公路老擋墻加固利用新方法

浙江交工QC成果資料公路老擋墻加固利用新方法浙江省交通工程建設(shè)集團第三交通工程有限公司浙江交工三公司麗水330國道改建工程QC小組發(fā)布人：陶萬濤二O一四年十二月（四）提出方案實施需解決的問題：安裝錨桿注漿管錨桿參數(shù)計算注漿設(shè)計數(shù)據(jù)收集元器件預(yù)埋施加錨桿預(yù)緊力回填澆筑異型擋墻異型擋墻配箭計算數(shù)據(jù)整理分析穩(wěn)定性分析安裝錨桿注漿管錨桿參數(shù)計算注漿設(shè)計數(shù)據(jù)收集元器件預(yù)埋施加錨桿預(yù)緊力回填澆筑異型擋墻異型擋墻配箭計算數(shù)據(jù)整理分析穩(wěn)定性分析繪圖：鄭杜飚繪圖日期：2014年4月10日六、制訂對策表根據(jù)明確的要求，小組成員制訂了對策措施，見下表：表4對策措施表序號方案要素對策目標措施地點完成時間負責(zé)人1穩(wěn)定性分析對土壓力及加固后擋墻穩(wěn)定性進行全面分析滿足設(shè)計要求確定合理分析計算方法，計算準確辦公室2014.3.12宣偉立、陳高2異形擋墻配筋計算對立板、上墻底板合理配筋滿足設(shè)計要求確定合理配筋方式，配筋計算準確辦公室2014.3.12宣偉立、陳高3錨桿參數(shù)計算、注漿設(shè)計依據(jù)現(xiàn)場情況合理設(shè)計錨桿布置及注漿方案滿足設(shè)計要求應(yīng)用數(shù)值分析對錨注異形擋墻加固效果進行分析辦公室2014.3.12宣偉立、鄭杜飚

