加筋土挡土墙加固设计方案应用研究

刁 万 民

(京哈高速公路拉林河(吉黑省界)至哈尔滨段改扩建工程项目办，黑龙江 哈尔滨 150001)

目前在我国公路建设的支档构造物中广泛应用加筋土挡土墙和重力挡土墙。加筋土挡土墙在工程建设中普遍广泛的应用。随着时间的推移由于多方面原因，挡土墙会产生不同程度的损坏和失稳等现象。

1 项目研究概况

哈尔滨绕城高速公路(G1001)瓦盆窑至秦家段于2004年10月竣工通车，有加筋土挡土墙18段，总长5 355 km，已维修加固3段，本次拟维修加固加筋土挡土墙设计桩号K41+800～K41+938段、K42+024～K42+401段、K42+920～K43+555段及哈伊高速互通A匝道AK0+000～AK0+258段、AK0+341～AK0+460段，维修加固全长1.527 km。原有加筋土挡土墙设计采用浆砌片石和水泥混凝土基础，基底采用40 cm天然砂砾换填；挡土墙面板采用C25水泥混凝土预制块；筋带采用CAT30020B型，从面板预留孔中穿过，折回另一端对齐铺设，最长筋带长15.5 m，最短筋带长7 m；挡土墙面板内侧设置100 cm砂砾防冻层；挡土墙墙顶采用现浇混凝土找齐，设置钢筋混凝土护轮带、铸铁泄水管。

2 加筋土挡土墙检测情况

2013年3月，完成了哈尔滨绕城高速公路(G1001)瓦盆窑至秦家段设计桩号K41+800～K42+401段、K42+920～K43+555段及哈伊高速互通A匝道AK0+000～AK0+460段等9段加筋土挡土墙的检测和技术状况评价工作，认为评价检测路段多处加筋土挡土墙的病害程度为严重级，并对评定为严重级的加筋土挡土墙提出重建或加固建议。2015年8月，对哈尔滨绕城高速公路(G1001)瓦盆窑至秦家段设计桩号K41+800～K42+401段、K42+920～K43+555段及哈伊高速互通A匝道AK0+000～AK0+460段等变形破损严重、拟维修加固的加筋土挡土墙的病害发展情况进行了复查，认为上述段落加筋土挡土墙现状与2013年3月检测结果相比，其外倾、鼓肚及沉陷等病害略有发展，但总体趋于稳定。

3 项目实施的必要性

哈尔滨绕城高速公路(G1001)是我省高速公路网的中心枢纽，通过多个互通区与辐射长春、吉林、牡丹江、佳木斯、绥化、黑河、大庆等多个方向的高速、一级公路连接，并衔接哈尔滨市多条城市主干道，实现了过境车辆不再进入哈尔滨市区，并改善了哈尔滨市松花江南北两岸道路交通不畅的状况，对促进我省经济发展，以及建立新型高效的物流系统起到了至关重要的作用。哈尔滨绕城高速公路(G1001)瓦盆窑至秦家段设计桩号K41+800～K41+938段、K42+024～K42+401段、K42+920～K43+555段及哈伊互通A匝道AK0+000～AK0+258段、AK0+341～AK0+460段加筋土挡土墙出现了墙体外倾、外鼓超标，沥青混凝土路面开裂等病害，经检测，该路段多处加筋土挡土墙的技术状况评价为严重级。该路段加筋土挡土墙的技术状态已影响了哈尔滨绕城高速公路(G1001)的使用功能，存在诱发严重交通安全事故的隐患,为使该段变形破损严重的加筋土挡土墙恢复其应有的功能，保证哈尔滨绕城高速公路(G1001)服务水平和行车安全，亟需对该段加筋土挡土墙进行维修。

4 维修加固工程方案

方案设计中提出该段加筋土挡土墙处的部分路面纵向裂缝宽度较大，裂缝经灌缝后有多处再次开裂；加筋土挡土墙整体沉降和外倾较严重，墙顶混凝土护栏错位严重；墙侧多处有较明显的外鼓现象，部分墙面板缝呈曲线状，个别墙底面板断裂；老机场路两侧桥台加筋土挡土墙出现明显的不均匀沉降，变形严重，两侧桥台变形且与盖梁发生挤压。

4.1 路基加筋土挡土墙加固方案

方案设计中推荐路基加筋土挡土墙采用对拉锚索+钢板竖梁的加固方案，即在原挡土墙基础顶面1 m高的位置至路面下2 m～2.5 m位置之间采用水平钻孔穿透整个路基宽度，钻孔孔径90 mm，采用跟管成孔即钻孔过程中即时穿橡胶管；然后采用预应力锚索对加筋土挡土墙两侧实施对拉锚索加固，预应力孔道的竖向间距为3 m，张拉锚固顺序为从下至上逐束张拉并灌注M30水泥砂浆；采用1 cm厚50 cm宽×h(墙高)钢板竖梁+1 cm厚30 cm×30 cm的钢板垫块提供锚索反力，钢板竖梁立于原加筋土挡土墙基础顶面，钢板竖梁顶与原挡土墙顶部混凝土现浇段顶部同高。将原加筋土挡土墙面板表面进行凿毛处理，并采用钢筋网及喷射10 cm厚C30水泥混凝土对挡土墙表面进行加固处理。底层钢筋网采用Φ16@100 cm×100 cm形式布置，并通过50 cm长的Φ16植筋固定于原挡土墙面板上，顶层钢筋网采用Φ12@15 cm×15 cm形式布置，并与底层钢筋网进行绑扎连接。钢筋网及钢板的高度在实际施工时，根据实际墙高进行调整。

