百色大道樁板式擋土墻逆作法施工探討

李志強(qiáng)，符 蕾，陸宇翔

(廣西交通設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530029)

0 引言

逆作法是一種自上而下作業(yè)的支護(hù)施工方法，通過(guò)合理利用結(jié)構(gòu)自身的抗力，達(dá)到支護(hù)基坑的目的。逆作法的主要特征是：(1)從上往下作業(yè)；(2)開挖土方過(guò)程中利用結(jié)構(gòu)自身的抗力抵抗土壓力。由于省去了大量臨時(shí)支護(hù)的費(fèi)用，逆作法具有非常明顯的經(jīng)濟(jì)效益，在房屋高層建筑基坑施工中大量使用，但在道路施工中運(yùn)用得很少。根據(jù)實(shí)際情況，逆作法在道路經(jīng)常使用的樁板式擋土墻施工中是大有可為的。

樁板式擋土墻的預(yù)制擋土板一般置于抗滑樁之后或搭接在抗滑樁的翼緣板上，施工常規(guī)做法為順作法，需要在做好抗滑樁后開挖邊坡至擋土板底部，清理出安放擋土板的施工空間，再?gòu)南峦现饓K安裝預(yù)制擋土板，并同時(shí)分層夯實(shí)回填板后填土。但在邊坡頂附近有建筑物的情況下，沒(méi)有足夠距離可以采用較緩的坡比開挖邊坡，在開挖邊坡的過(guò)程中往往需要對(duì)邊坡增加鋼板樁、土釘墻、錨桿支護(hù)等臨時(shí)加固措施，保證施工過(guò)程中坡頂建筑物不受影響。增加臨時(shí)加固措施必然會(huì)增大樁板式擋土墻的總體造價(jià)。而采用逆作法施工，在從上往下開挖邊坡的同時(shí)，從上往下安放擋土板，用上層擋土板來(lái)支擋已開挖的上部邊坡，邊坡在不需要增加臨時(shí)加固措施的情況下也能夠穩(wěn)定，保證施工可以安全順利地循環(huán)進(jìn)行。

1 工程概況

百色大道(一期)工程為城市主干路，由南百二級(jí)公路(324國(guó)道)改擴(kuò)建而成，道路紅線寬66 m，設(shè)計(jì)時(shí)速60 km/h。路線呈東南-西北走向，基本沿舊路布設(shè)，道路設(shè)計(jì)起點(diǎn)樁號(hào)為K12+940，位于田陽(yáng)-百色交界處那吉路口附近，路線向西北方向延伸，道路經(jīng)過(guò)三塘村、四塘鎮(zhèn)，于K22+691.933下穿隆百高速分離立交橋，終點(diǎn)接位于南百高速百色東出入口附近的進(jìn)城大道一期K5+200樁號(hào)，終點(diǎn)樁號(hào)為K24+394.315，路線全長(zhǎng)11.454 315 km。

百色大道(一期)工程K23+105～225段右側(cè)邊坡頂部有一條水泥混凝土道路，路邊依坡而建有一排3～4層高的民房。民房離坡頂邊最近只有5 m左右，邊坡最高有11 m高。邊坡地表上覆厚1～2 m的殘坡積半成泥(砂)巖風(fēng)化物，下伏第三系泥巖、砂巖半成巖，屬中等膨脹土地段；在邊坡開挖形成臨空面后，易發(fā)生滑坡、崩落、坍塌等地質(zhì)災(zāi)害。此段邊坡設(shè)計(jì)采用樁板式擋土墻進(jìn)行支護(hù)。施工單位在放坡開挖施工附近K23+240樁號(hào)處擋土墻時(shí)，邊坡曾經(jīng)出現(xiàn)滑塌現(xiàn)象，危及到民房安全，后采用了打鋼管注漿邊坡等加固措施，才順利把此段擋土墻施工完成；故提出因安全問(wèn)題無(wú)法放坡開挖施工擋土板，建議增加抗滑樁根數(shù)，把樁板式擋土墻改為排樁式抗滑樁，大概增加造價(jià)300萬(wàn)元左右。設(shè)計(jì)單位大膽提出采用逆作法施工擋土板，不增加造價(jià)，而且又能保證安全，得到了其余各參建單位的認(rèn)可。設(shè)計(jì)單位按照逆作法施工工藝對(duì)原樁板式擋土墻設(shè)計(jì)進(jìn)行了部分修改。

2 逆作法施工工序

K23+105～225段右側(cè)樁板式擋土墻的抗滑樁采用φ2.2 m圓樁，采用人工挖孔成孔。抗滑樁中心間距5 m，共設(shè)置25根；為減少投資，抗滑樁樁長(zhǎng)根據(jù)邊坡高度的變化采用12 m、14 m、16 m、18 m、20 m、22 m長(zhǎng)。

