立交橋引道擋土墻外傾分析及加固處理

李 志 剛

(大秦鐵路股份有限公司太原鐵路房建段，山西 太原 030013)

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立交橋引道擋土墻外傾分析及加固處理

李 志 剛

(大秦鐵路股份有限公司太原鐵路房建段，山西 太原 030013)

以某市政橋梁引道擋土墻工程因雨水滲入基礎，造成擋土墻外傾為例，結合擋土墻結構、地質情況及整治處理方案，分析了擋土墻外傾的原因，并提出了處理加固方案及針對性的預防措施。

立交橋，擋土墻，加固，治理

引道擋土墻工程是用來支承路基填土或山坡土體，防止填土或土體變形失穩的一種構造物。而鋼筋混凝土扶壁式擋土墻特點是：結構的穩定性不是依靠墻身的自重，而主要依靠墻踵板上填土重力來保證。它自重輕，圬工省，可適用于不同墻高路段，經濟效果較好。此外環境效益、社會效益也是選擇方案的重要因素。因此，擋土墻在公路、鐵路、水利、礦山、航運及建筑部門的土木工程中，應用十分廣泛。目前鋼筋混凝土扶壁式擋土墻在立交橋引道施工中廣泛采用，工程施工中由于地質條件及其他方面的因素，造成雨水滲入擋土墻基礎，而使擋土墻外傾，導致墻頂與路基面之間產生裂縫，影響交通道路的使用或在橋臺搭板處產生“跳車”現象。2010年6月3日，某立交橋已完工通車，在西側引道臺后北端10 m范圍內的擋土墻外傾，局部路面塌陷。本文根據對現場勘察情況，結合現場調查資料，對造成擋土墻外傾的破壞情況進行分析，提出針對性的處理加固方案。

1 擋土墻概況

某立交橋引道道路工程，設計時速50 km/h,路面采用瀝青混凝土路面，路面設計荷載為BZZ-100 kN。道路引道均采用鋼筋混凝土擋土墻，墻高5 m以下的采用懸壁式擋土墻，墻高5 m以上的采用扶壁式擋土墻，其中東西引道的擋土墻高為8.5 m。擋土墻基礎持力層主要為濕陷性土層和粉質粘土層，濕陷性土層天然地基容許承載力為120 kPa，粉質粘土層天然地基容許承載力為140 kPa，原擋土墻設計時，地基容許承載力要求不小于120 kPa，墻后填料容重為18 kN/m3，內摩擦角為45°。2010年5月以來，由于當地連日暴雨，地表水囤積在擋土墻外側綠化帶內，并逐步滲入擋土墻基礎，引起擋土墻地基持力層局部含水量增大，導致結構土層變形，造成擋土墻基礎不均勻沉降，引起擋土墻外傾。擋土墻外傾導致墻頂與路面之間裂縫，填筑體與墻體產生空陷，部分泄水孔失效。遇強降雨后，雨水沿裂縫下灌，填筑體大量浸水，含水量的增加導致墻后填料指標發生變化，施加于墻背的土壓力增大，加劇了擋土墻的外傾。事后經地質勘察單位對擋土墻進行地質勘察工作，地質報告中根據地基土的地質時代、成因類型、巖性特征及野外標準貫入試驗，結果顯示擋土墻基礎位置主要處于素填土層，部分位于雜填土層，素填土層的天然地基容許承載力為120 kPa，雜填土層天然地基容許承載力為80 kPa，土層描述中的壓實填土層為擋土墻后填土，根據地質報告，該土層粘聚力為23.9 kPa，內摩擦角為24°，與原設計對墻后填料要求相差較大，結果導致結構土層遇水滲入基礎后土層發生變形，引起擋土墻外傾。

2 擋土墻外傾的機制分析

1)經過對現場踏勘施工前和雨水滲入擋土墻后的地質情況進行對比，滲入雨水后擋土墻基礎土層地基容許承載力有所下降，土層受水浸泡后產生變形，同時擋土墻基礎以下濕陷性土層厚度增大，墻后填料經水浸泡后，填料的物理力學特性發生變化，墻后填料的內摩擦角下降至24°，土體天然容重為16.6 kN/m3～20.1 kN/m3，遠遠不能滿足設計要求。由于內摩擦角等物理力學指標的變化，使得墻體所受的被動土壓力大幅度變化，基礎應力也隨之增大。導致立交橋西側引道臺后10 m范圍內的路面塌陷，最大下陷處2 cm，西側路面10 m范圍內產生路面縱裂，裂縫寬1 cm～2 cm，墻頂外傾1 cm，墻底外傾0.5 cm。在立交橋引道西側擋土墻外側為0.5 m～4 m不等寬的綠化帶存在地表水囤積痕跡。踏勘過程中，對立交橋西側引道北側擋土墻墻趾填土進行挖探，發現墻趾處土層含水量完全飽和，探坑內出現積水。

2)由于地表水在擋土墻外側綠化帶囤積并逐步下滲，引起擋土墻處基礎含水量過大，土層發生變化，導致擋土墻沉降不均勻，產生外傾現象。擋土墻外傾使得立交橋引道路面和擋土墻之間產生裂縫，引道填筑體和擋土墻之間產生縫隙，部分泄水孔失效。遇強降雨后，雨水沿裂縫下灌，浸泡墻內填筑體，填筑體含水量的增加導致墻后填料物理力學指標發生變化，加劇了擋土墻的外傾。

3)另一方面在施工過程中，為加快施工進度，路面填筑速度過快，填筑體在施工期間沉降未能及時完成，路基后期沉降較大。同時雨水沿裂縫下灌，攜帶填料中的粉粒從泄水孔流出，填料中形成大量孔隙，導致路面局部塌陷，從而施加于墻背的土壓力增大使得擋土墻外傾。根據勘察單位提供的地質資料，滲水后的路基填料土層發生變化。

