市政工程擋土墻施工及加固技術(shù)

1、 HYPERLINK /thread-10335885-1-1.html o 市政工程擋土墻施工及加固技術(shù)！擋土墻的作用擋土墻是各類工程建設(shè)中常見(jiàn)的支擋結(jié)構(gòu)形式，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地少、施工方便和造價(jià)低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)。目前，不僅廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、城市建設(shè)，同時(shí)應(yīng)用于水壩建設(shè)、河床整治、港口工程、水土保持、土地規(guī)劃、山體滑坡防治等領(lǐng)域。概述擋土墻的分類擋土墻的種類很多，按照其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以分為：（1）重力式擋土墻;（2）懸臂式擋土墻;（3）扶臂式擋土墻;（4）支撐式擋土墻;（5）錨定板擋土墻;（6）板樁墻擋土墻;（7）加筋土擋土墻。擋土墻存在問(wèn)題擋土墻的主要載荷是土壓力和相關(guān)的外來(lái)載荷，隨著其使

2、用時(shí)間的增長(zhǎng)，擋土墻的穩(wěn)定性就會(huì)減弱，甚至?xí)霈F(xiàn)不同程度的失穩(wěn)現(xiàn)象。尤其是在頻繁的外部載荷和地震、水災(zāi)等自然因素作用下，擋土墻的失穩(wěn)現(xiàn)象表現(xiàn)的更加突出。在公路交通建設(shè)中，幾乎所有的跨線大橋，山區(qū)公路均建有擋土墻。在動(dòng)載荷下?lián)跬翂Φ氖Х€(wěn)日趨嚴(yán)重，如：始建于80年代的濱州黃河大橋南北接線的擋土墻，墻高6m，從1991年開(kāi)始，擋土墻逐漸開(kāi)始發(fā)生變形，墻體外傾，到1997年墻體的最大變形達(dá)280mm，其中南接線西側(cè)甚至發(fā)生過(guò)坍塌事故，嚴(yán)重威脅到整座大橋的交通安全。建成于1990年前后的104國(guó)道界河立交橋，自建成初期即發(fā)生輕微的墻體外移現(xiàn)象。從1997年開(kāi)始，墻體的外鼓變形加劇，到2000年6月份，墻

3、體最大的位移量達(dá)到100mm，絕對(duì)位移量超過(guò)200mm，路面局部發(fā)生縱向開(kāi)裂，墻體的頂部面板開(kāi)始脫落，墻體整體失穩(wěn)，并有進(jìn)一步加劇的趨勢(shì)。位于山東省淄博市境內(nèi)的辛店大橋，縱向長(zhǎng)度600m的擋土墻均出現(xiàn)不同程度的外傾和外鼓現(xiàn)象，局部的外鼓達(dá)150mm之多，從而嚴(yán)重威脅到了公路運(yùn)輸?shù)陌踩?001年9月27日，洛陽(yáng)-三門(mén)峽高速公路K104+940-K105+100段坡間擋土墻，突然隨坡體下滑，塌方量達(dá)12萬(wàn)m3以上，半幅路基平均下陷深度為5m，致使原定通車(chē)時(shí)間滯后3個(gè)多月。京滬高速公路（化臨段）擋土墻在建設(shè)過(guò)程中即發(fā)生不同程度的側(cè)滑現(xiàn)象，不得不重新設(shè)計(jì)和加固。由此可見(jiàn)，擋土墻的失穩(wěn)問(wèn)題不是個(gè)例，而

4、是帶有普遍性。僅山東省境內(nèi)就有不少于20座各類擋土墻發(fā)生不同程度的失穩(wěn)現(xiàn)象。國(guó)內(nèi)類似工程有幾百處，嚴(yán)重者甚至有可能釀成墻體傾覆、交通中斷、人員傷亡的嚴(yán)重事故。因此，如何在設(shè)計(jì)和施工階段采用有效的工程措施，以消除擋土墻失穩(wěn)的事故隱患是事關(guān)交通安全的重大工程技術(shù)難題。失穩(wěn)擋土墻的加固方法主要有預(yù)應(yīng)力錨固、重力式翼墻、后跺式扶臂墻、噴射混凝土和預(yù)應(yīng)力錨桿聯(lián)合加固以及加筋噴射混凝土和預(yù)應(yīng)力錨桿聯(lián)合加固等 。在實(shí)際工程中，由于擋土墻所承受的外部載荷環(huán)境不同、回填土性質(zhì)以及擋土墻的類型不同，因而，結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的原因和所采用的加固方法以及同一種方法所選用的加固參數(shù)也不盡相同，所以，問(wèn)題的研究必須有針對(duì)性。即針對(duì)