4安裝錨桿、注漿管按照設(shè)計長度埋設(shè)錨桿、注漿管確保安裝精度對打孔位置精確放樣現(xiàn)場2014.4.10鄭杜飚、馬洪5澆筑異形擋墻按設(shè)計圖紙扎鋼筋、立模板、澆筑擋墻擋墻位置、尺寸符合設(shè)計要求對各工序派專人旁站、監(jiān)測現(xiàn)場2014.4.22馬洪、盧凱6施加錨桿預(yù)緊力、回填、注漿按施工計劃進行施加錨桿預(yù)緊力、墻背回填、注漿等工序各項指標達到要求對關(guān)鍵工序給予重視，請專家到現(xiàn)場指導(dǎo)施工現(xiàn)場2014.5.16陳高、龔清富7元器件預(yù)埋按照設(shè)計圖紙埋設(shè)元器件元器件埋設(shè)準確要求技術(shù)員對元器件埋設(shè)為位置精確放樣現(xiàn)場2014.4.20陶萬濤、馬洪8收集數(shù)據(jù)采用特定儀器采集數(shù)據(jù)收集到足夠數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)前，確定儀器測定準確現(xiàn)場2014.6.04陳高、盧凱9數(shù)據(jù)整理分析對收集的數(shù)據(jù)加以整理分析數(shù)據(jù)分析結(jié)果可反映擋墻穩(wěn)定采用多種軟件進行數(shù)值分析辦公室2014.6.20制表：陶萬濤制表日期：2014年4月14日七、按對策表實施實施一：穩(wěn)定性分析擋土墻開挖表明，老擋墻墻后填土為砂礫質(zhì)填料，可取土體等效內(nèi)摩擦角①二35o,容重"20kN/m3,混凝土容重y=24kN/m3,新?lián)鯄ξ挥诶细善銎瘬鯄敽蛢A斜的c墻面上，取基底摩擦系數(shù)R=0.6。依《公路路基設(shè)計規(guī)范》(JTGD30-2004),取結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)y=1.05,y=1.2,y=1.4,y=1.10,y=1.2,考慮到330國道的重車0GQ1Q3Q5較多，取車輛荷載附加荷載強度q=15kN/m2。當通過注漿將老干砌片石擋墻凝固成漿砌片石擋墻后，新老擋墻將共同發(fā)揮支擋作用，可以將新老擋墻看作為一座折線型墻背的重力式擋土墻，建立如圖7-1所示的穩(wěn)定性分析模型。以水平承臺為界將擋墻分為上下兩部分，上墻土壓力按第二破裂面理論計算，下墻的土壓力按延長墻背法計算：先將老擋墻墻背向上延伸交于路面，獲得一假想墻背，再采用庫倫土壓力理論計算。按《公路路基設(shè)計規(guī)范》(JTGD30-2004)要求，分別驗算加固利用后擋土墻的抗滑移、抗傾覆、地基承載力和整體穩(wěn)定性，驗算結(jié)果見表7-1。p=15kN圖7-1擋土墻的土壓力計算模型表7-1穩(wěn)定性驗算結(jié)果項目計算值規(guī)范要求值是否符合要求1抗傾覆穩(wěn)定性2.825三1.3符合2抗滑移穩(wěn)定性2.896三1.5符合3地基承載力149.41kPaW實測地基承載力符合4整體穩(wěn)定性1.5(加錨桿后)三1.5符合實施二：異形擋墻配筋計算異形擋墻的上部相當于懸臂式擋土墻，需要進行配筋設(shè)計才能保證墻體的強度。擋墻擬采用C25混凝土現(xiàn)澆，鋼筋采用HRB300。配筋設(shè)計按《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2010)進行。1、立板配筋根據(jù)圖7-1可計算得立板底部的設(shè)計剪力和設(shè)計彎矩為分別為64.68kN，74.76kNm。取C25混凝土和HRB300鋼筋的相關(guān)參數(shù)為：f=11.9MPa，f=1.27MPa，f=300MPa。cty將立板視為受彎構(gòu)件，按單筋矩形梁設(shè)計。按正截面抗彎承載力公式計算，取a=1.0，1計算縱向受拉鋼筋屈服與受壓區(qū)混凝土破壞同時發(fā)生的相對受壓區(qū)高度己后計算縱向受拉鋼筋面積和根數(shù)，并按規(guī)范要求校核最小配筋率，然后確定縱向受力鋼筋的具體配置參數(shù)。計算結(jié)果為：立板下部，每1m寬豎向受力鋼筋選用9014@110mm。立板下部在板頂以下1.5m處，隔1根截斷1根，即間距為220mm。2、上墻底板配筋上墻底板的危險截面是上墻底板與下墻相交的截面，L=2.4m。上墻底板的設(shè)計剪力和設(shè)計彎矩為分別為-37.75kN,-13.32kN?m。取C25混凝土和HRB300鋼筋的相關(guān)參數(shù)為:f=11.9MPa,f=1.27MPa,f=300MPa。cty將立板視為受彎構(gòu)件，按單筋矩形梁設(shè)計。按正截面抗彎承載力公式計算，取a=1.0,1計算縱向受拉鋼筋屈服與受壓區(qū)混凝土破壞同時發(fā)生的相對受壓區(qū)高度己后計算縱向受拉鋼筋面積和根數(shù)，并按規(guī)范要求校核最小配筋率，然后確定縱向受力鋼筋的具體配置參數(shù)。計算結(jié)果為：上墻底板下部，每1m寬豎向受力鋼筋選用50l4@200mm。實施三：錨桿參數(shù)計算、注漿設(shè)計1、錨桿參數(shù)計算整體穩(wěn)定性分析結(jié)果表明，擋土墻需要進行錨固才能符合規(guī)范要求。初設(shè)錨桿采用HRB400熱軋螺紋鋼、錨桿體材料抗拉強度標準值F=400MPa、安裝角為ptk20°；地層與注漿體間粘結(jié)安全系數(shù)為2.2、地層與注漿體間粘結(jié)強度f=550kPa；錨桿體與rb砂漿粘結(jié)安全系數(shù)為2.2、工作條件系數(shù)為0.60；設(shè)路基邊坡穩(wěn)定性的目標穩(wěn)定性系數(shù)為1.5。將錨桿作用力簡化為作用于墻面上的一個集中力P，計算錨桿所需錨固力后確定錨桿排d數(shù)、錨桿截面積，再根據(jù)規(guī)范要求及螺紋鋼的規(guī)格限制選擇錨桿直徑；然后計算錨桿的錨固長度并根據(jù)地層條件、結(jié)構(gòu)尺寸和規(guī)范要求確定錨桿長度。設(shè)計結(jié)果為：單根錨桿需要提供錨固力為143.27kN；錨桿采用HRB400熱軋螺紋鋼、錨桿直徑d=32mm,錨桿的錨固長度為2.5m,錨桿的總長度應(yīng)結(jié)合施工情況確定，最小長度不g得小于9m。2、注漿設(shè)計由于老擋墻為干砌擋墻，且位于斜坡地基上，墻后填料為砂礫質(zhì)，無粘聚力；道路加寬后老擋墻將位于行車道邊緣，在上覆結(jié)構(gòu)及交通荷載作用下，地基強度可能不夠，錨桿受到的滑坡推力較大。為此可對墻后填料進行注漿加固，其目的在：一是提高墻后填土體的粘聚力和土體的密實度，減少擋土墻承受的土壓力和路基的沉降。二是提高度老擋土墻墻身的強度和整體性。為了降低注漿成本，可直接利用預(yù)應(yīng)力錨桿施工孔進行，故注漿孔采用等距梅花形布置，行排距均為2mx1m。注漿漿液為普通水泥漿。實施四：安裝錨桿、注漿管及注漿

