加筋土擋土墻加固設(shè)計(jì)方案應(yīng)用研究

刁 萬(wàn) 民

(京哈高速公路拉林河(吉黑省界)至哈爾濱段改擴(kuò)建工程項(xiàng)目辦，黑龍江 哈爾濱 150001)

目前在我國(guó)公路建設(shè)的支檔構(gòu)造物中廣泛應(yīng)用加筋土擋土墻和重力擋土墻。加筋土擋土墻在工程建設(shè)中普遍廣泛的應(yīng)用。隨著時(shí)間的推移由于多方面原因，擋土墻會(huì)產(chǎn)生不同程度的損壞和失穩(wěn)等現(xiàn)象。

1 項(xiàng)目研究概況

哈爾濱繞城高速公路(G1001)瓦盆窯至秦家段于2004年10月竣工通車(chē)，有加筋土擋土墻18段，總長(zhǎng)5 355 km，已維修加固3段，本次擬維修加固加筋土擋土墻設(shè)計(jì)樁號(hào)K41+800～K41+938段、K42+024～K42+401段、K42+920～K43+555段及哈伊高速互通A匝道AK0+000～AK0+258段、AK0+341～AK0+460段，維修加固全長(zhǎng)1.527 km。原有加筋土擋土墻設(shè)計(jì)采用漿砌片石和水泥混凝土基礎(chǔ)，基底采用40 cm天然砂礫換填；擋土墻面板采用C25水泥混凝土預(yù)制塊；筋帶采用CAT30020B型，從面板預(yù)留孔中穿過(guò)，折回另一端對(duì)齊鋪設(shè)，最長(zhǎng)筋帶長(zhǎng)15.5 m，最短筋帶長(zhǎng)7 m；擋土墻面板內(nèi)側(cè)設(shè)置100 cm砂礫防凍層；擋土墻墻頂采用現(xiàn)澆混凝土找齊，設(shè)置鋼筋混凝土護(hù)輪帶、鑄鐵泄水管。

2 加筋土擋土墻檢測(cè)情況

2013年3月，完成了哈爾濱繞城高速公路(G1001)瓦盆窯至秦家段設(shè)計(jì)樁號(hào)K41+800～K42+401段、K42+920～K43+555段及哈伊高速互通A匝道AK0+000～AK0+460段等9段加筋土擋土墻的檢測(cè)和技術(shù)狀況評(píng)價(jià)工作，認(rèn)為評(píng)價(jià)檢測(cè)路段多處加筋土擋土墻的病害程度為嚴(yán)重級(jí)，并對(duì)評(píng)定為嚴(yán)重級(jí)的加筋土擋土墻提出重建或加固建議。2015年8月，對(duì)哈爾濱繞城高速公路(G1001)瓦盆窯至秦家段設(shè)計(jì)樁號(hào)K41+800～K42+401段、K42+920～K43+555段及哈伊高速互通A匝道AK0+000～AK0+460段等變形破損嚴(yán)重、擬維修加固的加筋土擋土墻的病害發(fā)展情況進(jìn)行了復(fù)查，認(rèn)為上述段落加筋土擋土墻現(xiàn)狀與2013年3月檢測(cè)結(jié)果相比，其外傾、鼓肚及沉陷等病害略有發(fā)展，但總體趨于穩(wěn)定。

3 項(xiàng)目實(shí)施的必要性

哈爾濱繞城高速公路(G1001)是我省高速公路網(wǎng)的中心樞紐，通過(guò)多個(gè)互通區(qū)與輻射長(zhǎng)春、吉林、牡丹江、佳木斯、綏化、黑河、大慶等多個(gè)方向的高速、一級(jí)公路連接，并銜接哈爾濱市多條城市主干道，實(shí)現(xiàn)了過(guò)境車(chē)輛不再進(jìn)入哈爾濱市區(qū)，并改善了哈爾濱市松花江南北兩岸道路交通不暢的狀況，對(duì)促進(jìn)我省經(jīng)濟(jì)發(fā)展，以及建立新型高效的物流系統(tǒng)起到了至關(guān)重要的作用。哈爾濱繞城高速公路(G1001)瓦盆窯至秦家段設(shè)計(jì)樁號(hào)K41+800～K41+938段、K42+024～K42+401段、K42+920～K43+555段及哈伊互通A匝道AK0+000～AK0+258段、AK0+341～AK0+460段加筋土擋土墻出現(xiàn)了墻體外傾、外鼓超標(biāo)，瀝青混凝土路面開(kāi)裂等病害，經(jīng)檢測(cè)，該路段多處加筋土擋土墻的技術(shù)狀況評(píng)價(jià)為嚴(yán)重級(jí)。該路段加筋土擋土墻的技術(shù)狀態(tài)已影響了哈爾濱繞城高速公路(G1001)的使用功能，存在誘發(fā)嚴(yán)重交通安全事故的隱患,為使該段變形破損嚴(yán)重的加筋土擋土墻恢復(fù)其應(yīng)有的功能，保證哈爾濱繞城高速公路(G1001)服務(wù)水平和行車(chē)安全，亟需對(duì)該段加筋土擋土墻進(jìn)行維修。