5、某一類型的擋土墻的失穩(wěn)情況，從實(shí)際出發(fā)進(jìn)行比較系統(tǒng)的研究，了解它的失穩(wěn)機(jī)理并選擇一種切實(shí)可行的加固方法，從理論和實(shí)踐中加以證明其可行性并進(jìn)而推廣應(yīng)用。加筋土擋土墻失穩(wěn)的基本特征及原因分析失穩(wěn)特征據(jù)調(diào)查，加筋土擋土墻雖然建設(shè)的年代、應(yīng)用對(duì)象甚至具體的設(shè)計(jì)參數(shù)不盡相同，但由于基本結(jié)構(gòu)是相似的，因此其失穩(wěn)現(xiàn)象都有著共同的特征：1、墻體外鼓這種現(xiàn)象約占70%，主要有以下兩種表現(xiàn)形式：(a)弧形外鼓(圖6a)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，全國(guó)現(xiàn)有的加筋土擋土墻運(yùn)行5年以上的，都不同程度地出現(xiàn)了墻體外鼓，路面兩側(cè)護(hù)欄內(nèi)傾，且墻體越高，外鼓現(xiàn)象越嚴(yán)重，外鼓位移最大處一般發(fā)生在離地面高度的2/3處。(b)S形外鼓(圖6b)。這

6、種現(xiàn)象不是孤立存在的，一般伴隨著弧形外鼓出現(xiàn)(例如G104界河立交橋)，其主要特征是：總體仍屬弧形外鼓，但在墻體中下部又出現(xiàn)另一外鼓現(xiàn)象。2、墻體外傾(圖6c)這種現(xiàn)象約占30%，主要特征是：墻體整體外傾、路邊護(hù)欄外傾（如濱州黃河大橋北接線東側(cè)墻體）。3、路面開(kāi)裂所有出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象的加筋土擋土墻，一般都伴隨著路面縱向開(kāi)裂，嚴(yán)重者裂縫寬度達(dá)520mm，路面有無(wú)裂縫，是判別墻體是否整體失穩(wěn)的最主要的特征。4、拉筋與面板脫離，造成墻體面板局部單塊滑落。圖6 加筋土擋土墻失穩(wěn)特征示意圖原因分析加筋土擋土墻是國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用的成熟技術(shù)，我國(guó)也制定了相應(yīng)的設(shè)計(jì)與施工規(guī)范（JTJ015-90）。但為什么加筋土

7、擋土墻在建成初期或運(yùn)行一定時(shí)期后卻相繼發(fā)生了輕微變形以至發(fā)展成嚴(yán)重失穩(wěn)變形呢？經(jīng)綜合分析，其存在著外在和內(nèi)在兩方面的原因：1、外在原因(a)我國(guó)大規(guī)模建設(shè)加筋土擋土墻時(shí)期，交通流量遠(yuǎn)不及現(xiàn)在大。例如：濱州黃河大橋81年以前日交通量平均為3085輛，到2000年已增至14890輛；山東省G104界河立交橋建成初期（1989年），日均交通量為2168輛，至2000年達(dá)到7645輛，且大型運(yùn)輸車(chē)輛增多，超載嚴(yán)重（最大車(chē)貨總量超過(guò)100噸），直接導(dǎo)致路面動(dòng)荷載劇增，超過(guò)了原設(shè)計(jì)路基的承載能力。(b)對(duì)于一般車(chē)流量很大，動(dòng)荷載相對(duì)較高的路段，墻體變形一般主要受動(dòng)荷載的影響，出現(xiàn)嚴(yán)重的外傾失穩(wěn)，造成頂層拉

8、筋斷裂、面板脫落。(c)施工質(zhì)量不高，尤其初期填方不實(shí)，拉筋松弛或拉筋材料選材不適當(dāng)甚至不合格也是造成加筋土擋土墻失穩(wěn)的不可忽視的外在原因。2、內(nèi)在原因(a)車(chē)輛動(dòng)荷載所引起的側(cè)壓力沿垂直方向遵從布西涅斯克解，即在彈性半空間體上作用一壓力，其應(yīng)力分布是上大下小，而主動(dòng)土壓力是上小下大，二者作用的迭合，即在離地面高度的2/3處形成最大的外推力。因此，墻體外鼓是必然的。但外鼓不一定失穩(wěn)，只要外推力不超過(guò)拉筋的抗拉強(qiáng)度，墻體仍可保持相對(duì)穩(wěn)定，而判別擋土墻是否失穩(wěn)的最明確的外在標(biāo)準(zhǔn)是路面是否開(kāi)裂及面板是否脫落。(b)加筋土擋土墻的加筋材料為增阻遲緩的柔塑性體，在動(dòng)荷載作用下增阻速度滯后，不能及時(shí)提供阻

