桥台前坡挡墙化改造关键技术

朱均悦 朱登元

(1.山东省临沂第一中学，山东 临沂 276005； 2.临沂大学土木工程与建筑学院，山东 临沂 276005)



桥台前坡挡墙化改造关键技术

朱均悦1朱登元2*

(1.山东省临沂第一中学，山东 临沂 276005； 2.临沂大学土木工程与建筑学院，山东 临沂 276005)

介绍了柱式桥台前坡挡墙化改造的关键技术，并结合工程实例，阐述了台后土体劈裂注浆加固、台前土体分段分层开挖、锚拉式挡土墙逆作法的施工流程，指出桥台前坡挡墙化改造能够拓宽被交路路面宽度，具有施工过程不中断交通并保证桥台填土稳定性的优点。

挡土墙,边坡,劈裂注浆,逆作法

1 概述

由于环境条件与建设成本方面的原因，有些公路服务能力不足，导致公路的改扩建、出入口增设工程增多。在改建过程中，公路宽度不足通常是制约路面拓宽的因素之一。早期建设的公路桥梁为节约建设成本而大量采用柱式桥台，在被交路的改造时，可以利用桥梁柱式桥台锥坡改造为被交路面增加通行空间的可能，挖除台前填土，改造为桥台挡墙，改建方案如图1所示。

柱式桥台是在路基填筑至桥台中期标高后进行钻孔灌注桩、设置台帽，或者钻孔灌注桩接立柱，然后进行桥台填土、浇筑台帽而形成的。它的优点是以桥台填土为台帽浇筑作业平台，没有了搭设支架、台背填筑等工序，造价相对较低；缺点是可能由于地基土的固结沉降而产生柱身负摩阻力，此外还存在因台前填土而增设桥梁孔数的问题。公路的改扩建可以利用台前填土挡墙化改造达到增加桥下净空的目的，但在实施过程中，由于台前填土、锥坡挖除和基坑开挖，桥台处的填土外露面垂直，坡度大、边坡高，在路基与路面结构自重以及行车荷载的作用下，失稳破坏从而造成安全事故的危险性较高[1]。

针对保证柱式桥台前坡挡墙化改造过程中边坡稳定性问题，施工前对台后土体进行劈裂注浆加固，施工过程中对台前边坡土体水平分段、竖向分层开挖，并采用了锚杆式挡土墙施工自上而下逆作法施工技术。实践表明，台后土体注浆加固提高了土的抗剪强度，台前土体分段分层开挖利用了“土拱”效应[2]，锚拉式挡土墙的逆作法施工及时对开挖面提供了支撑。这些关键技术的采用使施工全过程没有中断桥上交通，保证了桥台填土的稳定性，并为此类工程设计、施工提供了可以借鉴的依据。

2 桥台前坡挡墙化改造

2.1 工程简介

被交路改造项目位于G1511高速公路K100+462分离立交桥3号台，上跨高速公路已建成通车10余年。桥型结构为3×16 m先张预应力空心板桥，钻孔灌注桩基，柱式桥台，锥形坡，填土高度8 m。因下穿被交路拓宽改建，原有桥下通行宽度不足，需要进行桥台前坡的挡墙化改造，增加路面宽度。

2.2 台后土体劈裂注浆加固

为保证施工过程中桥台前坡的稳定安全系数始终大于施工前，从而确保高速公路的通行安全，需要对台后土体进行袖阀管劈裂注浆加固以增加土体的抗剪强度。劈裂注浆作业的主要设备有：钻孔机、压浆泵、管路系统和制浆机具、注浆管及花管等[3]。采用的浆液材料为42.5硅酸盐水泥(掺加粉煤灰4∶1)，水灰比大致在0.45～0.55之间[4]。施工工艺框图如图2所示。

劈裂注浆加固土体的范围直接影响桥台填土的稳定性，本工程在台后6 m的范围内布置了间距2 m×1.5 m的注浆孔，劈裂层间距1 m、钻孔深度10 m，进入原地基2 m。注浆孔位布置如图3所示。

注浆加固效果以现场剖面结合注浆压力、注浆量以及路基边坡可见出浆为主要依据。现场试验发现，灌浆的压力维持在0.5 MPa～1.5 MPa时，大约在2.5 m～10.0 m范围内都可出现凝聚物。灌浆的压力通常维持在1.2 MPa～1.5 MPa，注浆压力稳定30 min后即可注浆完成。

