橋臺前坡擋墻化改造關鍵技術

朱均悅 朱登元

(1.山東省臨沂第一中學，山東 臨沂 276005； 2.臨沂大學土木工程與建筑學院，山東 臨沂 276005)

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橋臺前坡擋墻化改造關鍵技術

朱均悅1朱登元2*

(1.山東省臨沂第一中學，山東 臨沂 276005； 2.臨沂大學土木工程與建筑學院，山東 臨沂 276005)

介紹了柱式橋臺前坡擋墻化改造的關鍵技術，并結合工程實例，闡述了臺后土體劈裂注漿加固、臺前土體分段分層開挖、錨拉式擋土墻逆作法的施工流程，指出橋臺前坡擋墻化改造能夠拓寬被交路路面寬度，具有施工過程不中斷交通并保證橋臺填土穩定性的優點。

擋土墻,邊坡,劈裂注漿,逆作法

1 概述

由于環境條件與建設成本方面的原因，有些公路服務能力不足，導致公路的改擴建、出入口增設工程增多。在改建過程中，公路寬度不足通常是制約路面拓寬的因素之一。早期建設的公路橋梁為節約建設成本而大量采用柱式橋臺，在被交路的改造時，可以利用橋梁柱式橋臺錐坡改造為被交路面增加通行空間的可能，挖除臺前填土，改造為橋臺擋墻，改建方案如圖1所示。

柱式橋臺是在路基填筑至橋臺中期標高后進行鉆孔灌注樁、設置臺帽，或者鉆孔灌注樁接立柱，然后進行橋臺填土、澆筑臺帽而形成的。它的優點是以橋臺填土為臺帽澆筑作業平臺，沒有了搭設支架、臺背填筑等工序，造價相對較低；缺點是可能由于地基土的固結沉降而產生柱身負摩阻力，此外還存在因臺前填土而增設橋梁孔數的問題。公路的改擴建可以利用臺前填土擋墻化改造達到增加橋下凈空的目的，但在實施過程中，由于臺前填土、錐坡挖除和基坑開挖，橋臺處的填土外露面垂直，坡度大、邊坡高，在路基與路面結構自重以及行車荷載的作用下，失穩破壞從而造成安全事故的危險性較高[1]。

針對保證柱式橋臺前坡擋墻化改造過程中邊坡穩定性問題，施工前對臺后土體進行劈裂注漿加固，施工過程中對臺前邊坡土體水平分段、豎向分層開挖，并采用了錨桿式擋土墻施工自上而下逆作法施工技術。實踐表明，臺后土體注漿加固提高了土的抗剪強度，臺前土體分段分層開挖利用了“土拱”效應[2]，錨拉式擋土墻的逆作法施工及時對開挖面提供了支撐。這些關鍵技術的采用使施工全過程沒有中斷橋上交通，保證了橋臺填土的穩定性，并為此類工程設計、施工提供了可以借鑒的依據。

2 橋臺前坡擋墻化改造

2.1 工程簡介

被交路改造項目位于G1511高速公路K100+462分離立交橋3號臺，上跨高速公路已建成通車10余年。橋型結構為3×16 m先張預應力空心板橋，鉆孔灌注樁基，柱式橋臺，錐形坡，填土高度8 m。因下穿被交路拓寬改建，原有橋下通行寬度不足，需要進行橋臺前坡的擋墻化改造，增加路面寬度。

2.2 臺后土體劈裂注漿加固

為保證施工過程中橋臺前坡的穩定安全系數始終大于施工前，從而確保高速公路的通行安全，需要對臺后土體進行袖閥管劈裂注漿加固以增加土體的抗剪強度。劈裂注漿作業的主要設備有：鉆孔機、壓漿泵、管路系統和制漿機具、注漿管及花管等[3]。采用的漿液材料為42.5硅酸鹽水泥(摻加粉煤灰4∶1)，水灰比大致在0.45～0.55之間[4]。施工工藝框圖如圖2所示。

劈裂注漿加固土體的范圍直接影響橋臺填土的穩定性，本工程在臺后6 m的范圍內布置了間距2 m×1.5 m的注漿孔，劈裂層間距1 m、鉆孔深度10 m，進入原地基2 m。注漿孔位布置如圖3所示。

