异型截面锚注式挡土墙施工工法

'异型截面锚注式挡土墙施工工法浙江省交通工程建设集团第三交通工程有限公司方俊杰奚兵陶万涛林琼陈高1前言在路基改扩建工程中，保持路基边坡稳定性是一项重要的工作，拆旧建新是常用方法之一。但拆旧建新存在以下缺陷：老路开挖量大，需要中断既有交通，没有充分利用老路稳定性，新建路基沉降大，工程投资大，工期长，特别是在山区陡坡地形下施工难度大。异型截面锚注式挡土墙是针对330国道改建工程莲都段四标中多处路段路基拓宽空间受限，边坡陡峻，施工困难，既有交通量大，老路稳定性好等特点而提出的老挡墙加固利用新方法，该方法具有施工方便，工期短，见效快，对环境影响小，能充分利用老路既有性能等优点。该工法涉及“一种异型截面锚注式挡土墙”和“全封闭路基防排水复合结构及具有该复合结构的路基结构”均获得国家实用新型专利,专利号分别为：ZL201420200684.5和ZL201420200688.3。查新报告显示本工法属于国内领先水平。与本工法相应的“公路挡墙加固利用新方法研究”获得了“2015年度全国工程建设优秀QC小组二等奖”。本工法成功应用于浙江丽水330国道莲都至缙云段公路改扩建工程L4合同段和浙江省杭新景高速公路第10合同段挡墙施工。2工法特点2.0.1稳定性好。充分利用既有公路在长期交通运营后已完成固结沉降、稳定性好的优点，减小施工对老路的扰动，维护挡土墙与路基的稳定性，降低路基边坡处理成本；2.0.2工程结构质量好。锚注式异型截面挡土墙采钢筋混凝土结构，通锚杆、注浆与老路既有挡土墙形成整体结构，质量可靠；2.0.3环保性好。资源消耗少，成本低，新老挡土墙共同发挥作用。2.0.4施工简单效率高。锚注式异型截面挡土墙的开挖工作量小，施工简单、速度快，对河道影响小。2.0.5对既有交通影响小。可边施工边通车，减小施工对周边厂矿企业与居民生产生活的影响。 3适用范围本工法适用于施工空间受限，既有交通量大且不宜长时间中断交通的山区公路建设工程中的路基边坡防护施工。4工艺原理本工法所述异型截面锚注式挡土墙是充分利用山区公路既有路基稳定性的基础上，主要由下部墙体、上部墙体、减载平台和锚固件等组成，如图1所示。异型截面锚注式挡土墙通过锚注技术和连接平台将新老挡墙连接在一起，使新增填土和路基荷载形成的侧向土压力作用在上部墙体，依靠侧向墙体和填土之间的相互摩擦力以及锚固组件提供的抗拔力保持平衡，从而实现少开挖（甚至不开挖）老路路基，充分利用既有路基和老挡土墙的稳定性，更好地保护改扩建后路基边坡的稳定性，图4-1工艺原理5施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程本工法的施工工艺流程见图5.1-1。 施工准备测量放线基础开挖及清平钻孔锚杆注浆锚固浇注挡土墙混凝土养生钢筋绑扎支立模板回填压实墙后填土模板拆除图5.1-1施工工艺流程图5.2操作要点5.2.1施工准备1认真熟读施工图纸，对图纸中的几何尺寸及相关数据进行复核计算，掌握施工技术要点。2对管理人员及施工操作班组进行详细的施工技术及安全交底。3所有物资、机具、人员准备完毕，满足现场施工条件。5.2.2测量放样1基坑开挖前对基础施工位置进行测量放样，并用石灰线标记出开挖边线。2测量工作应及时、准确，并反复进行，以便较快的发现锚杆、模板的偏位。 3高程及轴线测量控制采用水准仪和全站仪测量、放样。5.2.3基坑开挖及清平1精确测量放线后进行基坑开挖。用凿岩机按放好的开挖线挖除。由于地形较陡，基础外侧应铺设3m宽的便道作为施工平台，基坑深度达到设计标高位置。2基坑挖好后人工对坑底进行清平处理。