為配合逆作法施工，擋土板由通常的預(yù)制板改為現(xiàn)澆板，沿相鄰的兩個(gè)抗滑樁中心線布置，這樣板長(zhǎng)最短，挖土最少，最經(jīng)濟(jì)；而且也方便從抗滑樁正面挖土，施工空間大，可以采用挖掘機(jī)挖土。擋土板從抗滑樁樁頂由上到下按照6 m高度分類，高度≤6 m的板厚采用30 cm，高度>6 m的板厚采用40 cm，板上作用的荷載取各類擋土板中最底層擋土板所對(duì)應(yīng)的土壓應(yīng)力，按均布荷載分布。擋土板受力鋼筋采用植筋技術(shù)錨固于抗滑樁混凝土內(nèi)。如圖1所示。

圖1 擋土板平面布置圖(單位：mm)

樁板式擋土墻逆作法施工工序是：(1)先施工抗滑樁。(2)抗滑樁檢測(cè)合格后，從坡頂開始，從抗滑樁正面垂直開挖邊坡，開挖高度一般為1 m高，若土質(zhì)情況較好，也可以按最大不超過(guò)2 m高開挖。(3)植筋。按設(shè)計(jì)要求布好鋼筋，安裝模板，為方便下部擋土板開挖，要求設(shè)置木底模；澆注上部第一塊擋土板。(4)上部擋土板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的70%以上時(shí)，方可拆除模板，繼續(xù)開挖擋土板下部土方，植筋澆注第二塊擋土板。(5)按以上步驟循環(huán)開挖施工，直至澆注完下部最后一塊擋土板。

需要注意的是，為保證下部擋土板澆注混凝土?xí)r可以插入振動(dòng)棒振搗密實(shí)，從第二塊擋土板開始，外側(cè)面的模板上做進(jìn)料口，進(jìn)料口超過(guò)上一段擋土板底面的板厚高度。澆注擋土板混凝土?xí)r進(jìn)料口留下的多余混凝土，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的70%以上時(shí)，方可用人工鑿除。

3 植筋施工

植筋施工是樁板式擋土墻逆作法施工的關(guān)鍵。擋土板的受力鋼筋必須錨入抗滑樁內(nèi)，并有足夠的錨固深度，才能在施工過(guò)程中保持自穩(wěn)并發(fā)揮擋土作用。植筋施工應(yīng)嚴(yán)格按照《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50367-2013)進(jìn)行，采用符合規(guī)范的A級(jí)膠作為鋼筋植筋結(jié)構(gòu)粘結(jié)劑。

植筋的錨固深度不能按短期拉拔試驗(yàn)值或廠商技術(shù)手冊(cè)的推薦值采用，要按《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50367-2013)公式15.2.2-2計(jì)算：植筋錨固深度設(shè)計(jì)值ld≥ΨN·Ψae·ls。經(jīng)計(jì)算，非懸挑結(jié)構(gòu)的植筋錨固深度設(shè)計(jì)值采用如下數(shù)值：C14鋼筋30 cm長(zhǎng)，C16鋼筋34 cm長(zhǎng)，C20鋼筋42 cm長(zhǎng)，C22鋼筋46 cm長(zhǎng)。應(yīng)注意的是，懸挑結(jié)構(gòu)的植筋錨固深度是非懸挑結(jié)構(gòu)的1.3倍長(zhǎng)。懸挑結(jié)構(gòu)的植筋錨固深度設(shè)計(jì)值采用如下數(shù)值：C14鋼筋40 cm長(zhǎng)，C16鋼筋45 cm長(zhǎng)，C20鋼筋55 cm長(zhǎng)，C22鋼筋60 cm長(zhǎng)。

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50367-2013)表15.3.5“植筋直徑與對(duì)應(yīng)的鉆孔直徑設(shè)計(jì)值”：C14鋼筋采用18 mm鉆孔直徑，C16鋼筋采用20 mm鉆孔直徑，C20鋼筋采用25 mm鉆孔直徑，C22鋼筋采用28 mm鉆孔直徑。

鋼筋植筋的施工順序?yàn)椋?1)鉆孔：開挖土方及鑿掉抗滑樁的護(hù)壁，按照?qǐng)D紙要求在抗滑樁表面劃定鉆孔錨固的準(zhǔn)確位置，根據(jù)植筋鋼筋直徑，按照設(shè)計(jì)鉆孔直徑及植筋錨固長(zhǎng)度鉆孔。(2)清孔：將孔打好后先用毛刷將表面雜物刷凈，再用氣筒將孔內(nèi)雜物吹凈；也可用高壓水沖孔清洗，但應(yīng)注意清洗后要用氣筒把孔壁吹干。(3)注膠：將A級(jí)膠灌入清理后的鉆孔中，要求灌漿均勻無(wú)孔隙，注滿孔體積的2/3為止。(4)插筋：鉆孔灌漿后，馬上插入已處理好的鋼筋，插入鋼筋時(shí)需用手轉(zhuǎn)動(dòng)插到孔底，上下動(dòng)作防止氣泡發(fā)生，讓A級(jí)膠與鋼筋全面粘合。(5)調(diào)整：鋼筋插入孔內(nèi)后，若需調(diào)整位置，應(yīng)在10 min內(nèi)調(diào)整完畢，但不允許向外拉。(6)保護(hù)：調(diào)整好的鋼筋應(yīng)在1 h內(nèi)不允許動(dòng)，否則將影響錨固的強(qiáng)度，保護(hù)48 h后方可進(jìn)行后面的其他工序。(7)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)：植筋應(yīng)進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，檢測(cè)數(shù)量一般應(yīng)抽檢植筋總數(shù)量的10%。

