某橋重力式擋土墻傾斜原因及加固方案分析

王旭光

(沈陽(yáng)市市政工程設(shè)計(jì)研究院有限公司 沈陽(yáng)市 110015)

重力式擋土墻結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，取材方便，在工程中得到廣泛應(yīng)用，但重力式擋土墻在使用過程中也容易出現(xiàn)一些問題，比如擋墻開裂、外傾等在城市中極易引發(fā)安全隱患，因此對(duì)重力式擋土墻的檢測(cè)以及檢測(cè)后加固顯得尤為重要，通過工程實(shí)例，詳細(xì)論述檢測(cè)以及加固方案。

1 工程概況

沈陽(yáng)市某橋，建于1986年。該橋?yàn)樗膶恿⒔唬郝访鏋榈谝粚樱?層為兩座3跨簡(jiǎn)支鋼梁橋；第3層由中央環(huán)島以及8條匝道組成；4層為多跨連續(xù)梁橋。2010年，該橋三層匝道橋和四層高架橋引道擋土墻均出現(xiàn)不同程度的傾斜現(xiàn)象。2010年對(duì)部分擋墻做了改造處理，重力式擋土墻處理范圍如下：三層匝道橋北引道2個(gè)節(jié)段，每節(jié)段20m；四層高架橋南引道3個(gè)節(jié)段，每節(jié)段18m；四層高架橋北引道2個(gè)節(jié)段，每節(jié)段18m。在施工過程中，由于交通壓力大，甲方、監(jiān)理、設(shè)計(jì)、施工單位共同研究確定，僅對(duì)傾斜最嚴(yán)重的四層南引道東側(cè)擋土墻的2個(gè)節(jié)段和西側(cè)擋土墻的1個(gè)節(jié)段進(jìn)行拆除重建。本次主要針對(duì)未改建的三層8#匝道140m長(zhǎng)擋土墻進(jìn)行論述。擋土墻平面位置和結(jié)構(gòu)形式見圖1和圖2。

2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果

2.1 外觀檢測(cè)結(jié)果

(1)墻身裂縫

通過對(duì)8#引道擋土墻進(jìn)行外觀檢查發(fā)現(xiàn)，擋土墻墻身未見開裂現(xiàn)象，擋土墻外鑲面石灰縫無砂漿脫落現(xiàn)象出現(xiàn)。

圖1 擋土墻平面位置

圖2 現(xiàn)狀擋土墻結(jié)構(gòu)形式(單位：cm)

(2)墻面外鼓

外鑲面石表面平整度較好，未見外鼓現(xiàn)象，用錘敲擊墻體，發(fā)出的聲音較悶，無空餉聲，說明外鑲面石與漿砌塊石未分離脫殼。

(3)墻面潮濕度觀測(cè)

擋土墻上部外鑲面石灰縫較下部潮濕，說明上部墻后填料含水量較下部大，墻后填料排水不暢。

(4)伸縮縫錯(cuò)動(dòng)觀測(cè)

8#匝道擋土墻共設(shè)置3道伸縮縫，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中肉眼可見伸縮縫有相對(duì)錯(cuò)位，錯(cuò)位量最大約1cm左右。

(5)墻頂鋪裝

8#擋墻附近引道鋪裝開裂嚴(yán)重，開裂寬度最寬處約3cm，且鋪裝向下凹陷。

2.2 墻頂水平位移監(jiān)測(cè)結(jié)果

本公司自2010年在檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)8#匝道擋土墻發(fā)生傾斜開始，持續(xù)對(duì)該擋土墻進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見表1和圖3所示。由表1和圖3可知，自2010年以來，8#引道擋土墻傾斜狀況逐年增加且有加劇趨勢(shì)，傾斜差逐年增大，目前最大斜度1∶14，墻頂水平位移較2010年增加了12.7cm。

表1 8#匝道重力式擋土墻監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

圖3 8#匝道擋墻墻頂水平位移對(duì)比圖

2.3 擋墻檢測(cè)結(jié)論

根據(jù)外觀檢測(cè)結(jié)果和墻頂水平位移監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，8#擋土墻出現(xiàn)嚴(yán)重問題，擋墻處于危險(xiǎn)狀態(tài)，需要立即處理。