5.2.4钻孔1清理钻孔工作岩面上的植被与松动石块；2按照设计间距及位置，确定并标记出锚杆孔位；可根据围岩节理裂隙情况作局部调整，但孔距偏差必须小于15cm。锚杆也标志应醒目。3采用钢管、搭板等材料搭设钻孔施工平台，确定施工平台的安全牢固；4钻孔。在钻机上在套上专用的纤尾套，将锚杆与纤尾套连接牢固，并在第一节锚杆的前端套上钻头。根据地质情况确定锚杆的长度，以现场拼接锚杆。启动空压机，开启钻机，根据地形及地质情况，调整好钻机的钻进角度。当一节锚杆钻进后，在前一节锚杆的尾部套上带有人工涂抹润滑剂的连接套后再连接好后一节锚杆，直到每根锚杆钻到需要长度。为保证锚固体与钻孔间的强度，钻头采用φ48mm优质钻头，锚杆眼成孔直径50mm。为尽量避免卡钻，钻杆采用钻锚一体的中空自进式钻杆，钻孔后钻杆留在孔中作锚杆用。钻孔时必须保证水压及水量，以及时排出孔内岩碴。图5.2.4-1钻孔5.2.5锚杆注浆锚固1通过快速注浆接头将锚杆尾端与注浆泵相连，将水泥和其他外加剂材料按配合比配制好倒入搅拌机加水搅拌。2搅拌均匀后，输入压浆泵，压浆时要保持压浆高压管顺直。 3压浆完毕后，立即安装好止浆塞。4当钻孔和注浆完毕后，首先撤走各类机械设备；拆除类脚手架；再进行场地清理。图5.2.5-1锚杆注浆5.2.6钢筋绑扎1钢筋准备。钢筋的表面应洁净，使用前应将表面油渍、漆皮、鳞锈等清除干净；钢筋应平直、无局部弯折、成盘的钢筋和弯曲的钢筋均应调直；钢筋的弯制和末端的弯钩应符合规范和设计要求。2钢筋绑扎前应将垫层清理干净，并用粉笔在垫层上划好主筋、分布筋间距。按划好的间距，先摆放受力主筋、后放分布筋。预埋件、预留孔等应及时配合安装。3钢筋连接方法宜采用焊接或机械连接。图5.2.6-1钢筋绑扎5.2.7支立墙体模板 1按设计方案在挡墙外侧安装墙体模板，安装拉杆或斜撑确保模板安装牢固，防止模板在浇筑混凝土时松动、跑模。  2在模板内侧涂刷隔离剂。涂刷时应均匀并不得污染钢筋。图5.8-1模板架设5.2.8浇注墙体混凝土1模板安装完成后，检查扣件、螺栓是否牢固，模板拼缝及下口是否严密，并办理预检手续。 2混凝土应按规定分层浇注，振捣密实，分层厚度不大于300mm，混凝土应连续浇注，每层间隔时间不超过混凝土初凝时间。墙体混凝土施工缝宜设在设计伸缩缝处。 3混凝土浇注振捣完毕，将上口甩出的钢筋加以整理，用木抹子按设计标高控制线对上口进行找平。图5.2.8-1混凝土浇筑5.2.9混凝土养生1混凝土浇注完毕后，应在12h以内加以覆盖和浇水，应保持混凝土足够的湿润状态，养护期一般不少于7d 。可根据空气的湿度、温度和水泥品种及掺用的外加剂的情况适当延长。 2对大体积混凝土墙体的养护，应根据气候条件掺用控温措施，将温度控制在设计要求范围内。 5.2.10模板拆除 1当混凝土强度达到2.5MPa时方可拆除侧面模板。 2首先逐段松开并拆除拉杆，一次松开长度不宜过大。不允许以猛烈敲打和强扭等方式进行。 3逐块拆除模板，拆除时应注意保护墙体防止损坏。 4将模板及支撑拆除后应维修整理，分类妥善存放。5.2.11回填压实墙后填土异型截面锚注式挡土墙浇注成形后进行测量复查，达到设计标高和规定强度后即可进行墙后填土回填压实施工。填土回填压实施工按常规工法进行，不在本工法之内，故不再赘述。5.3劳动力组织本工法的劳动力组织情况如表5.3-1所示。劳动力需要求表表5.3-1序号工种人数（人）持证情况备注1组装工10合格组、安装网箱2木工5合格支隔板模3搬运工20合格运输模块及填料5挖机司机8特种作业操作证挖基坑及填料6材料与设备6.1主要材料本工法施工所需的材料见表6.1-1。