4 變形縫設(shè)置

樁板式擋土墻采用順作法施工時(shí)，擋土板一般設(shè)置在抗滑樁之后或搭接在抗滑樁的翼緣板上。為方便安裝，縱向擋土板間或擋土板與翼緣板間一般都留有縫隙，整幅樁板式擋土墻沒(méi)有連成整體，不需要考慮設(shè)置變形縫。樁板式擋土墻采用逆作法施工時(shí)，擋土板固接于抗滑樁中，整幅擋土墻通過(guò)擋土板連成了一體，如果樁板式擋土墻的長(zhǎng)度又較長(zhǎng)，就必須要考慮設(shè)置溫度變形縫，否則以后脹縮變形，會(huì)造成剛度較小的擋土板中出現(xiàn)應(yīng)力集中從而在薄弱處產(chǎn)生溫度裂縫。有些已施工完的采用現(xiàn)澆擋土板的樁板式擋土墻，擋土板出現(xiàn)多處裂縫，就是未設(shè)置變形縫造成的。

本段樁板式擋土墻有所創(chuàng)新地利用懸挑板來(lái)設(shè)置變形縫，即在擋土板縱向中間位置設(shè)置變形縫，擋土板由一塊單向板變?yōu)閮蓧K懸挑板，這是在以往類似工程施工中未曾用過(guò)或介紹過(guò)的做法。在K23+152.5、K23+202.5樁號(hào)處設(shè)置變形縫，縫寬2 cm，用瀝青麻絮封塞。需要注意的是，擋土板變?yōu)閼姨舭搴螅┕r(shí)靠近土坡一側(cè)的受力鋼筋要按照懸挑結(jié)構(gòu)加大錨固深度來(lái)植筋。

為限制變形縫兩端懸挑擋土板受土壓向外的相對(duì)變形，保證變形縫兩端向外變形基本一致，以便立面美觀，參照混凝土路面的連接作法，施工時(shí)在變形縫兩端擋土板厚度向中間位置設(shè)置C20鋼筋拉桿，沿高度每0.2 m設(shè)置一根，每根長(zhǎng)0.8 m，詳見圖2。

圖2 擋土板變形縫處拉桿大樣圖

5 實(shí)際施工情況介紹

施工單位于2015-04-15開始挖孔施工抗滑樁，采用逆作法開挖施工擋土板，于2015-08-09施工完擋土板。施工過(guò)程很順利，沒(méi)有出現(xiàn)邊坡開挖滑塌事故，對(duì)邊坡上的民房沒(méi)有影響。此段采用逆作法施工的樁板式擋土墻建成至今已有一年多時(shí)間了，未發(fā)現(xiàn)有任何問(wèn)題，證明逆作法施工是成功的。

6 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)?shù)缆烽_挖邊坡坡頂附近有房屋建筑物或電塔等構(gòu)造物時(shí)，不僅可以優(yōu)先考慮采用成排抗滑樁支護(hù)，

還可以采用樁板式擋土墻支護(hù)。只是把樁板式擋土墻的施工方法改為逆作法施工即可，這樣可以節(jié)省很多投資，而且施工過(guò)程也是很安全的。

采用逆作法施工樁板式擋土墻時(shí)應(yīng)注意的是：(1)植筋錨固深度采用廠商技術(shù)手冊(cè)推薦的10～12倍鋼筋直徑是不夠的，懸挑結(jié)構(gòu)的受力主筋植筋錨固深度要比非懸挑結(jié)構(gòu)的要大。(2)注意縱向受力鋼筋的焊接接頭應(yīng)相互錯(cuò)開，焊接接頭連接區(qū)段內(nèi)縱向受力鋼筋的接頭面積百分率應(yīng)≤50%，焊接接頭連接區(qū)段的長(zhǎng)度為35倍鋼筋直徑并≥500 mm。為滿足以上要求，擋土板植筋外露長(zhǎng)度不應(yīng)該一樣，相鄰鋼筋植筋外露長(zhǎng)度相差≥35倍鋼筋直徑并≥500 mm。(3)較長(zhǎng)的樁板式擋土墻要設(shè)置變形縫。

[1]GB50367-2013，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]GB50010-2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(2015版)[S].

[3]JTG D30-2015，公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].