4 維修加固工程方案

方案設(shè)計(jì)中提出該段加筋土擋土墻處的部分路面縱向裂縫寬度較大，裂縫經(jīng)灌縫后有多處再次開(kāi)裂；加筋土擋土墻整體沉降和外傾較嚴(yán)重，墻頂混凝土護(hù)欄錯(cuò)位嚴(yán)重；墻側(cè)多處有較明顯的外鼓現(xiàn)象，部分墻面板縫呈曲線狀，個(gè)別墻底面板斷裂；老機(jī)場(chǎng)路兩側(cè)橋臺(tái)加筋土擋土墻出現(xiàn)明顯的不均勻沉降，變形嚴(yán)重，兩側(cè)橋臺(tái)變形且與蓋梁發(fā)生擠壓。

4.1 路基加筋土擋土墻加固方案

方案設(shè)計(jì)中推薦路基加筋土擋土墻采用對(duì)拉錨索+鋼板豎梁的加固方案，即在原擋土墻基礎(chǔ)頂面1 m高的位置至路面下2 m～2.5 m位置之間采用水平鉆孔穿透整個(gè)路基寬度，鉆孔孔徑90 mm，采用跟管成孔即鉆孔過(guò)程中即時(shí)穿橡膠管；然后采用預(yù)應(yīng)力錨索對(duì)加筋土擋土墻兩側(cè)實(shí)施對(duì)拉錨索加固，預(yù)應(yīng)力孔道的豎向間距為3 m，張拉錨固順序?yàn)閺南轮辽现鹗鴱埨⒐嘧30水泥砂漿；采用1 cm厚50 cm寬×h(墻高)鋼板豎梁+1 cm厚30 cm×30 cm的鋼板墊塊提供錨索反力，鋼板豎梁立于原加筋土擋土墻基礎(chǔ)頂面，鋼板豎梁頂與原擋土墻頂部混凝土現(xiàn)澆段頂部同高。將原加筋土擋土墻面板表面進(jìn)行鑿毛處理，并采用鋼筋網(wǎng)及噴射10 cm厚C30水泥混凝土對(duì)擋土墻表面進(jìn)行加固處理。底層鋼筋網(wǎng)采用Φ16@100 cm×100 cm形式布置，并通過(guò)50 cm長(zhǎng)的Φ16植筋固定于原擋土墻面板上，頂層鋼筋網(wǎng)采用Φ12@15 cm×15 cm形式布置，并與底層鋼筋網(wǎng)進(jìn)行綁扎連接。鋼筋網(wǎng)及鋼板的高度在實(shí)際施工時(shí)，根據(jù)實(shí)際墻高進(jìn)行調(diào)整。

4.2 橋臺(tái)處加筋土擋土墻加固方案

方案設(shè)計(jì)中推薦橋臺(tái)處加筋土擋土墻采用扶壁式擋土墻加固方案。具體加固方案如下：

1)K41+981.6處分離立交橋瓦盆窯側(cè)、秦家側(cè)的橋臺(tái)前側(cè)局部和左右兩側(cè)均新建鋼筋混凝土立壁，立壁厚度均為40 cm，橋臺(tái)前側(cè)局部立壁高度5.8m，橋臺(tái)左右兩側(cè)立壁高度至原擋土墻混凝土現(xiàn)澆段頂面(瓦盆窯側(cè)立壁平均高度8.11 m，秦家側(cè)立壁平均高度8.74 m)；橋臺(tái)前側(cè)局部和左右兩側(cè)均新建鋼筋混凝土扶壁，橋臺(tái)前側(cè)扶壁高度5 m，橋臺(tái)左右兩側(cè)扶壁高度6 m，扶壁厚度60 cm、頂寬50 cm、底寬230 cm，扶壁與樁基礎(chǔ)通過(guò)承臺(tái)相連接。因原橋臺(tái)橋墩與前側(cè)擋土墻之間的間距較小，該處難以實(shí)施扶壁式擋土墻方案，故本次設(shè)計(jì)采用Ⅰ14型工字鋼對(duì)原擋土墻進(jìn)行支護(hù)，工字鋼接入兩側(cè)新建擋土墻鋼筋混凝土扶壁內(nèi)并與內(nèi)部鋼筋進(jìn)行焊接固定，支護(hù)位置為原擋土墻面板接縫處，間距50 cm。瓦盆窯側(cè)新建擋土墻上行側(cè)長(zhǎng)度18 m、下行側(cè)長(zhǎng)度4 m，秦家側(cè)新建擋土墻上行側(cè)長(zhǎng)度4 m、下行側(cè)長(zhǎng)度18 m，采用對(duì)拉錨索加固。拆除橋臺(tái)兩側(cè)擋土墻的上部，重新澆筑路基外圍擋土墻，在道路縱向距離橋臺(tái)6.45 m處設(shè)鋼筋混凝土錨板，錨板通過(guò)Φ28鋼筋分別與道路縱向、橫向重新澆筑的路基外圍擋土墻相連接，采用泡沫輕質(zhì)混凝土回填至搭板下40 cm，現(xiàn)澆40 cm貧混凝土后重新澆筑搭板，在其上鋪筑8 cm瀝青混凝土面層。