注漿加固效果以現場剖面結合注漿壓力、注漿量以及路基邊坡可見出漿為主要依據。現場試驗發現，灌漿的壓力維持在0.5 MPa～1.5 MPa時，大約在2.5 m～10.0 m范圍內都可出現凝聚物。灌漿的壓力通常維持在1.2 MPa～1.5 MPa，注漿壓力穩定30 min后即可注漿完成。

2.3 分段分層開挖臺前土體

通過初步設計6節段擋土墻和3層錨桿的實例工程，驗證了豎向分層、水平分段的挖除支護方案。邊坡及基坑在水平橫向分6節段進行開挖，按Ⅰ階段,Ⅱ階段兩個階段間隔跳槽開挖；豎直方向自上至下分為4級開挖。支護方案主要為保證挖除施工過程當中橋臺土的穩定、錨桿鉆孔機安放與鉆進的方便。臺前土體分階段開挖方案如表1所示。

表1 臺前邊坡及基坑挖除支護方案

2.4 逆作法施工錨拉式擋墻

實例工程中的錨拉式擋墻長46.94 m，分成6個節段開挖。使用了CIC29/15中空自進式錨桿，錨固段長度為10 m，自由段長度為5 m，錨固進入土體的入射角為15°，施工孔徑100 mm，水平間距800 mm；通過錨桿孔內壓入M50水泥漿使錨固段與土體錨固；在豎直向錨桿設3層，自上至下間距為2.2 m/1.8 m/1.45 m。錨拉式擋土墻混凝土板為雙層鋼筋網C30混凝土，厚度為500 mm，墻端的錨桿通過混凝土與錨桿間的粘結錨固。錨拉式擋墻施工過程與普通擋墻不同，普通擋墻是先擋墻后分層填筑墻后土體，

而錨拉式擋墻則是先節段挖除邊坡土體，后相應節段擋墻施工，再挖除相鄰邊坡支撐土體的過程。

詳細施工過程如圖4所示。

在豎向分級挖除橋臺前坡土體，安置錨桿后模筑鋼筋混凝土擋墻。隨著墻身混凝土強度的增長形成墻后土壓力和錨桿拉力。施工過程中為保證墻后土體的穩定，采用豎向分級結合水平跳槽節段開挖，由于施工過程的階段性與土體性質的復雜性，墻后土壓力、墻身及錨桿拉力大小、分布與普通擋墻顯著不同[5]。

3 竣工檢測

工程實例G1511公路臨沂段某立交橋柱式橋臺改建施工過程中，采用首先注漿加固臺后土體、然后分段分級挖除臺前土體，設置了錨拉式擋墻的方案，完工后的效果如圖5所示。錨拉式擋土墻墻身混凝土沒有裂紋、墻節段之間無差異沉降、墻壁光滑豎直；墻后土體無明顯沉降、無開裂；墻頂與臺帽側壁之間的間隙距離無變化；橋頭差異沉降沒有發展，通車后運營狀態良好。

4 結語

經現場驗證，在柱式橋臺前坡擋墻化改造過程中，采用了對臺后土體注漿加固提高其抗剪強度、對臺前土體分段分層開挖并及時進行錨拉式擋墻支護的關鍵技術，保證了橋臺填土在施工及運營過程中的穩定性，拓寬了橋下路面通行空間，避免了橋梁拆除重建，節約了工程造價。

[1] 朱登元,姚占勇,葛守仁.柱式橋臺前坡改造數值分析與現場檢測[J].山東大學學報(工學版),2015,45(3):86-94.

[2] 王 梅,李鏡培.考慮土拱效應的剛性擋墻主動土壓力計算方法[J].巖土工程學報,2013(5):865.

[3] 尹振宇.塑料插板+袖閥管劈裂注漿加固技術在淤泥質土層中的應用[J].建筑技術,2014(9):46-48.

[4] 朱登元,管延華,劉惠忠.袖閥管劈裂注漿加固粉土路基實驗研究[J].巖土工程學報,2012(8):1425-1431.

[5] 張宏博,解全一,岳紅亞.預應力懸錨式擋土墻受力特性[J].山東大學學報(工學版),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

朱均悅(1999- )，女，高中生

朱登元(1971- )，男，博士,教授

U415.6

A