復雜地形條件下的加筋擋土墻設計

復雜地形條件下的加筋擋土墻設計

1復雜地形條件的擋土墻選擇和優(yōu)化設計支撐墻在設計車輪結構方面發(fā)揮著不可替代的作用。隨著應用的越來越廣泛,擋土墻結構形式也日新月異,包括重力式擋墻、衡重式擋墻、加筋土擋墻、懸臂式擋墻、扶臂式擋墻、錨桿擋墻、土釘墻、樁板墻、氣泡輕質土路堤等。如何針對復雜的地形地質條件,選擇合理有效的擋土墻形式地基和處理措施,做到安全、經濟、有效、合理是設計中的重點和難點。本文以粵湘高速公路博羅—深圳段SJ-2合同段為例,詳細介紹了在復雜的地形地質條件下,如何進行擋土墻類型的選擇和優(yōu)化設計。該合同段路線全長34.3km,地形地質條件復雜,約有6km路基位于斜陡坡地帶,同時部分路段穿過城鎮(zhèn),為了節(jié)約修建橋梁帶來的昂貴費用,沿線大量采用了擋土墻作為路基防護結構。擋土墻總長約3.1km,包括路肩墻、路堤墻與漿砌片石護腳等。2河流地貌污染區(qū)域分布沿線地層從石炭系到第四系均有廣泛分布,巖層以灰?guī)r、砂巖、泥巖等沉積巖組為主,第四系主要為沿現代河流谷地和湖泊分布的砂礫、砂、粉砂、黏土、淤泥、泥炭層以及沿坡地分布的殘坡積粉砂、黏土等。路線地貌包括中低山、丘陵、山塘水庫和河流谷地,其中以丘陵地區(qū)分布面積最大,面積約占46%。地勢總體上北高南低,公路中軸線多與山地、谷地斜交。3支撐墻設計3.1擋土墻高度設計對于填方路基,由于放坡受限、少占農田或者地面橫坡較陡需收縮坡腳以及減少土石方回填數量等原因,需要設置路肩墻。如果地面橫坡陡峻,一般采用衡重式路肩墻,以有效降低建在斜坡上擋土墻的高度,從而達到降低土石方回填和減少圬工數量的目的。衡重式擋土墻上下墻高之比為4∶6,上墻墻背俯斜,坡度采用1∶0.3;下墻墻背仰斜,坡度采用1∶0.25;面坡坡度1∶0.05,路堤墻可根據墻頂填土高度設置防滑凸榫,墻體厚度根據擋土高度來確定。由于本項目擋墻較高,最高9m,根據擋土墻的受力性能,考慮到便于施工質量的控制,墻體均采用C15片石混凝土砌筑,并采用換填碎石墊層以滿足基底地基容許承載力的要求。3.2加筋土擋土墻加筋擋土墻是一種具有一定柔性和變形適應能力的支擋結構,它與傳統(tǒng)的重力(衡重)式擋土墻以自重等因素抵抗墻后土壓力來保持自身穩(wěn)定不同,加筋擋土墻是通過筋帶和填土之間的摩擦作用,改善土體的變形條件和提高土體的工程性能,從而達到加固、穩(wěn)定土體的目的。同時,加筋擋土墻還具有以下優(yōu)點:墻面板垂直砌筑,節(jié)約用地;施工便利,造價低廉;造型美觀,便于綠化;柔性結構,對變形適應能力強,抗震性能優(yōu)良。K53+660～K53+715段為省道S359跨線橋橋改路段,左側填方邊坡高20.9m,直接放坡將侵入已有道路,并且坡腳距離已有北通道很近,不便于對所侵占道路進行改路,考慮到坡腳范圍地勢平坦,同時避免高大擋墻對視覺的沖擊,采用加筋土擋土墻收縮坡腳。本段路堤擋墻墻頂填土高度16m,結構采用階梯路堤式加筋陡坡結構,分階高度3m,臺階寬度1m?；A置于基巖上,現澆混凝土條形基礎,預制安裝鋼筋混凝土空心墻面塊體;加筋材料采用防老化高強土工格柵;填料就近采用開山土(碎石土),不可用高液限土。每個臺階頂利用空心墻面塊體進行綠化,種植藤蔓植物或灌木等。3.3lb匝道起點L形鋼筋混凝土擋土墻是懸臂式鋼筋混凝土擋土墻的一種變異形式,廣泛應用于市政與交通建設,其優(yōu)點為:基礎埋深淺,開挖基坑擾動小;可預制吊裝,施工便捷;墻體直立面坡,收縮坡腳效果顯著。