4.2 桥台处加筋土挡土墙加固方案

方案设计中推荐桥台处加筋土挡土墙采用扶壁式挡土墙加固方案。具体加固方案如下：

1)K41+981.6处分离立交桥瓦盆窑侧、秦家侧的桥台前侧局部和左右两侧均新建钢筋混凝土立壁，立壁厚度均为40 cm，桥台前侧局部立壁高度5.8m，桥台左右两侧立壁高度至原挡土墙混凝土现浇段顶面(瓦盆窑侧立壁平均高度8.11 m，秦家侧立壁平均高度8.74 m)；桥台前侧局部和左右两侧均新建钢筋混凝土扶壁，桥台前侧扶壁高度5 m，桥台左右两侧扶壁高度6 m，扶壁厚度60 cm、顶宽50 cm、底宽230 cm，扶壁与桩基础通过承台相连接。因原桥台桥墩与前侧挡土墙之间的间距较小，该处难以实施扶壁式挡土墙方案，故本次设计采用Ⅰ14型工字钢对原挡土墙进行支护，工字钢接入两侧新建挡土墙钢筋混凝土扶壁内并与内部钢筋进行焊接固定，支护位置为原挡土墙面板接缝处，间距50 cm。瓦盆窑侧新建挡土墙上行侧长度18 m、下行侧长度4 m，秦家侧新建挡土墙上行侧长度4 m、下行侧长度18 m，采用对拉锚索加固。拆除桥台两侧挡土墙的上部，重新浇筑路基外围挡土墙，在道路纵向距离桥台6.45 m处设钢筋混凝土锚板，锚板通过Φ28钢筋分别与道路纵向、横向重新浇筑的路基外围挡土墙相连接，采用泡沫轻质混凝土回填至搭板下40 cm，现浇40 cm贫混凝土后重新浇筑搭板，在其上铺筑8 cm沥青混凝土面层。

2)K43+641.38处分离立交桥瓦盆窑侧的桥台前侧局部和左右两侧均新建钢筋混凝土立壁，立壁厚度均为40 cm，桥台前侧局部立壁高度6.8 m，桥台左右两侧立壁高度至原挡土墙混凝土现浇段顶面(立壁平均高度10.05 m)；桥台前侧局部和左右两侧均新建钢筋混凝土扶壁，桥台前侧扶壁高度6 m，扶壁厚度40 cm、顶宽50 cm、底宽230 cm，桥台左右两侧扶壁高度8 m，扶壁厚度60 cm、顶宽50 cm、底宽290 cm，扶壁与桩基础通过承台相连接。因原桥台桥墩与前侧挡土墙之间的间距较小，难以实施扶壁式挡土墙方案，故本次设计采用Ⅰ14型工字钢对原挡土墙进行支护，工字钢接入两侧新建挡土墙钢筋混凝土扶壁内并与其内部钢筋进行焊接固定，支护位置为原挡土墙面板接缝处，间距50 cm。瓦盆窑侧新建挡土墙上行侧长度9 m、下行侧长度4 m，采用对拉锚索加固。

3)哈伊互通AK0+299.59处分离立交桥哈伊公路侧、秦家侧的桥台前侧局部和左右两侧均新建钢筋混凝土立壁，立壁厚度均为40 cm，桥台前侧局部立壁高度9.3 m，桥台左右两侧立壁高度至原挡土墙混凝土现浇段顶面(立壁平均高度10.8 m)；桥台前侧局部和左右两侧均新建钢筋混凝土扶壁，桥台前侧、左右两侧扶壁高度均为8 m，扶壁厚度均为60 cm、顶宽均为50 cm、底宽均为290 cm，扶壁与桩基础通过承台相连接。因原桥台桥墩与前侧挡土墙之间的间距较小，难以实施扶壁式挡土墙方案，故本次设计采用Ⅰ14型工字钢对原挡土墙进行支护，工字钢接入两侧新建挡土墙钢筋混凝土扶壁内并与其内部钢筋进行焊接固定，支护位置为原挡土墙面板接缝处，间距50 cm。哈伊公路侧、秦家侧新建挡土墙上、下行侧长度均为4 m，采用对拉锚索加固。

5 结论

1)推荐采用的路基加筋土挡土墙维修加固工程方案在国内尚无施工案例，并根据加筋土挡土墙病害发展情况开展动态设计。2)方案设计中推荐采用的加筋土挡土墙维修加固工程方案可行,建议在下阶段工作中对路面开裂、墙体外倾、外鼓的路段进一步进行检查，实行动态设计，并应对路基填料松散、空洞处采取压浆等补强措施，加强基础沉降观测，制定防止基础不均匀沉降致使墙体失稳的控制方案。