高速公路路基擋土墻防護設計與施工方法分析

杜承志

（山西路橋集團隰吉高速公路有限公司，山西臨汾 041300）

0 引言

高速公路工程為我國交通運輸事業(yè)的發(fā)展及社會經(jīng)濟的發(fā)展作出巨大貢獻，同時對于高速公路的建設質(zhì)量也提出更高的要求。路基擋土墻是公路的重要結(jié)構(gòu)之一，若質(zhì)量不合格將嚴重影響公路穩(wěn)定性。在具體施工時應合理應用擋土墻施工技術(shù)，強調(diào)質(zhì)量控制，避免路基土失穩(wěn)所誘發(fā)的塌方、滑坡等質(zhì)量病害。鑒于此，圍繞太原G2003 繞城高速公路實際情況，詳細論述擋土墻施工技術(shù)要點與質(zhì)量控制優(yōu)化對策。

1 工程概況

太原G2003 繞城高速公路起點位于五家咀隧道進口，起始樁號為K21+158，終點位于牛金山隧道中部，終點樁號為K45+000，全線里程24.2km，途經(jīng)陽曲縣高村鄉(xiāng)、大盂鎮(zhèn)。該公路在K21+158—K35+271 區(qū)段間為雙向四車道設計，在K35+271—K45+000 區(qū)段間為雙向六車道設計，設計行駛速度為100km/h。該高速公路路基為整體式路基結(jié)構(gòu)，雙向四車道和雙向六車道的路基寬度分別為26m 和33.5m。該高速公路技術(shù)指標如表1 所示，在其施工過程中存在影響路基結(jié)構(gòu)施工安全性的溝渠。為確保路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，相關(guān)人員綜合施工現(xiàn)場地質(zhì)條件因素進行研討，最終決定采取擋土墻防護施工技術(shù)予以加固。

表1 太原G2003 繞城高速公路施工技術(shù)指標

2 高速公路路基擋土墻防護施工技術(shù)措施

2.1 施工準備工作

首先，施工前對項目所在位置的地質(zhì)情況進行了深入調(diào)查，詳細了解地形地貌、地質(zhì)巖性、水文條件、氣象條件等內(nèi)容，據(jù)此對擋土墻設計方案予以優(yōu)化調(diào)整。其次，由施工技術(shù)人員結(jié)合擋土墻施工圖紙對施工現(xiàn)場情況予以核對。預先對施工場地進行處理，落實好“三通一平”工作，確保施工的順利進行[1]。再次，對參與建設的施工人員進行全面的技術(shù)交底，確保其能夠充分掌握施工技術(shù)要點。最后，在編制施工組織設計方案時，充分規(guī)劃該工程的施工工程量、施工現(xiàn)場特點以及施工機械設備能力：該工程擋土墻施工工程量為658m3，施工機械配置包括污水泵4 臺、自卸車5 輛、打夯機2 臺、混凝土汽車泵1 臺、振動器6 臺和履帶式挖掘機3 臺。

2.2 施工測量放樣

在測量放樣環(huán)節(jié)，首先，為確保擋土墻施工結(jié)構(gòu)尺寸，由施工人員依照該管段平面高程控制網(wǎng)，引出平面高程控制網(wǎng)，再由監(jiān)理工程師進行復測確定，在滿足施工精度后實施測量放樣。其次，以平面高程控制點為參考點，利用水準儀、全站儀對擋土墻的橫縱軸線進行精準測量定位，落實護樁施工，完成測量后再由監(jiān)理工程師復測。最后，完成擋土墻橫縱軸線定位后，由施工技術(shù)人員利用控制樁，對擋土墻的細部結(jié)構(gòu)進行測量放樣。通過測量放樣確定了如下參數(shù)：開挖中線、邊線、開挖起點及終點、樁的高程及開挖深度。

2.3 基礎開挖施工

該工程以明挖法分段跳槽的形式對基坑予以開挖，控制開挖長度在10～15m 之間。在施工時為減少對地基土的擾動，安排施工人員利用挖掘機開挖至距離基底設計高程以上30cm 位置，并進行測量放樣。對已經(jīng)開挖完成的基坑和邊坡尺寸予以確定，明確基坑尺寸后，由施工人員人工開挖至基底標高位置，同時修整基坑的邊坡[2]。為保證工作面是干燥狀態(tài)且基底層不被水浸沒，該工程通過設置集水坑和排水溝作為臨時排水裝置。由施工人員開挖至設計高程后，對基底地質(zhì)情況予以核查，該工程嚴格控制回填土的壓實度在90%以上。對于不滿足設計承載力的擋墻部分，通過基礎換填方法予以處理。