2.4 擋墻傾斜原因分析

擋墻建成距今已有30多年，隨著使用年限的增加，引道路面發(fā)生破損，引道路面的積水慢慢滲入墻后填土，在冬季時(shí)由于擋土墻未設(shè)置泄水孔，水體排不出去，導(dǎo)致土體出現(xiàn)凍脹情況，墻后填土膨脹導(dǎo)致?lián)鯄ο蛲獍l(fā)生位移，引道擋土墻因此出現(xiàn)傾斜情況。日積月累、擋墻傾斜量逐年增加。擋土墻傾斜以后會(huì)使路面的開裂情況加劇，從而出現(xiàn)惡性循環(huán)的情況。

3 維修加固方案

3.1 方案一：擋土墻部分保留，墻后打預(yù)制樁，土體進(jìn)行注漿加固

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置施工圍擋，圍擋高度不小于2.0m，將施工區(qū)域隔離。將原8#匝道分成兩部分，保留一排機(jī)動(dòng)車道，將保留的機(jī)動(dòng)車道與開挖部分之間采用鋼板樁加固，保證機(jī)動(dòng)車道一側(cè)土體穩(wěn)定。將外側(cè)車道部分挖開，拆除部分擋土墻。對(duì)原擋土墻墻后填土進(jìn)行注漿加固，保證墻后填土穩(wěn)定性。距路面頂部1.6m處設(shè)置現(xiàn)澆鋼筋混凝土板，板厚0.8m，板設(shè)置5%的橫坡，便于排水，并在板頂面做可靠防水層，并設(shè)置泄水孔。擋土墻墻后土回填，重新做防撞墻及匝道鋪裝。詳見圖4。

施工工藝：擋土墻墻后打支護(hù)樁→支護(hù)樁與擋土墻之間的填土進(jìn)行注漿加固處理→現(xiàn)狀擋土墻局部拆除→現(xiàn)澆混凝土板及部分擋土墻墻身，墻身內(nèi)預(yù)埋泄水孔，混凝土板上設(shè)置防水層→擋土墻后回填砂性土，局部重做引道路面，同時(shí)恢復(fù)照明、亮化及監(jiān)控等設(shè)施。

圖4 方案一擋墻改造示意圖(單位：cm)

3.1.1方案優(yōu)點(diǎn)

(1)打鋼板樁可在夜間進(jìn)行施工，白天施工時(shí)僅占部分機(jī)動(dòng)車道，對(duì)交通影響??；

(2)無需對(duì)現(xiàn)狀擋墻進(jìn)行大規(guī)模處理，僅對(duì)擋土墻墻頂以下1.6m范圍進(jìn)行拆除重建；

(3)增設(shè)鋼板樁后對(duì)墻后填土形成雙重防護(hù)；

(4)增設(shè)現(xiàn)澆混凝土板以后增加防撞墻的防撞能力，同時(shí)提高擋土墻的抗傾覆性；

(5)混凝土板上增設(shè)防水層后提高了擋土墻后的防水性能；

(6)墻身預(yù)埋泄水孔，增加擋土墻墻后土體的排水性能。

3.1.2方案缺點(diǎn)

(1)打支護(hù)樁時(shí)噪音大，對(duì)周圍環(huán)境有一定的影響；

(2)須打鋼板樁進(jìn)行加固土體，造價(jià)會(huì)有一定提高。

3.2 方案二：擋土墻不拆除重建，采用錨桿加固

經(jīng)過對(duì)擋墻外觀檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)墻身并未開裂，也無起鼓現(xiàn)象，但墻身傾斜度已遠(yuǎn)超規(guī)范要求，并且擋墻自身不具備排水功能，須立即對(duì)墻體進(jìn)行加固?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)置臨時(shí)施工圍擋，現(xiàn)場(chǎng)放樣進(jìn)行鉆孔，鉆孔直徑13cm，孔深超過錨桿長(zhǎng)度約50cm，清孔之后安放錨桿，并向孔內(nèi)注漿，注漿壓力0.5～1.0MPa。待養(yǎng)護(hù)后進(jìn)行錨固。在擋土墻墻身1m和2m處分別抽芯成孔，設(shè)置泄水孔，泄水孔直徑15cm，并用10cm直徑的塑料管做引流處理，塑料管與孔之間用細(xì)石混凝土填筑，保證密封性。詳見圖5。

