填土區擋墻上跨鋼波紋管涵病害處治
某公路匝道與主線之間相對高差約14m,兩者之間設置高約8m(埋入地面以下2m)的混凝土衡重式擋墻進行支擋后,上部設置1:1.5的坡率路堤;在匝道標高以下約0.8m的設置直徑為2m的鋼波紋管涵。其中擋墻與鋼波紋管涵 的地基均為人工填土。
在路面水穩層鋪設后,在雨季多次強降雨后,主線的路堤衡重式擋墻在兩條豎向伸縮縫和水平向施工縫之間20m的范圍內,出現出現了約10cm下沉變形,且呈現鋼波紋管涵兩側沉降變形大,逐漸向兩側變小的特征。位于擋墻下部的鋼波紋管呈現受壓的扁狀。
圖1 擋墻與鋼波紋管涵相互位置關系圖
圖2 病害擋墻與鋼波紋管涵病害面圖
圖3 病害擋墻與鋼波紋管涵病害斷面圖
從現場看,擋墻病害并無外傾、錯位等特征,而只存在豎向沉降變形,且表現為以鋼波紋管涵為基點的變形大,遠離而變形逐漸減小的特征,導致個別擋墻呈現依附于伸縮縫而出現拉裂。
鋼波紋管涵在擋墻影響范圍外的形態表現完好,但在擋墻影響范圍內出現了嚴重的下沉,沉降量約30cm以上。
根據現場調查分析,由于擋墻與鋼波紋管涵均設置于填方體內,而墻基雖置于匝道路面以下2m,但基底卻僅較鋼波紋管涵的頂面底0.2m,導致擋墻雖然以拱形跨越鋼波紋管涵,但由于擋墻的基底穩定性欠佳和鋼波紋管涵上部填方厚度較小而很難形成拱效應,使部分擋墻荷載直接作用于鋼波紋管涵。
尤其是區內幾次暴雨后,上部主線的大量匯水滲流向下部的匝道。且從擋墻滲水現象分析,說明墻基與管涵部位地下水更為豐富,直接導致位于鋼波紋管涵兩側的擋墻地基承載力下降,從而造成鋼波紋管涵兩側支撐擋墻的“馬步”失穩,導致擋墻“一屁股坐在”鋼波紋管涵上,即擋墻由于失去了跨越鋼波紋管涵的拱效應,造成鋼波紋管涵在擋墻重力作用下出現變形,繼而也與擋墻降低的承載力一起,造成上部擋墻在兩伸縮之間的部位發生下沉拉裂。
圖4 擋墻出水嚴重
基于以上病害特征和成因分析,決定采用如下工程措施進行處治:
1、在匝道路面標高的擋墻基底附近,以下傾30°設置兩排、長6m,橫向間距為0.8m的Φ127的注漿鋼管,利用高壓注漿形成的復合地基,與保留于孔內不予拔除的大直徑鋼管共同對擋墻的地基承載力進行提高。
2、考慮到鋼波紋管涵部位的承載力欠缺,參照隧道兩側“騎馬抗滑樁”的設置,鋼管在鋼波紋管涵兩側2m的范圍內縱向間距為1m,有效支撐擋墻的重力用,而擋墻其余部位縱向間距為1.5m。
3、匝道所在地面注漿完成后,在直徑2m的鋼波紋管涵擋墻影響區受損部位,參照隧道加固工程設置,利用長3m的小導管在擋墻下部的鋼波紋管涵周邊進行環向注漿,并繼而采用鋼筋混凝土管涵對破損的鋼波紋管涵進行“套拱”加固。
4、對主線的路堤擋墻泄水孔進行重新“掃孔”,并在孔內設置滲水管有效引排地下水。
5、對破損的擋墻結構關模后設置小導管進行注漿。
圖5 病害擋墻與鋼波紋管涵病害處治立面圖
圖6 病害擋墻與鋼波紋管涵病害處治斷面圖
以上處治方案針對性強,是一個相對較優的方案,可有效處治工程病害。
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