2)K43+641.38處分離立交橋瓦盆窯側(cè)的橋臺(tái)前側(cè)局部和左右兩側(cè)均新建鋼筋混凝土立壁，立壁厚度均為40 cm，橋臺(tái)前側(cè)局部立壁高度6.8 m，橋臺(tái)左右兩側(cè)立壁高度至原擋土墻混凝土現(xiàn)澆段頂面(立壁平均高度10.05 m)；橋臺(tái)前側(cè)局部和左右兩側(cè)均新建鋼筋混凝土扶壁，橋臺(tái)前側(cè)扶壁高度6 m，扶壁厚度40 cm、頂寬50 cm、底寬230 cm，橋臺(tái)左右兩側(cè)扶壁高度8 m，扶壁厚度60 cm、頂寬50 cm、底寬290 cm，扶壁與樁基礎(chǔ)通過(guò)承臺(tái)相連接。因原橋臺(tái)橋墩與前側(cè)擋土墻之間的間距較小，難以實(shí)施扶壁式擋土墻方案，故本次設(shè)計(jì)采用Ⅰ14型工字鋼對(duì)原擋土墻進(jìn)行支護(hù)，工字鋼接入兩側(cè)新建擋土墻鋼筋混凝土扶壁內(nèi)并與其內(nèi)部鋼筋進(jìn)行焊接固定，支護(hù)位置為原擋土墻面板接縫處，間距50 cm。瓦盆窯側(cè)新建擋土墻上行側(cè)長(zhǎng)度9 m、下行側(cè)長(zhǎng)度4 m，采用對(duì)拉錨索加固。

3)哈伊互通AK0+299.59處分離立交橋哈伊公路側(cè)、秦家側(cè)的橋臺(tái)前側(cè)局部和左右兩側(cè)均新建鋼筋混凝土立壁，立壁厚度均為40 cm，橋臺(tái)前側(cè)局部立壁高度9.3 m，橋臺(tái)左右兩側(cè)立壁高度至原擋土墻混凝土現(xiàn)澆段頂面(立壁平均高度10.8 m)；橋臺(tái)前側(cè)局部和左右兩側(cè)均新建鋼筋混凝土扶壁，橋臺(tái)前側(cè)、左右兩側(cè)扶壁高度均為8 m，扶壁厚度均為60 cm、頂寬均為50 cm、底寬均為290 cm，扶壁與樁基礎(chǔ)通過(guò)承臺(tái)相連接。因原橋臺(tái)橋墩與前側(cè)擋土墻之間的間距較小，難以實(shí)施扶壁式擋土墻方案，故本次設(shè)計(jì)采用Ⅰ14型工字鋼對(duì)原擋土墻進(jìn)行支護(hù)，工字鋼接入兩側(cè)新建擋土墻鋼筋混凝土扶壁內(nèi)并與其內(nèi)部鋼筋進(jìn)行焊接固定，支護(hù)位置為原擋土墻面板接縫處，間距50 cm。哈伊公路側(cè)、秦家側(cè)新建擋土墻上、下行側(cè)長(zhǎng)度均為4 m，采用對(duì)拉錨索加固。

5 結(jié)論

1)推薦采用的路基加筋土擋土墻維修加固工程方案在國(guó)內(nèi)尚無(wú)施工案例，并根據(jù)加筋土擋土墻病害發(fā)展情況開(kāi)展動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。2)方案設(shè)計(jì)中推薦采用的加筋土擋土墻維修加固工程方案可行,建議在下階段工作中對(duì)路面開(kāi)裂、墻體外傾、外鼓的路段進(jìn)一步進(jìn)行檢查，實(shí)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，并應(yīng)對(duì)路基填料松散、空洞處采取壓漿等補(bǔ)強(qiáng)措施，加強(qiáng)基礎(chǔ)沉降觀測(cè)，制定防止基礎(chǔ)不均勻沉降致使墻體失穩(wěn)的控制方案。