1、錨桿鉆孔直徑為75mm；2、錨桿安裝前應(yīng)進行防腐處理，并在自由涂抹潤滑油；3、錨桿安裝時每隔1.5m?2.0m應(yīng)設(shè)置對中架，保證錨桿位于鉆孔中心；4、注漿管要與錨桿同時安裝；5、進行錨桿注漿；圖7-2鉆孔圖7-4錨桿注漿圖5、進行錨桿注漿；圖7-2鉆孔圖7-4錨桿注漿圖7-3安裝錨桿、注漿管圖7-5注漿飽滿漿溢出實施五：澆筑異形擋墻1、依據(jù)設(shè)計圖紙放樣、開挖基坑。由于右幅拓寬橋下部已經(jīng)完成，放樣視線受到嚴重遮擋，要精確完成放樣任務(wù)，必須巧妙地設(shè)置轉(zhuǎn)站，并嚴格控制測量誤差。基坑開挖必須達到設(shè)計高程，并由監(jiān)理確認后才可進行下一道工序。2、綁扎鋼筋骨架。依照設(shè)計圖紙綁扎鋼筋，需嚴格控制鋼筋間距、尺寸等參數(shù)，確保配筋滿足設(shè)計要求。3、架立模板。模板架立要嚴格依據(jù)放樣點位及擋墻尺寸，控制立模誤差。4、澆筑混凝土。澆筑時要振搗到位，且必須有質(zhì)檢員旁站。

圖7-6放樣、基礎(chǔ)開挖圖7-7異性擋墻鋼筋綁扎、架設(shè)模板圖圖7-6放樣、基礎(chǔ)開挖圖7-7異性擋墻鋼筋綁扎、架設(shè)模板圖7-8異性擋墻懸臂鋼筋綁扎、模板架設(shè)圖7-9異性擋墻懸臂澆筑完成實施六：元器件預(yù)埋在異型截面擋土墻上墻的水平部分埋設(shè)水平放置的土壓力盒，測量作用擋土墻上的豎向土壓力，在擋土墻豎向懸臂部分埋設(shè)豎直放置的土壓力盒，測量作用在擋土墻上的水平土壓力，分析擋土墻受到的土壓力特點，研究擋土墻的穩(wěn)定性。元器件布置如圖下圖所示。114.06114.695.61%112.694113.173T10T9土壓力盒（五個水平放置、五個豎直放置）水泥路寬：10.63m114.06114.695.61%112.694113.173T10T9土壓力盒（五個水平放置、五個豎直放置）水泥路寬：10.63mT8T7T1T2T3T4T6T5智能穿心式力傳感器右側(cè)K138+179~K139+489（大潘山沿溪橋（右幅））應(yīng)變片圖7-10異形截面擋土墻受力特性監(jiān)測元器件布置圖

按照工程進度，在異型截面擋土墻的水平部分埋設(shè)水平放置5個的土壓力盒，在擋土墻豎向懸臂部分埋設(shè)豎直放置的5個土壓力盒，測量擋土墻受到的動土壓力，分析擋土墻受到的受力特性與穩(wěn)定性。表7-2為土壓力盒記錄表。圖7-11異性擋墻懸臂上土壓力盒布置圖7-12異性擋墻懸臂上土壓力盒保護T1T2T2T1T2T2512689520576519913T6T7T8520255520257520564表7-2土壓力盒記錄表T4T5間距/m5205635199120.7T9T10間距/m5126885202790.5元器件位置記錄表位置（圖上編號）