3 擋土墻外傾的治理方案

3.1 防水、排水處理方案

1)立交橋引道路面封水處理，為防止雨水進一步沿縫隙下灌路基，將塌陷的路面挖除，對受雨水浸泡的路基進行換填處理后，按原路面結構設計進行換填，并在路面結構層下增加防水土工布，防止路面雨水下滲。此外在路面和擋土墻裂縫處采用瀝青麻筋填塞，并修筑瀝青砂漿三角形欄水帶。

2)現狀擋土墻外為0.5 m～5 m不等寬的綠化帶，為防止地表水下滲，影響擋土墻基礎，建議考慮在擋土墻外側設置散水設施。在立交橋西側引道擋土墻兩側綠化帶(GK0+098.136～GK0+303.136)全部硬化改建為散水。

3)對擋土墻泄水孔改造，由于原泄水孔部分失效，墻背反濾層失去作用，為了保證路基內填料的排水和通風作用。建議對擋土墻泄水孔進行改造。因為擋土墻防排水的作用，在于疏干墻后土體和防止地表水下滲后積水，以免墻后積水使墻身承受額外的靜水壓力，消除粘性土填料浸水后的膨脹壓力等。在原泄水孔位置進行加長，打入路基填料1.5 m深。

3.2 擋土墻加固處理

1)為了防止擋土墻外傾的進一步惡化，采用錨固對拉的處理方案，對立交橋引道西側擋土墻墻后30 m范圍內進行錨固對拉處理。全段共設置48道預應力錨桿，錨桿采用直徑20 mm的精軋螺紋鋼筋，間距從墻體上部2 m設置兩排，鋼筋預應力為130 MPa，張拉應力為4.0 t,雙向控制預應力的工藝方法。

2)對擋土墻的加固，由于立交橋西側引道臺后北側擋土墻外傾情況較嚴重，且局部路面塌陷，墻后填料被浸泡，因此對西側引道臺后30 m范圍內北側擋土墻進行加固處理。在擋土墻墻趾前設置鋼筋混凝土灌注樁，每幅(10 m)擋土墻設5根直徑600 mm灌注樁，同時對擋土墻墻面板和墻趾進行加厚加寬，加大后的墻趾與樁相連，形成一個樁板式基礎。

3)墻體加固，加厚加大部分的混凝土比既有擋土墻標號高一個等級，采用C35混凝土。將原擋土墻墻體鑿毛處理，直至露出鋼筋頭為止，使新舊鋼筋焊接牢固，為減少原受力鋼筋熱變形，應分段分層進行焊接，在原墻體上涂刷界面劑，使新舊混凝土很好的結合，施工時避免發生“兩張皮”現象。

4)加強擋土墻基礎，采用花管注漿工藝方法，注漿范圍為立交橋西側引道南北兩側(南側GK0+208.136～GK0+303.136，北側GK0+208.136～GK0+273．136)墻高5 m以上的擋土墻，此方案處理用于擋土墻底土層受水浸泡軟化后的補強，提高地層承載力。

5)對立交橋西側引道臺后10 m范圍內路面塌陷處理，進行開挖換填，并按原設計路面結構進行路面恢復，建議對路基加固采用壓漿固結加固工藝，注漿孔間距1.2 m梅花形布孔，孔深7.0 m～9.0 m，寬8.3 m，保證路面的正常使用。

4 結語

目前隨著城市交通公路的快速發展，鋼筋混凝土擋土墻在立交橋引道工程施工中廣泛采用，工程施工中，造成擋土墻外傾的原因有地質條件、施工原因、設計墻趾寬度不夠等，造成立交橋引道擋土墻滲水后，路面下沉及擋土墻外傾，在治理整治過程中，形成不必要的人力物力浪費，同時給運營安全、施工工期等造成較大影響。

1)從該立交橋引道擋土墻外傾情況看，在設計、施工方面應選擇墻背填料內摩擦角大、容重小的填料。因為填料內摩擦角愈大，主動土壓力就愈小。

2)鋼筋混凝土擋土墻的結構穩定性是依靠墻身自重和墻踵板上方填土的重力來保證的，因此擋土墻的整體性與墻底板的寬度有關，增大墻底板的寬度，可以提高擋土墻的抗滑穩定性和抗傾覆穩定性，減少基底應力。

3)擋土墻的防排水作用在于疏干墻后土體和防止地表水下滲后積水，以免墻后積水使墻身承受額外的靜水壓力，同時消除粘性土填料浸水后的膨脹壓力等。因此做好墻體和地面的防排水非常重要。對于立交橋引道擋土墻災害體的防治首先應了解潛在危險源的破壞方式和原因，針對不同的破壞形式采用合理的防治手段進行處理加固。

[1] 陳忠達，王海林.公路擋土墻施工[M].北京：人民交通出版社，2004：16-17.

[2] 劉福臣，李紀彩，宋業政.地基基礎處理技術與實例[M].北京：化學工業出版社，2013.

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On analysis of overpass road retaining wall’s outward inclination and consolidation treatment

LI Zhi-gang

(Construction Section of Taiyuan Railway Bureau, Da-Qin Railway Co., Ltd, Taiyuan 030013, China)

Based on the retaining wall’s outward inclination caused by rainwater leakage at some municipal bridge approach retaining wall project, the paper analyzes some reasons for the inclination by combining with the structure of retaining walls, geological status and treatment schemes, and points out some consolidation schemes and prevention measures.

overpass, retaining wall, consolidation, treatment

1009-6825(2014)31-0150-03

2014-08-29

李志剛(1960- )，男，工程師

U448.17

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