LB匝道起點～LBK0+252.6為填方路基,由于該段路基左側放坡會侵占北通道行車道,而右側存在一條埋深約1m的地下水管,距離路肩最近僅2.5m,放坡將覆蓋既有地下管線,道路改線已不現實;若設置一般重力式(衡重式)擋墻,開挖基坑及墻后夯實過程亦難免破壞地下管線,因此該段填方路基兩側均采用L形鋼筋混凝土擋土墻。本段路肩擋土墻最大高度為4.6m,墻身采用C30鋼筋混凝土澆筑,墻背與面坡均為直立澆筑,基底為已建成北通道路基(見圖1),開挖表土后承載力滿足200kPa的要求,墻身高于3.0m可設置碎石土墊層以提高承載力。3.4樹體的片石護腳排榜樞紐立交G匝道從GK0+600開始并入已建成排榜樞紐立交A匝道,G匝道的建設即為A匝道路基路面右側的加寬擴建。為減小對重要管線的擾動破壞,該段路基加寬采用氣泡混合輕質土填筑,使用澆筑片石混凝土擋土墻支擋,并在墻腳砌筑漿砌片石護腳。氣泡輕質土的主要特性是容重遠小于一般的填土(通常為普通填土的1/3),強度和容重可在應用范圍內自由調節(jié),具有低滲透性和低透水性,施工便捷高效且可直立填筑;這些特性,決定了氣泡混合輕質土作為擴建路基,不僅可降低基底附加應力、減少總沉降、提高路堤穩(wěn)定性及降低新路基對舊路基的影響,同時直立填筑尚可節(jié)省大量用地。輕質土路堤凝結后能直立,因此作用于擋土墻上的土壓力幾乎可以忽略不計,擋土墻在此主要起抗傾覆的作用;漿砌片石護腳保證擋土墻墻趾埋深,主要起抗滑移的作用。本段路基先按照1∶0.75坡率開挖已有A匝道邊坡,澆筑片石混凝土擋土墻并砌筑漿砌片石護腳,待擋土墻墻身強度達到要求后,鋪設碎石墊層,然后澆筑輕質土路堤,最后進行輕質土頂板與路面拼接施工(見圖2)。3.5錨桿駁岸擋墻為保證已有B匝道路基穩(wěn)定與安全通暢運行,該段路基設計方案為開挖已有B匝道邊坡,開挖階段設置臨時支護,并澆筑挖方擋土墻,擋土墻基礎為原B匝道壓實路基,承載力滿足250kPa的要求。本路段按照土層編號順序以1∶0.2的坡率對B匝道路基邊坡進行開挖,第一層全路段一次性開挖,下部土體分層跳槽開挖,每開挖一層立即對開挖面進行錨桿防護并掛網噴漿,開挖到H匝道路面標高且錨桿注漿強度達到80%后,再進行擋墻基礎開挖并立即進行擋墻墻身施工。錨桿支護應按設計規(guī)定分層、分段開挖,做到隨時開挖,隨時支護,在上層作業(yè)面的錨桿砂漿強度達到要求以前,不得進行下一層土的開挖,嚴禁邊壁出現超挖或造成邊壁土體松動等破壞。同時要求在旱季施工,并且施工期間對已建B匝道施工側封閉半個車道,讓通行車輛臨時行駛遠離開挖側硬路肩。綜合本文所述,提出以上幾類擋墻的適用范圍:1)衡重式擋土墻適用范圍較廣,一般用于放坡受限制處,墻趾處橫坡不大于1∶2,墻高一般不大于10.0m,且對地基承載力要求較高,常須配合碎石墊層使用;2)加筋擋土墻是一種新型面板式擋土墻,造型美觀,適用于地勢平坦且對綠化景觀或抗震要求有較高要求的地區(qū),對地基承載力要求較高;3)L形鋼筋混凝土擋土墻是一種輕型擋土墻,坡面直立,對地基承載力要求相對較低,施工開挖少,適用于市政道路以及有重要管線埋置區(qū)域;4)輕質土路堤對減少沉降以及拼接差異沉降有顯著效果,常應用于橋頭路基填筑與道路加寬拼接;5)挖方路基擋土墻需考慮噴錨臨時支護,適用于無法繞避且需要對臨近重要構筑物進行邊坡開挖的區(qū)域,施工過程中