2.3 分段分层开挖台前土体

通过初步设计6节段挡土墙和3层锚杆的实例工程，验证了竖向分层、水平分段的挖除支护方案。边坡及基坑在水平横向分6节段进行开挖，按Ⅰ阶段,Ⅱ阶段两个阶段间隔跳槽开挖；竖直方向自上至下分为4级开挖。支护方案主要为保证挖除施工过程当中桥台土的稳定、锚杆钻孔机安放与钻进的方便。台前土体分阶段开挖方案如表1所示。

表1 台前边坡及基坑挖除支护方案

2.4 逆作法施工锚拉式挡墙

实例工程中的锚拉式挡墙长46.94 m，分成6个节段开挖。使用了CIC29/15中空自进式锚杆，锚固段长度为10 m，自由段长度为5 m，锚固进入土体的入射角为15°，施工孔径100 mm，水平间距800 mm；通过锚杆孔内压入M50水泥浆使锚固段与土体锚固；在竖直向锚杆设3层，自上至下间距为2.2 m/1.8 m/1.45 m。锚拉式挡土墙混凝土板为双层钢筋网C30混凝土，厚度为500 mm，墙端的锚杆通过混凝土与锚杆间的粘结锚固。锚拉式挡墙施工过程与普通挡墙不同，普通挡墙是先挡墙后分层填筑墙后土体，

而锚拉式挡墙则是先节段挖除边坡土体，后相应节段挡墙施工，再挖除相邻边坡支撑土体的过程。

详细施工过程如图4所示。

在竖向分级挖除桥台前坡土体，安置锚杆后模筑钢筋混凝土挡墙。随着墙身混凝土强度的增长形成墙后土压力和锚杆拉力。施工过程中为保证墙后土体的稳定，采用竖向分级结合水平跳槽节段开挖，由于施工过程的阶段性与土体性质的复杂性，墙后土压力、墙身及锚杆拉力大小、分布与普通挡墙显著不同[5]。

3 竣工检测

工程实例G1511公路临沂段某立交桥柱式桥台改建施工过程中，采用首先注浆加固台后土体、然后分段分级挖除台前土体，设置了锚拉式挡墙的方案，完工后的效果如图5所示。锚拉式挡土墙墙身混凝土没有裂纹、墙节段之间无差异沉降、墙壁光滑竖直；墙后土体无明显沉降、无开裂；墙顶与台帽侧壁之间的间隙距离无变化；桥头差异沉降没有发展，通车后运营状态良好。

4 结语

经现场验证，在柱式桥台前坡挡墙化改造过程中，采用了对台后土体注浆加固提高其抗剪强度、对台前土体分段分层开挖并及时进行锚拉式挡墙支护的关键技术，保证了桥台填土在施工及运营过程中的稳定性，拓宽了桥下路面通行空间，避免了桥梁拆除重建，节约了工程造价。

[1] 朱登元,姚占勇,葛守仁.柱式桥台前坡改造数值分析与现场检测[J].山东大学学报(工学版),2015,45(3):86-94.

[2] 王 梅,李镜培.考虑土拱效应的刚性挡墙主动土压力计算方法[J].岩土工程学报,2013(5):865.

[3] 尹振宇.塑料插板+袖阀管劈裂注浆加固技术在淤泥质土层中的应用[J].建筑技术,2014(9):46-48.

[4] 朱登元,管延华,刘惠忠.袖阀管劈裂注浆加固粉土路基实验研究[J].岩土工程学报,2012(8):1425-1431.

[5] 张宏博,解全一,岳红亚.预应力悬锚式挡土墙受力特性[J].山东大学学报(工学版),2016(5):95-101.

Key technologies of transformation from buried abutment slope to retaining wall

Zhu Junyue1Zhu Dengyuan2*

(1.LinyiNo.1HighSchoolofShandongProvince,Linyi276005,China;2.SchoolofCivilEngineeringandArchitecture,LinyiUniversity,Linyi276005,China)

The key technologies of transformation from buried abutment slope to retaining wall are introduced. Based on the engineering example, the soil splitting grouting reinforcement behind bridge abutment, the soil excavation in stages before bridge abutment, the reverse construction method of anchor retaining wall are described. It is pointed out that the transformation from buried abutment slope to retaining wall can broaden the width of the road surface at interchanges, and has the advantage of not interrupting the traffic and ensuring the stability of the bridge abutment.

retaining wall, slope, splitting grouting, reverse construction method

1009-6825(2017)10-0171-02

2017-01-23

朱均悦(1999- )，女，高中生

朱登元(1971- )，男，博士,教授

U415.6

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