黃塔桃高速公路狀元泉高擋墻開裂處理

都春苗 吳福忠

1 概述

黃山至塔嶺(皖贛界)和小賀至桃林(皖浙界)高速公路是國家高速公路網中北京至臺北高速公路和杭州至瑞麗高速公路的重要組成部分，也是安徽省高速公路網規劃“四縱八橫”公路主骨架中“縱二”重要路段，同時還是交通部典型示范工程。項目于2005年12月開工建設，2008年年底全線通車。

狀元泉高擋墻位于第七標段LK29+070～LK29+353右側，為衡重式路堤擋墻，A=8 m，擋墻最大高度15 m，最小高度9 m，基礎埋深2 m以上。該段原設計為外塔坑5號橋，跨徑為11 m×30 m，中心樁號為LK29+243。由于該標段棄方量較大，棄渣場征地難以協調，為充分利用廢方，減少占地，將外塔坑5號橋取消，變更為路基，充分利用隧道棄渣。

2 擋墻開裂情況

擋土墻全長283 m，地形為山凹處水田，地勢縱向起伏5 m～6 m(地面標高274 m～280 m)。墻身采用M7．5漿砌片石砌筑。其中LK29+070～LK27+150右側擋墻外側為民房，LK29+165～LK29+353右側外側為改溝，距離擋墻基礎較近。擋墻頂面采用植生袋分臺階防護，邊坡坡率1∶1．5，邊坡目前植被覆蓋情況良好。

經現場勘查，該段擋墻距離頂部2．5 m～4 m處出現一道橫向連貫的裂縫，裂縫寬3 mm～8 mm，沿漿砌片石勾縫發育。擋墻設置的泄水孔無水流痕跡。其中LK29+070～LK29+100處擋墻底部滲水，有壅鼓，擋墻沉降縫有錯臺現象，錯臺寬度1 cm～2 cm。擋墻上的填土邊坡未見裂縫，路面情況良好，無病害。擋墻開裂情況見圖1。

圖1 擋墻開裂情況

3 擋墻開裂原因分析

1)擋墻基礎地質條件。該段地層巖性為鉀長花崗巖，表層為第四系全新統殘坡積、沖洪積亞粘土和砂礫卵石層。根據原外塔坑5號橋地勘資料，墻基表層一般為碎石土，承載力較高，能達到500 kPa;局部為漂石，承載力為600 kPa，其下為強風化鉀長花崗巖，承載力達到950 kPa以上。

根據擋墻墻趾地質資料，擋墻基底承載力能滿足設計要求。

2)擋墻抗剪驗算。

a．驗算公式。根據JTG D61-2005公路圬工橋涵設計規范第4．0．13條:砌體構件或混凝土構件直接受剪式，按下式進行計算:

其中，γ0為結構重要性系數;vd為剪力設計值;A為受剪截面面積;fvd為砌體或混凝土抗剪強度設計值，M7．5砂漿直接抗剪強度設計值片石砌體為0．147 MPa;μf為摩擦系數，砌體沿砌體或混凝土滑動，潮濕面取0．60;Nk為與受剪截面垂直的壓力標準值。

b．安全系數驗算。選取上擋墻截面h1=5 m，b1=2．6 m進行驗算。

Nk=115．304 kN;vd=191．467 kN;A=4．35 m2;fvd=0．147 MPa。

代入上式內計算得到安全系數γ0=3．55，滿足規范要求。

通過計算，原設計擋墻結構尺寸滿足抗剪要求，說明擋墻開裂非截面尺寸過小原因。

3)原因分析。根據現場調查及計算分析，原設計擋墻尺寸及地質條件均能滿足擋墻穩定性驗算要求。由于該段路基填土高度較高，擋墻頂面尚有8 m高路堤，土體對擋墻存在一定的水平作用力，主要依靠擋墻片石之間的水泥砂漿的抗剪強度來抵消。根據裂縫形狀，擋墻應為發生剪切破壞，現狀擋墻自身的抗剪強度不足以抵抗土體主動土壓力的水平分力導致，而其破裂面會出現在擋墻截面相對較小的上擋墻。

圖2 鋼花管處理裂縫立面圖

由于擋土墻墻后主動土壓力的大小與路基填料的內摩擦角和粘聚力直接相關，而路基填料的內摩擦角和粘聚力與填料種類、壓實度等密切相關;擋墻自身的抗剪強度與石料、砂漿的飽和程度也密切相關。因此，分析擋墻破壞主要有兩方面原因:現有擋墻不符合設計要求，抗剪強度不滿足;由于路堤隨雨水的不斷滲入，泄水孔功能有所喪失，填料內摩擦角減小，土體容重增大，主動土壓力增加所導致。

圖3 鋼花管處理裂縫平面圖

圖4 路肩墻斷面示意圖

4 處理方案

對于擋墻上部出現橫向裂縫，下部未見病害的段落，采用自進式鋼花管進行加固處理。鋼花管自墻頂面中間，豎直向下鉆入墻體內部，深度應低于最低裂縫位置以下不小于1 m，單排布設，縱向布置間距1．0 m。鋼花管打入后注漿。水泥砂漿粘結劑采用425號以上新鮮硅酸鹽水泥，砂徑不大于2．5 mm。施工時，當每孔注漿量達到設計注漿量時，可以結束注漿，水泥漿參數可根據現場注漿效果進行調整。鋼花管處理裂縫示意圖見圖2，圖3。

LK29+238～LK29+274段擋墻發生壅鼓，該段擋墻外側距離泄洪渠較大，且發生位置距離地面較低。因此該段采用在擋墻外側垂直于路線方向增設扶壁墻進行加固，以增強原有擋墻的抗滑移、抗傾覆能力，防止擋墻壅鼓繼續發育，造成擋墻損壞。路肩墻斷面示意圖見圖4。扶壁式擋墻采用C20片石混凝土整體現澆。

［1］ 李勇泉．博深高速公路擋土墻設計［J］．山西建筑，2010，36(14):262-263．