復(fù)雜地形條件下的加筋擋土墻設(shè)計(jì)

復(fù)雜地形條件下的加筋擋土墻設(shè)計(jì)

1復(fù)雜地形條件的擋土墻選擇和優(yōu)化設(shè)計(jì)支撐墻在設(shè)計(jì)車輪結(jié)構(gòu)方面發(fā)揮著不可替代的作用。隨著應(yīng)用的越來越廣泛,擋土墻結(jié)構(gòu)形式也日新月異,包括重力式擋墻、衡重式擋墻、加筋土擋墻、懸臂式擋墻、扶臂式擋墻、錨桿擋墻、土釘墻、樁板墻、氣泡輕質(zhì)土路堤等。如何針對(duì)復(fù)雜的地形地質(zhì)條件,選擇合理有效的擋土墻形式地基和處理措施,做到安全、經(jīng)濟(jì)、有效、合理是設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文以粵湘高速公路博羅—深圳段SJ-2合同段為例,詳細(xì)介紹了在復(fù)雜的地形地質(zhì)條件下,如何進(jìn)行擋土墻類型的選擇和優(yōu)化設(shè)計(jì)。該合同段路線全長(zhǎng)34.3km,地形地質(zhì)條件復(fù)雜,約有6km路基位于斜陡坡地帶,同時(shí)部分路段穿過城鎮(zhèn),為了節(jié)約修建橋梁帶來的昂貴費(fèi)用,沿線大量采用了擋土墻作為路基防護(hù)結(jié)構(gòu)。擋土墻總長(zhǎng)約3.1km,包括路肩墻、路堤墻與漿砌片石護(hù)腳等。2河流地貌污染區(qū)域分布沿線地層從石炭系到第四系均有廣泛分布,巖層以灰?guī)r、砂巖、泥巖等沉積巖組為主,第四系主要為沿現(xiàn)代河流谷地和湖泊分布的砂礫、砂、粉砂、黏土、淤泥、泥炭層以及沿坡地分布的殘坡積粉砂、黏土等。路線地貌包括中低山、丘陵、山塘水庫(kù)和河流谷地,其中以丘陵地區(qū)分布面積最大,面積約占46%。地勢(shì)總體上北高南低,公路中軸線多與山地、谷地斜交。3支撐墻設(shè)計(jì)3.1擋土墻高度設(shè)計(jì)對(duì)于填方路基,由于放坡受限、少占農(nóng)田或者地面橫坡較陡需收縮坡腳以及減少土石方回填數(shù)量等原因,需要設(shè)置路肩墻。如果地面橫坡陡峻,一般采用衡重式路肩墻,以有效降低建在斜坡上擋土墻的高度,從而達(dá)到降低土石方回填和減少圬工數(shù)量的目的。衡重式擋土墻上下墻高之比為4∶6,上墻墻背俯斜,坡度采用1∶0.3;下墻墻背仰斜,坡度采用1∶0.25;面坡坡度1∶0.05,路堤墻可根據(jù)墻頂填土高度設(shè)置防滑凸榫,墻體厚度根據(jù)擋土高度來確定。由于本項(xiàng)目擋墻較高,最高9m,根據(jù)擋土墻的受力性能,考慮到便于施工質(zhì)量的控制,墻體均采用C15片石混凝土砌筑,并采用換填碎石墊層以滿足基底地基容許承載力的要求。3.2加筋土擋土墻加筋擋土墻是一種具有一定柔性和變形適應(yīng)能力的支擋結(jié)構(gòu),它與傳統(tǒng)的重力(衡重)式擋土墻以自重等因素抵抗墻后土壓力來保持自身穩(wěn)定不同,加筋擋土墻是通過筋帶和填土之間的摩擦作用,改善土體的變形條件和提高土體的工程性能,從而達(dá)到加固、穩(wěn)定土體的目的。同時(shí),加筋擋土墻還具有以下優(yōu)點(diǎn):墻面板垂直砌筑,節(jié)約用地;施工便利,造價(jià)低廉;造型美觀,便于綠化;柔性結(jié)構(gòu),對(duì)變形適應(yīng)能力強(qiáng),抗震性能優(yōu)良。K53+660～K53+715段為省道S359跨線橋橋改路段,左側(cè)填方邊坡高20.9m,直接放坡將侵入已有道路,并且坡腳距離已有北通道很近,不便于對(duì)所侵占道路進(jìn)行改路,考慮到坡腳范圍地勢(shì)平坦,同時(shí)避免高大擋墻對(duì)視覺的沖擊,采用加筋土擋土墻收縮坡腳。本段路堤擋墻墻頂填土高度16m,結(jié)構(gòu)采用階梯路堤式加筋陡坡結(jié)構(gòu),分階高度3m,臺(tái)階寬度1m。基礎(chǔ)置于基巖上,現(xiàn)澆混凝土條形基礎(chǔ),預(yù)制安裝鋼筋混凝土空心墻面塊體;加筋材料采用防老化高強(qiáng)土工格柵;填料就近采用開山土(碎石土),不可用高液限土。每個(gè)臺(tái)階頂利用空心墻面塊體進(jìn)行綠化,種植藤蔓植物或灌木等。3.3lb匝道起點(diǎn)L形鋼筋混凝土擋土墻是懸臂式鋼筋混凝土擋土墻的一種變異形式,廣泛應(yīng)用于市政與交通建設(shè),其優(yōu)點(diǎn)為:基礎(chǔ)埋深淺,開挖基坑擾動(dòng)小;可預(yù)制吊裝,施工便捷;墻體直立面坡,收縮坡腳效果顯著。