良影响。该工程为防止早期水分流失过快，保证混凝土表面湿润，使混凝土内部的水化反应能够正常进行，对混凝土进行了持续性洒水养护。工程通过喷淋洒水方式，有效保证了模板接缝部位不会因此而变得干燥出现裂缝。此外，为保证模板的质量和工作效率，在混凝土浇筑后的2d 内，适当松动模板，以减轻模板与混凝土之间的黏结力，便于拆模时的脱模。

2.6 模板拆除施工

该工程在混凝土达到75%强度时对侧模板予以拆除，在模板拆除时严格遵循“先支后拆、后支先拆”“自上而下”的原则。在拆除时为避免结构突然坠落，先对临时支承支顶予以设置。在此过程中，要求施工人员站在安全的位置进行操作，先对连接螺栓及拉杆进行拆除，再对钢模板使用钢钎进行撬动，同时在撬棍下垫钢块或木垫块，以此避免损伤混凝土面。在模板拆除后，应及时予以清洗，并应将模板内侧残余的混凝土清理干净，涂刷养护油，以待备用。该工程在拆除模板时根据以下步骤严格控制施工质量：第一，先松动模板整体，再从模板顶部开始拆卸；第二，为避免模板碰撞导致混凝土面受损，拆模过程由专人指挥；第三，对模板予以逐块拆除，严禁高处抛落模板；第四，严令禁止暴力拆模；第五，分层逐步拆除保温覆盖层[5]。

2.7 基坑和墙背回填施工

挡土墙施工结束后，由监理工程师进行质量验收，验收合格后及时进行回填施工。回填时，该工程利用石灰土开展墙前墙后基坑回填，填筑高度为最低一排泄水孔下方，同时进行分层填筑和夯实，在夯实过程中加强技术指导，减少对墙身结构的冲击。完成墙背基坑石灰土回填后，纵向设置软式透水管，规格为φ50mm，同时设置2%～4% 纵坡。为确保挡土墙结构稳定性，在施工后应及时安排回填施工。

3 高速公路路基挡土墙防护施工质量控制措施

3.1 合理的排水工作

该工程在挡土墙的不同高度上布设排水孔。这样可以使排水效果更加均匀，以此减少排水压力差，提高排水效率。同时，使用反滤材料能够阻止颗粒物质通过排水孔进入挡土墙内部，从而保持挡土墙结构的稳定性，常用的反滤材料有土工合成材料等。该工程选择了合适的材料并进行正确安装，有效地防止颗粒物质渗透，确保挡土墙的正常排水功能。

3.2 伸缩缝和沉降缝的合理布设

伸缩缝和沉降缝的合理布设对于保证施工质量、使用安全性和稳定性非常重要。该工程在方案设计阶段，根据桥梁结构的特点、长度、温度变化等因素确定了伸缩缝的位置。选用适宜的填充材料，如橡胶垫片、聚氨酯弹性体等，以保证缝隙的伸缩性能和耐久性。同时，对填充材料进行夯实处理，确保填充材料与桥面板之间的黏结牢固。此外，考虑到合理布设沉降缝，能够应对土壤沉降引起的变形，深度过浅会导致沉降缝失去有效的变形空间，深度过大则可能影响路基的稳定性。因此，该工程严格将沉降缝的深度控制在0～15cm 之间。