2.4 墻身施工

該工程所用模板為小塊鋼模板配合木模板，在加固立模時采取雙拼鋼管、拉桿材料內(nèi)撐外頂，拉桿為帶肋鋼筋，規(guī)格φ12，利用PVC 管穿束，橫向間距和豎向間距分別是90cm 和60cm，呈梅花形布置，以蝴蝶扣進行鎖固，在立模前對模板內(nèi)表面均勻涂抹脫模劑，便于后續(xù)模板拆除。擋土墻模板安裝如圖1所示。

圖1 路基擋土墻模板安裝

在墻身施工時，于巖土分界層以上部分對PVC 泄水孔予以設計，規(guī)格為φ100mm，長度較背墻長15cm，泄水孔呈梅花形布置，控制泄水坡度為4%，孔與孔的間距為2～3m。在端頭位置的泄水孔處包裹土工布條以起到反濾作用，同時在墻背最低排泄水孔至墻頂路面結(jié)構(gòu)層之間填筑不小于0.5m 厚的砂礫石反濾層，在最低排泄水孔下設0.5m 厚的黏土層，并在衡重臺位置設置一排泄水孔[3]。該工程依照施工設計要求，對沉降縫、伸縮縫予以設置，長度為10～15m，并利用瀝青麻絮沿墻內(nèi)、外、頂三邊填塞，深度為15cm。

2.5 混凝土澆筑施工

該工程擋土墻混凝土為C20 片石混凝土，由拌和站集中生產(chǎn)完成后，利用運輸車輛送至施工現(xiàn)場。生產(chǎn)混凝土的片石為質(zhì)地堅硬、密實、耐久、無裂紋和無風化的石料，規(guī)格在15～30cm 之間，所摻入片石量不超過混凝土體積的20%。在混凝土材料中，為保證片石均勻分布，將凈距離控制在15cm 以上，同時片石邊緣距離結(jié)構(gòu)側(cè)面和頂面的距離也在15cm 以上，且不允許觸及模板構(gòu)造、鋼筋和預埋件。

在混凝土澆筑環(huán)節(jié)，采取分層分段澆筑形式，控制每層澆筑厚度在30cm 以下，混凝土自由落體高度控制在2m 以下，如圖2 所示，澆筑的同時利用50 型插入式振搗棒振搗密實，邊振搗邊添加片石。

圖2 路基擋土墻片石混凝土澆筑

在混凝土振搗環(huán)節(jié)，為了確保振搗的效果和均勻性，應嚴格控制插入式振搗棒的移動間距不超過操作半徑的1.5 倍。分層澆筑振搗時，插入下層的深度應控制在50～100mm 之間。完成振搗后，在調(diào)換振搗棒在混凝土攪拌物中的位置時，應注意在保持振動的同時豎向緩慢提起振搗棒，避免振搗棒在混凝土中平托。每個點位的振搗時間控制在30s 左右，以混凝土面不再下沉且表面無氣泡泛出為振搗合格標準，同時嚴格控制漏振和過振現(xiàn)象[4]。完成振搗工作后，應及時修整和抹平處于裸露狀態(tài)的混凝土表面，并在初步定漿后予以二次抹平、壓光，隨即進行混凝土養(yǎng)護施工。

混凝土的含水量和溫度是養(yǎng)護環(huán)節(jié)的重要參數(shù)，過高或過低的含水量都會對混凝土的強度和耐久性產(chǎn)生不良影響。該工程為防止早期水分流失過快，保證混凝土表面濕潤，使混凝土內(nèi)部的水化反應能夠正常進行，對混凝土進行了持續(xù)性灑水養(yǎng)護。工程通過噴淋灑水方式，有效保證了模板接縫部位不會因此而變得干燥出現(xiàn)裂縫。此外，為保證模板的質(zhì)量和工作效率，在混凝土澆筑后的2d 內(nèi)，適當松動模板，以減輕模板與混凝土之間的黏結(jié)力，便于拆模時的脫模。