9、力以抵御動(dòng)載對(duì)土體的破壞作用。在許多情況下，拉筋失效并非是本身強(qiáng)度不夠，而是增阻速度不及動(dòng)載的增載加速，土體因瞬間變形超限而破壞，從而導(dǎo)致墻體填方失穩(wěn)。(c)墻體內(nèi)的填土本身強(qiáng)度很低，建成之時(shí)存在著初始塑性變形區(qū)，動(dòng)荷載劇增即可誘發(fā)原有塑性區(qū)的進(jìn)一步擴(kuò)大和發(fā)展，隨著時(shí)間的積累和變形的疊加，即可能在擋土墻內(nèi)部出現(xiàn)整體和永久性的破壞。實(shí) 例 界河立交橋加筋土擋土墻失穩(wěn)加固處理工程背景界河立交橋建成于1990年，自建成初期即發(fā)生輕微墻體外傾現(xiàn)象。從1997年開(kāi)始，外鼓變形逐漸加劇，至2000年6月，最大位移量相對(duì)值達(dá)100mm，絕對(duì)值超過(guò)200mm，路面局部發(fā)生縱向開(kāi)裂，兩側(cè)護(hù)攔內(nèi)傾，頂部面板局部脫

10、落，墻體整體失穩(wěn)，并有進(jìn)一步加劇的明顯趨勢(shì) 。工程對(duì)策1、必須滿足的前提條件對(duì)于失穩(wěn)加筋土擋土墻，最簡(jiǎn)單的處理方法是在墻體外側(cè)壓土或附加一個(gè)重力擋墻作為外支撐，但這將直接導(dǎo)致加筋土擋土墻的主要優(yōu)越性的喪失，不但工程量巨大，又需要重新征地，除非緊急搶險(xiǎn)，此方案不能采用。任何擬采用的加固方案必須滿足以下條件：(a)不能破壞原工程的基本結(jié)構(gòu)，所實(shí)施的加固方案既能完全保留加筋土擋土墻的既有優(yōu)越性，又能保證不影響其使用功能。(b)在不影響主路面安全運(yùn)行的前提下能正常進(jìn)行加固施工。(c)施工工藝要相對(duì)簡(jiǎn)單，工程造價(jià)及施工工期不能高于其它加固方案。2、可采用的工程方案經(jīng)反復(fù)分析比較，能同時(shí)滿足上述條件的方案

11、其實(shí)范圍很?。菏紫?，其必須是常規(guī)技術(shù)；其二，它能有效抑制或減小墻體變形；其三，它具有可靠的有效性和持久性。如何選擇并確定這樣一個(gè)由多項(xiàng)常規(guī)技術(shù)構(gòu)成又非常規(guī)的有效技術(shù)組合，是解決失穩(wěn)加筋土擋土墻加固問(wèn)題的最大難題。（a）主要方案理想的方案是通過(guò)一種特殊的工藝，將墻體對(duì)應(yīng)面板鑿穿，穿上鋼筋，對(duì)拉鎖定，完全取代原有的拉筋(圖8a)。由于國(guó)內(nèi)目前鑿孔設(shè)備及技術(shù)所限，對(duì)穿鑿孔不易實(shí)現(xiàn)，可改由兩側(cè)分別鑿孔，并安裝預(yù)應(yīng)力錨桿以代替對(duì)拉鋼筋，這樣鑿孔問(wèn)題易解決，同時(shí)又保持了前者的技術(shù)精髓，是可實(shí)施的技術(shù)方案(圖8b)。圖8 主要方案示意圖（b）選定方案在墻表面噴射一層砼(加錨網(wǎng))，使分散的面板預(yù)制塊由單體變成

