(承德市交通运输局,河北 承德 067000)
在传统的路基工程支挡结构中,重力式挡土墙的应用十分广泛。重力式挡土墙是利用挡墙的重力来保证自身稳定性,其施工速度快,工艺简单,对基础施工的要求相对较低,但其由于圬工体积大,因此不能充分发挥挡墙材料的强度性能,同时在公路建设中的投资占比较大。而轻型挡土墙自身重力相对较小,对地基承载能力要求较低,能够大量减少路基支挡工程的用地面积,少量不均匀沉降不会对路基边坡稳定性产生影响,不仅造型美观,且至少可减少挡墙施工投资的1/5。
本文依托实际工程,采用一种轻型悬锚式挡土墙对路基进行支挡与防护,介绍悬锚式挡土墙的工作原理与施工工艺,同时,在试验路段施工养护完成后检测挡墙质量,从而分析悬锚式挡土墙在路基施工中的实际应用效果。
悬锚式挡土墙是将锚定板技术应用到悬臂式挡土墙上,从而组合成为一种轻型复合式支挡构造物,其中包括钢筋混凝土墙身、底板、锚定板、拉杆及填料。
悬锚式挡土墙结构中的悬臂式挡土墙结构,是利用墙的自重以及墙底板上填料产生的重力来保证支挡结构抗滑和抗倾覆,因此对地基承载力条件要求较低。在悬臂式挡土墙的基础上,采用锚定板技术为其设置锚定板和拉杆,利用锚定板的约束作用来减少悬臂挡墙根部的扭矩,同时还可以增加挡墙的设计高度,使悬臂式挡土墙结构与锚定板结构的组合形成一个整体系统,因此大大增加了挡墙的稳固性与抗震性。
由悬臂式挡土墙和锚定板两种结构组成的悬锚式挡土墙主要有以下几种特点:
1.锚定板分担了填料对悬锚式挡土墙墙身的压力,避免了墙身根部弯矩过于密集,导致结构失稳。
2.采用锚定板技术后,锚定板和填料将形成一个系统,在填料重力作用下,整个结构处于稳定的状态。
3.填料对锚定板作用,锚定板上的被动土压力通过杆的连接传递至挡土墙身,使其具有一定的抗拔性能,因此悬锚式挡土墙施工时,对填料没有特殊要求。
4.锚顶板技术与悬臂式挡土墙的结合,大大减少了挡土墙的截面面积,对于缺乏石料资源地区具有积极意义。
5.锚定板技术克服了悬臂式挡土墙身限制高度的缺点,可以有效提高挡土墙身的高度。
6.悬锚式挡土墙属于新型支挡物结构,占地面积小,周围环境可以得到美化。
某试验路段全长2.5km,起讫桩号为K2+100~K4+600,路面宽度为6m,路堤为半填半挖路堤,坡地上植被稀疏,土质为黄土。由于平台高差较大,边坡坡度较陡,为保障顺利施工,需要设置支挡构造物。通过调查路段实际状况及分析边坡稳定性,现决定采用悬锚式挡土墙技术加固处理路基。
悬锚式挡土墙的施工环节较多,施工工艺是确保路基工程质量的关键因素,因此在悬锚式挡土墙施工前,应该确定工程实施程序与工艺。
1.施工准备
施工前,要清理路基场地、施工场地,确保现场施工条件满足规范要求,同时要对施工中可能出现的问题提前做好应对准备。
2.基坑开挖
本试验路段的路堤主要为黄土,在修筑悬锚式挡土墙前,应将表面黄土挖至离挡土墙设计高度3m的位置,清理基坑后,用石灰稳定土填入基坑至挡土墙的设计高度,再用压实设备分层碾压直至符合施工规范的要求。
3.钢筋绑扎与模板制作
先利用机械和人工,将强度和刚度满足规范要求的钢筋进行冷加工成型,然后将骨架钢筋放在正确的位置,采用焊接和绑扎技术安装成整体,安装钢筋时,需将整个钢筋网的偏差控制在规范允许范围内。钢筋绑扎完成后,再安装具有一定强度的钢模板,并且保证整个挡土墙体接缝较少,表面比较光滑。
4.挡土墙浇筑
采用C30强度的硅酸盐水泥混凝土,浇筑悬锚式挡土墙墙身,同时,保证混凝土的拌和时间、和易性以及运输时间符合规范要求,混凝土达到一定强度后,及时拆除模板和支架。
5.锚杆、锚定板预制与安装
至少要采用二级钢筋锚杆,并满足一定的焊接强度,同时要对锚杆进行防锈处理。锚定板采用半干硬性混凝土在工厂预制完成后,运至工地进行安装。在安装锚杆和锚定板前,要检测其质量,达到要求后方可预埋在指定位置。
6.填料压实
采用砂类土填充路基,从基底向上要逐层、均匀摊铺压实,以确保达到施工质量要求。
试验路段施工结束后,检测挡土墙的墙背土压力、基底压应力以及挡土墙的沉降量。
1.墙背土压力检测
施工时,将土压力检测装置埋入相应的检测位置后,通过读取、处理数据得到墙背土压力检测结果,如表1所示。
表1.墙背土压力检测数据
从墙背土压力检测数据可以看出,土压力值随检测高度的增加,呈逐渐递减趋势,墙身根部的土压力符合41.6kPa,当检测高度大于3m时,墙背土压力值均在9kPa左右,满足设计值。
2.基底压应力检测
利用应力检测装置得出悬锚式挡土墙基底压应力结果,如表2所示。
表2.基底压应力检测数据
悬锚式挡土墙-0.5m位置的基底压应力只有152.1kPa,而在0.5m位置的压应力小于100kPa,基本能够保证挡土墙的稳固性。
3.沉降监测
施工结束后,监测记录挡土墙沉降数据,通过3个月的监测得出挡土墙的累计沉降量,如表3所示。
表3.路面沉降量检测结果
如上表所示,挡土墙施工完成后,最大累计沉降仅为15mm,最小沉降量为5mm,挡土墙沉降速度缓慢并趋于稳定。
本文介绍了悬锚式挡土墙工作原理、技术特点及具体应用方法。并依托实际工程,在试验路段采用悬锚式挡土墙加固路基,介绍了悬锚式挡土墙施工工艺,在施工结束后,检测挡土墙的墙背土压力、基底压应力以及沉降量,并评价其使用效果。研究结果表明,轻型悬锚式挡土墙对路基加固效果较好,施工方法简单,适合用于缺乏石料资源、地基承载力较弱的地区。