2.6 模板拆除施工

該工程在混凝土達到75%強度時對側(cè)模板予以拆除，在模板拆除時嚴格遵循“先支后拆、后支先拆”“自上而下”的原則。在拆除時為避免結(jié)構(gòu)突然墜落，先對臨時支承支頂予以設置。在此過程中，要求施工人員站在安全的位置進行操作，先對連接螺栓及拉桿進行拆除，再對鋼模板使用鋼釬進行撬動，同時在撬棍下墊鋼塊或木墊塊，以此避免損傷混凝土面。在模板拆除后，應及時予以清洗，并應將模板內(nèi)側(cè)殘余的混凝土清理干凈，涂刷養(yǎng)護油，以待備用。該工程在拆除模板時根據(jù)以下步驟嚴格控制施工質(zhì)量：第一，先松動模板整體，再從模板頂部開始拆卸；第二，為避免模板碰撞導致混凝土面受損，拆模過程由專人指揮；第三，對模板予以逐塊拆除，嚴禁高處拋落模板；第四，嚴令禁止暴力拆模；第五，分層逐步拆除保溫覆蓋層[5]。

2.7 基坑和墻背回填施工

擋土墻施工結(jié)束后，由監(jiān)理工程師進行質(zhì)量驗收，驗收合格后及時進行回填施工。回填時，該工程利用石灰土開展墻前墻后基坑回填，填筑高度為最低一排泄水孔下方，同時進行分層填筑和夯實，在夯實過程中加強技術(shù)指導，減少對墻身結(jié)構(gòu)的沖擊。完成墻背基坑石灰土回填后，縱向設置軟式透水管，規(guī)格為φ50mm，同時設置2%～4% 縱坡。為確保擋土墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，在施工后應及時安排回填施工。

3 高速公路路基擋土墻防護施工質(zhì)量控制措施

3.1 合理的排水工作

該工程在擋土墻的不同高度上布設排水孔。這樣可以使排水效果更加均勻，以此減少排水壓力差，提高排水效率。同時，使用反濾材料能夠阻止顆粒物質(zhì)通過排水孔進入擋土墻內(nèi)部，從而保持擋土墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，常用的反濾材料有土工合成材料等。該工程選擇了合適的材料并進行正確安裝，有效地防止顆粒物質(zhì)滲透，確保擋土墻的正常排水功能。

3.2 伸縮縫和沉降縫的合理布設

伸縮縫和沉降縫的合理布設對于保證施工質(zhì)量、使用安全性和穩(wěn)定性非常重要。該工程在方案設計階段，根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的特點、長度、溫度變化等因素確定了伸縮縫的位置。選用適宜的填充材料，如橡膠墊片、聚氨酯彈性體等，以保證縫隙的伸縮性能和耐久性。同時，對填充材料進行夯實處理，確保填充材料與橋面板之間的黏結(jié)牢固。此外，考慮到合理布設沉降縫，能夠應對土壤沉降引起的變形，深度過淺會導致沉降縫失去有效的變形空間，深度過大則可能影響路基的穩(wěn)定性。因此，該工程嚴格將沉降縫的深度控制在0～15cm 之間。

3.3 墻背回填的合理控制

回填擋土墻背時，應控制碎石的規(guī)格在3～5cm之間，確保碎石的均勻性和填充性能。此外，需要確認混凝土的強度是否達到設計要求的強度，只有在混凝土強度達到設計要求時，才能進行回填施工。碎石回填時應采用分層施工，并嚴格將每一層的高度控制在0.2～0.3m 之間，以此確保每層回填的均勻性和穩(wěn)定性。

4 高速公路路基擋土墻防護施工質(zhì)量檢驗

擋土墻施工結(jié)束后，為檢驗施工質(zhì)量，在沿線范圍內(nèi)選取5 個點位進行鉆芯取樣，以獲得擋土墻的抗壓強度，相關(guān)數(shù)據(jù)如表2 所示。由表2 中的數(shù)據(jù)可知，在不同的位置，擋土墻的抗壓強度均＞5MPa，滿足施工設計要求。

表2 擋土墻芯樣抗壓強度檢測結(jié)果

5 結(jié)語

太原G2003 繞城高速公路路基工程中充分發(fā)揮擋土墻施工技術(shù)及質(zhì)量控制優(yōu)勢，探索出完善且優(yōu)化的擋土墻施工技術(shù)措施，經(jīng)質(zhì)量檢驗，施工質(zhì)量符合標準。在今后工作中還需進一步加大技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)路基擋土墻施工的提質(zhì)增效，保證公路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。