12、整體，這樣可保證在墻表面任何一點(diǎn)加力都能將力分布在“一片”而不是“一塊”上，整個(gè)噴層相當(dāng)于一個(gè)大承力墊板，整個(gè)外墻成為一個(gè)整體，可大大提高其抗彎、抗剪和整體承載能力。在墻體兩側(cè)墻面對(duì)打13排預(yù)應(yīng)力錨桿，以此來(lái)有效抑制墻體的變形。錨桿安裝過(guò)程中，采用“分層多次高壓注漿預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)”，實(shí)施多次分層注漿，既能通過(guò)對(duì)土體的改性加固墻體本身，又可提高預(yù)應(yīng)力錨桿的承載力，一舉兩得。3、需要克服的主要技術(shù)難題(a)鑿孔問(wèn)題。由于路基填土為非原狀土，而是由土石組成的雜填土，在這樣的雜土層中鉆孔十分困難，能否正常成孔是選定方案正常實(shí)施的關(guān)鍵和前提。(b)預(yù)應(yīng)力錨桿。雖然在巖石層中或在原狀土層中安裝永久預(yù)應(yīng)力錨

13、桿在國(guó)內(nèi)外已是常規(guī)技術(shù)，而在人工雜填土層中實(shí)施該項(xiàng)技術(shù)卻有許多沒(méi)有解決而又必須解決的技術(shù)難題：預(yù)應(yīng)力錨桿預(yù)應(yīng)力值的衰減特征如何，最終穩(wěn)定的預(yù)應(yīng)力值是多少。采用何種技術(shù)手段能提高并能永久保持設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力值。如何確定預(yù)應(yīng)力錨桿的設(shè)計(jì)參數(shù)(如錨桿的長(zhǎng)度、直徑、密度等)。(c)錨噴網(wǎng)。按方案，錨噴層是作為其與面板間的結(jié)合體而設(shè)計(jì)的，預(yù)期效果能否實(shí)現(xiàn)，如何實(shí)現(xiàn)？(d)注漿。在填土中進(jìn)行注漿，漿液能否按預(yù)想的在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)分層并有效擴(kuò)散；如何在保證不破壞路面和墻體本身的前提下確定注漿參數(shù)，實(shí)施高壓注漿；注漿對(duì)最終加固效果影響有多大，作用如何等等。所有這些問(wèn)題必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)踐來(lái)回答。施工過(guò)程本項(xiàng)目確定

14、的加筋土擋土墻加固方案主要由三項(xiàng)常規(guī)技術(shù)錨噴、注漿和預(yù)應(yīng)力錨固構(gòu)成。這三項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)外巖土工程領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用，但應(yīng)用于加固加筋土擋土墻，在國(guó)內(nèi)外尚屬首次。由于加固對(duì)象的特殊性，所以，要達(dá)到設(shè)計(jì)要求，保證完美的加固效果。1、墻面錨噴網(wǎng)加固在擋土墻外墻面鋪設(shè)一層鋼筋網(wǎng)，主筋采用10鋼筋，網(wǎng)度為1000mm1000mm，輔筋采用6.5鋼筋，網(wǎng)度為150mm150mm。主筋的每個(gè)節(jié)點(diǎn)處，打一根連接錨桿。連接錨桿采用16螺紋鋼，錨固深度為500mm，并與主筋焊連。在整個(gè)外墻面噴射一層80mm厚的砼，標(biāo)號(hào)C25。圖9 墻面噴射鋼筋混凝土設(shè)計(jì)圖2、工程對(duì)策針對(duì)上述問(wèn)題，首先進(jìn)行了理論分析，基本弄清了出現(xiàn)

15、問(wèn)題的內(nèi)在原因，根據(jù)不同情況，設(shè)計(jì)了多項(xiàng)不同的試驗(yàn)，從根本上解決了這些問(wèn)題：（a）合理配比。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)噴射試驗(yàn)，確定了最適合于噴射對(duì)象的噴射材料配合比，即水泥:砂:石子:水:速凝劑=1:2:2:0.4:0.025（重量比）。(b)分層濕噴。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，單次噴層厚度不大于40mm，則噴層就不會(huì)脫離墻面。超過(guò)40mm，個(gè)別地段出現(xiàn)輕微離層的跡象。(c)局部增厚。在每根預(yù)應(yīng)力錨桿錨固墩周?chē)黾恿艘坏兰訌?qiáng)鋼筋網(wǎng)，參數(shù)與單層相同。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，在每個(gè)錨固墩周?chē)?m2范圍內(nèi)，噴層增至150mm（雙層鋼筋網(wǎng)），即可完全消除由于局部承載而引起的噴層裂紋現(xiàn)象。(d)分期養(yǎng)護(hù)。每次噴射完成后，即進(jìn)行一次養(yǎng)護(hù)（噴水），墻面