LB匝道起點(diǎn)～LBK0+252.6為填方路基,由于該段路基左側(cè)放坡會(huì)侵占北通道行車道,而右側(cè)存在一條埋深約1m的地下水管,距離路肩最近僅2.5m,放坡將覆蓋既有地下管線,道路改線已不現(xiàn)實(shí);若設(shè)置一般重力式(衡重式)擋墻,開挖基坑及墻后夯實(shí)過程亦難免破壞地下管線,因此該段填方路基兩側(cè)均采用L形鋼筋混凝土擋土墻。本段路肩擋土墻最大高度為4.6m,墻身采用C30鋼筋混凝土澆筑,墻背與面坡均為直立澆筑,基底為已建成北通道路基(見圖1),開挖表土后承載力滿足200kPa的要求,墻身高于3.0m可設(shè)置碎石土墊層以提高承載力。3.4樹體的片石護(hù)腳排榜樞紐立交G匝道從GK0+600開始并入已建成排榜樞紐立交A匝道,G匝道的建設(shè)即為A匝道路基路面右側(cè)的加寬擴(kuò)建。為減小對(duì)重要管線的擾動(dòng)破壞,該段路基加寬采用氣泡混合輕質(zhì)土填筑,使用澆筑片石混凝土擋土墻支擋,并在墻腳砌筑漿砌片石護(hù)腳。氣泡輕質(zhì)土的主要特性是容重遠(yuǎn)小于一般的填土(通常為普通填土的1/3),強(qiáng)度和容重可在應(yīng)用范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié),具有低滲透性和低透水性,施工便捷高效且可直立填筑;這些特性,決定了氣泡混合輕質(zhì)土作為擴(kuò)建路基,不僅可降低基底附加應(yīng)力、減少總沉降、提高路堤穩(wěn)定性及降低新路基對(duì)舊路基的影響,同時(shí)直立填筑尚可節(jié)省大量用地。輕質(zhì)土路堤凝結(jié)后能直立,因此作用于擋土墻上的土壓力幾乎可以忽略不計(jì),擋土墻在此主要起抗傾覆的作用;漿砌片石護(hù)腳保證擋土墻墻趾埋深,主要起抗滑移的作用。本段路基先按照1∶0.75坡率開挖已有A匝道邊坡,澆筑片石混凝土擋土墻并砌筑漿砌片石護(hù)腳,待擋土墻墻身強(qiáng)度達(dá)到要求后,鋪設(shè)碎石墊層,然后澆筑輕質(zhì)土路堤,最后進(jìn)行輕質(zhì)土頂板與路面拼接施工(見圖2)。3.5錨桿駁岸擋墻為保證已有B匝道路基穩(wěn)定與安全通暢運(yùn)行,該段路基設(shè)計(jì)方案為開挖已有B匝道邊坡,開挖階段設(shè)置臨時(shí)支護(hù),并澆筑挖方擋土墻,擋土墻基礎(chǔ)為原B匝道壓實(shí)路基,承載力滿足250kPa的要求。本路段按照土層編號(hào)順序以1∶0.2的坡率對(duì)B匝道路基邊坡進(jìn)行開挖,第一層全路段一次性開挖,下部土體分層跳槽開挖,每開挖一層立即對(duì)開挖面進(jìn)行錨桿防護(hù)并掛網(wǎng)噴漿,開挖到H匝道路面標(biāo)高且錨桿注漿強(qiáng)度達(dá)到80%后,再進(jìn)行擋墻基礎(chǔ)開挖并立即進(jìn)行擋墻墻身施工。錨桿支護(hù)應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)定分層、分段開挖,做到隨時(shí)開挖,隨時(shí)支護(hù),在上層作業(yè)面的錨桿砂漿強(qiáng)度達(dá)到要求以前,不得進(jìn)行下一層土的開挖,嚴(yán)禁邊壁出現(xiàn)超挖或造成邊壁土體松動(dòng)等破壞。同時(shí)要求在旱季施工,并且施工期間對(duì)已建B匝道施工側(cè)封閉半個(gè)車道,讓通行車輛臨時(shí)行駛遠(yuǎn)離開挖側(cè)硬路肩。綜合本文所述,提出以上幾類擋墻的適用范圍:1)衡重式擋土墻適用范圍較廣,一般用于放坡受限制處,墻趾處橫坡不大于1∶2,墻高一般不大于10.0m,且對(duì)地基承載力要求較高,常須配合碎石墊層使用;2)加筋擋土墻是一種新型面板式擋土墻,造型美觀,適用于地勢(shì)平坦且對(duì)綠化景觀或抗震要求有較高要求的地區(qū),對(duì)地基承載力要求較高;3)L形鋼筋混凝土擋土墻是一種輕型擋土墻,坡面直立,對(duì)地基承載力要求相對(duì)較低,施工開挖少,適用于市政道路以及有重要管線埋置區(qū)域;4)輕質(zhì)土路堤對(duì)減少沉降以及拼接差異沉降有顯著效果,常應(yīng)用于橋頭路基填筑與道路加寬拼接;5)挖方路基擋土墻需考慮噴錨臨時(shí)支護(hù),適用于無法繞避且需要對(duì)臨近重要構(gòu)筑物進(jìn)行邊坡開挖的區(qū)域,施工過程中