土壓力盒內(nèi)置編號位置（圖上編號）土壓力盒內(nèi)置編號實施七：數(shù)據(jù)收集測試元器件為長沙金碼高科實業(yè)有限公司生產(chǎn)的JMZX-5010A型土壓力盒，其數(shù)據(jù)采用JMZX-7000型綜合測試儀采集，如圖7-13所示。數(shù)據(jù)測量隨施工同步開展，施工期每天測量一次，施工結(jié)束后測量頻率適當減小。測度結(jié)果見表7-3和7-4所示。圖7-13綜合測試儀表7-3豎向土壓力記錄表單位：kPa一_元器件編號時間/d512689'52057651991352056351991215570181222727218212312112021134412011725154586142456433610118244653771162479685458691646561459851667163441088176756848119418974705212137229951096013136228951095914135229951075816150244981105918153244981105920152244991085823153242981085824153242981085826154242991075829156239981075833159237991075738139237871115941136234851125944177287110130645014926611310272551492681179269571482641179370表7-4水平土壓力記錄表單位：kPa-元器件編號時間/d52025552025752056451268852027913233444590610071420813209132010142111144112161051013178510141785101616842118171052120171052123178531241710531261710631291710531331710642381812532411812432441913641501694325515843357148433實施八：數(shù)據(jù)整理分析圖7-14為施工過程中作用在水平承臺上的豎向土壓力發(fā)展曲線，圖7-15為不同時間下豎向土壓力沿水平承臺的分布曲線。分析可知，在擋墻施工期間，隨著墻后填土高度的增加，各測點的豎向土壓力增加很快，受填土傾倒、碾壓施工的影響，土壓力數(shù)值有較大的波動，特別是距立板2.2m處的壓力剛好位自卸車卸料落點處，受施工填土傾倒加載的影響更為明顯。當墻后填土完全填筑壓實后，土壓力基本保持不變。在開始施工第33天后部分測點的土壓力出現(xiàn)一定的波動調(diào)整，隨后又趨于穩(wěn)定。土壓力沿水平承的分布呈外側(cè)小、內(nèi)側(cè)大的分布方式，可能與內(nèi)外側(cè)填土的壓實度差異有關(guān)。

350300250200150100距立板的距離/m一第350300250200150100距立板的距離/m一第1天一第5天一第10天一第20天一第24天—第33天一第44天J第50天一第57天壓土向豎圖7-15立板上豎向土壓力分布曲線圖7-16和圖7-17分別為作用在立板的水平土壓力隨時間變化曲線和沿立板高度的分布曲線。分析可知，隨著施工進度，墻后填土高度增加，同一測點的水平土壓力逐漸增大，當墻后填土施工完成后，水平土壓力基本保持不變，與豎向土壓力類似，水平土壓力也出現(xiàn)了一個自我調(diào)整現(xiàn)象。在墻高方向上，不同時間下的水平土壓力沿墻高基本上均呈線性分布，符合經(jīng)典土壓力理論的分布規(guī)律，實測數(shù)值較理論計算要小，擋土墻有較高的安全儲備。20O86420864201X1X1X1X1X壓土平水O86420864201X1X1X1X1X壓土平水—h=3.0m■—h=2.5mLh=2.0m認-h=1.5mh=1.0m圖7-16水平土壓力的變化曲線八、確認效果量深點測水平土壓力/kPa05101520八、確認效果量深點測水平土壓力/kPa0510152000.5施工后第5天施工后第15天施工后第24天施工后第36天1.5施工后第43天2.53.5圖7-17水平土壓力沿立板的分布曲線通過QC小組9個月時間的不斷探索研究，完成了課題，達到了預(yù)期目標，取得了顯著效果，受到各方好評。效果一：QC小組創(chuàng)新研發(fā)的預(yù)應(yīng)力錨桿注漿法擋墻加固拼寬方案，成功地應(yīng)用于330國道蓮都段4標K139+200-K139+230路段擋墻固施工，實踐證明該方案實施對老路交通影響較小，實現(xiàn)了第一個目標。圖7-12異性擋墻施工完成后車輛通行7-13科研段擋墻車輛正常通行拍照：陶萬濤2014年11月10日效果二：經(jīng)過預(yù)應(yīng)力錨桿注漿法擋墻加固拼寬，充分利用老路路基的既有穩(wěn)定性，節(jié)約土地，減少河道侵占和施工對邊坡的擾動，而且可降低工程