16、強(qiáng)度增至設(shè)計(jì)值的40%時(shí)，再進(jìn)行下一循環(huán)噴射和養(yǎng)護(hù)，直至達(dá)到要求的厚度再進(jìn)行最終養(yǎng)護(hù)。試驗(yàn)證明，分層噴射、分期養(yǎng)護(hù)，可徹底消除由于養(yǎng)護(hù)原因而帶來(lái)的噴層裂紋問(wèn)題。3 、其他常規(guī)工程措施（a）連接錨桿安裝采用7655型氣腿鑿巖機(jī)鉆孔，孔徑50mm，孔深500mm，鉆孔垂直于墻面。向鉆孔內(nèi)注入水泥砂漿。首先向孔內(nèi)插入注漿管至孔底，隨砂漿的注入緩慢地將注漿管拔出，保證砂漿注入飽滿。注完漿后，立即將連接錨桿插入，連接錨桿用16螺紋鋼預(yù)制，外露端帶彎鉤，以備與主筋交叉相連。（b）布設(shè)鋼筋網(wǎng)主筋的布設(shè)：按1000mm1000mm的網(wǎng)度編主鋼筋網(wǎng)，在鋼筋網(wǎng)的交叉點(diǎn)處及錨釘與鋼筋網(wǎng)接觸點(diǎn)采用焊連，焊接點(diǎn)位置與墻

17、面的距離為3050mm。在準(zhǔn)備布設(shè)預(yù)應(yīng)力錨桿的位置，預(yù)留孔位并采用塑料套管保護(hù)，以便于下一步預(yù)應(yīng)力錨桿的施工。輔筋的布設(shè)：按150mm150mm的網(wǎng)度編輔筋鋼筋網(wǎng)，在鋼筋網(wǎng)的交叉點(diǎn)及輔筋與主筋的交叉處，采用2鐵絲綁扎牢固，將輔筋鋼筋網(wǎng)與主筋固定在一起。在輔筋布置的同時(shí)，定點(diǎn)埋設(shè)控制噴射混凝土厚度的標(biāo)志，以確保混凝土噴射的厚度。在預(yù)留的預(yù)應(yīng)力錨桿鉆孔孔口周?chē)?，布設(shè)1.0m2的加強(qiáng)鋼筋網(wǎng)，兩層網(wǎng)間距為50mm。（c）噴射混凝土首先將光滑的墻面鑿毛，然后用高壓風(fēng)、水將墻面沖凈，以保證首次噴層與墻面的良好粘合。第一層噴射厚度40mm，噴頭與噴面垂直，間距為0.61.0m，第二次噴射砼在第一次噴射養(yǎng)護(hù)2

18、4小時(shí)后進(jìn)行，必須保證噴射厚度和表面平整。（d）養(yǎng)護(hù)每次噴射完成，噴層初凝后立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，當(dāng)最后一次噴射的混凝土終凝2小時(shí)后，進(jìn)行正常養(yǎng)護(hù)，每天至少噴水4次。養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般不得少于7天。每層噴完后第一次噴水養(yǎng)護(hù)時(shí)，采用低壓噴水，以防止沖壞噴射混凝土表面。在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中凡發(fā)現(xiàn)剝落、外鼓、裂紋、局部潮濕、色澤不均等不良現(xiàn)象，均及時(shí)分析原因、采取措施進(jìn)行修補(bǔ)，以防后患。坡間擋土墻失穩(wěn)的類型及原因分析所謂坡間擋土墻是指半填半挖段的路基擋土墻，一般位于自然邊坡的坡面上，它是所有擋土墻結(jié)構(gòu)形式中難度最大、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，也是最易失穩(wěn)的結(jié)構(gòu)形式。失穩(wěn)類型(a).單純失穩(wěn)所謂單純失穩(wěn)是指由于填方質(zhì)量不好，墻體支擋能力不夠，路面荷載過(guò)大而引起墻體本身的失穩(wěn)，常見(jiàn)的各類擋土墻失穩(wěn)大多屬于此類情況。(b).間接失穩(wěn)此類失穩(wěn)是指由于坡體滑移導(dǎo)致的墻體基礎(chǔ)外移，容易誘發(fā)整個(gè)墻體傾覆的嚴(yán)重事故