施工工藝：搭設(shè)施工支架及平臺(tái)→測(cè)量錨孔位及傾角→錨桿鉆機(jī)就位→錨孔鉆進(jìn)→清洗錨孔→鋼筋配合下料制作→錨筋安裝→注漿管安裝→錨孔壓漿豎向兩段全部完成后進(jìn)行錨固。

3.2.1方案優(yōu)點(diǎn)

(1)白天不影響交通，占用空間較小，可以避免夜間施工。

(2)采用錨桿加固造價(jià)相對(duì)較低；

(3)錨桿加固施工速度快，工期較短。

3.2.2方案缺點(diǎn)

由于現(xiàn)狀8#引道擋土墻為漿砌塊石結(jié)構(gòu)，該種結(jié)構(gòu)在采用對(duì)拉錨桿加固時(shí)鉆孔施工比較困難，而且在過程中容易對(duì)擋土墻體造成破壞，施工的難度較大，破壞效果無法準(zhǔn)確估計(jì)，現(xiàn)狀擋土墻臺(tái)后為土體，錨固加固及錨固效果沒有巖體好，同時(shí)錨桿的防腐要求較高。

圖5 方案二擋墻改造示意圖

3.3 方案三：預(yù)制擋土墻無支護(hù)樁

在預(yù)制廠提前預(yù)制混凝土擋土墻部分，待預(yù)制擋墻滿足強(qiáng)度要求后，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)擋墻進(jìn)行開挖拆除，對(duì)基底夯實(shí)，安裝預(yù)制混凝土擋土墻，之后支模板，澆筑后澆帶，后澆帶混凝土強(qiáng)度不小于墻身混凝土強(qiáng)度。墻后分層回填，預(yù)埋泄水孔，重新澆筑防撞墻和引道鋪裝。詳見圖6。

施工工藝：現(xiàn)狀擋土墻拆除→預(yù)制混凝土墻身安裝→澆筑后澆帶→擋土墻后回填砂性土，局部重做防撞墻和引道路面，同時(shí)恢復(fù)照明、亮化及監(jiān)控等設(shè)施。

3.3.1方案的優(yōu)點(diǎn)

(1)新建擋土墻采用工廠預(yù)制，可以節(jié)省一定工期；

(2)處理徹底不存在安全隱患，施工的時(shí)間較短。

3.3.2方案缺點(diǎn)

施工時(shí)占用空間較大，施工時(shí)需要對(duì)交通進(jìn)行全封閉。

圖6 方案三擋墻改造示意圖(單位：cm)

3.4 三種方案相互比較

對(duì)以上三種加固方案，通過造價(jià)、工期、交通影響、是否完全解決擋墻傾斜等四個(gè)方面進(jìn)行比較，比較結(jié)果見表2。

表2 三種方案比較

4 結(jié)論

由于本橋位于交通要道，現(xiàn)場(chǎng)交通量較大，無法完全封閉交通，經(jīng)過綜合比較，推薦方案一為本次擋土墻維修加固方案，該方案現(xiàn)場(chǎng)占用空間小，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)交通影響相對(duì)較小，且加固效果明顯，可徹底解決擋土墻傾斜問題，但需要進(jìn)行夜間施工，會(huì)產(chǎn)生一定噪音。

5 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)橋梁重力式擋土墻的病害進(jìn)行檢測(cè)，通過檢測(cè)結(jié)果對(duì)擋墻病害的原因進(jìn)行分析，提出三種維修加固方案，為日后橋梁擋墻出現(xiàn)相似病害維修加固提供參考。