主要材料表表6.1-1序号名称规格备注1自进式锚杆--墙体配筋2水泥R32.5浇注挡土墙、地基找平、锚杆锚固3河砂浇注挡土墙4钻头φ48mm钻孔6.2主要设备本工法施工所需的设备见表6.2-1。 主要机具设备表表6.2-1序号名称规格型号数量单位备注1搅拌机9m32台水泥砂浆拌合2岩石钻机1台模块吊装3挖掘机1.6m3CAT320B4台基坑开挖4自卸汽车15t2台材料运输5振动夯实机4台填料压实7质量控制7.1质量控制标准7.1.1《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/1-20047.1.2《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）7.1.3《公路工程安全施工技术规程》JTJ076-957.1.4现浇钢筋混凝土挡土墙允许偏差（见表7.1.4-1）现浇钢筋混凝土挡土墙允许偏差表7.3-1项次检查项目规定值或允许偏差（mm）检查频率检查方法范围点数1混凝土抗压强度（MPa）符合设计要求每台班1组2长度±20每座1用钢尺量3断面 尺寸厚度≥±5每20延米11用钢尺量高度≥±54垂直度0.15%H且≯10每20延米1经纬仪或垂线检测5外露面平整度≤5每20延米1用2m直尺和塞尺量取最大值6顶面高程±5每20延米水准仪测量7.2质量控制措施7.2.1混凝土强度实测值应符合设计及规范要求。7.2.2混凝土应振捣密实、无蜂窝、麻面、漏筋等缺陷。7.2.3现浇钢筋混凝土挡土墙检查项目及允许偏差见下表：8安全措施8.0.1认真贯彻“安全第一、预防为主”的方针，建立以项目经理为主的安全生产责任制，建立完善的施工安全保证体系。 8.0.2加强安全生产教育，提高全员安全素质。8.0.3根据模块结构的施工特点编制安全操作的注意事项及具体施工安全措施，并作好对操作人员的交底工作。8.0.4钻孔施工人员正确佩带安全帽、手套。8.0.5机械回填压实时，由专人指挥操作，作业半径内严禁站人。9环保措施9.0.1建立环保管理体系，切实贯彻国家及地方环保法规。加强生态环保宣传，制定奖惩措施，使施工人员自觉参与生态环境保护。9.0.2行环保责任制，保持施工区域的环境卫生，及时收集各种生活、生产垃圾，按照相应要求进行处理。9.0.3减少石料运送、填充过程中的抛洒，对于多余石料尽量做好再利用和合理利用，以减少节约材料。9.0.4开挖的土方及时外运，防止占用河道造成环境污染。9.0.5施工结束后，要对施工现场进行清理、整平。10资源节约10.0.1本工法可以减少老路拓宽工程中的工程开挖量，充分利用现有路基挡土墙的稳定性。10.0.2所用回填料均为就地取材，不需要向外借方，减少工程投资。10.0.3本工法使用机具设备都比较简单常规，一般基础工程工地均会配备，避免了大型机械设备的使用，减少了设备的重复投入。11效益分析11.1社会效益本工法是在老挡土墙进行加固利用的基础上形成的，可以减少老路拓宽工程中的工程开挖量、避免老路拓宽施工对现有交通的影响，可边施工边通车，施工简单、无环境影响、效率高、受河流汛期影响小。本工法成功应用于330国道改建工程莲都段四标K139+200-230路段老挡墙加固改建施工，受到业主和监理单位的一致好评，社会效益显著。11.2经济效益 本工法的技术经济社会效益分析见表11.2-1。效益分析表表11.2-1方案费用清单计算式结果对比备注方案1台阶法1、人工费：8人，6000元/月/人2、误工费：12万元3、材料费：10万元1、6000×8×3=144000元2、12万元3、10万元合计36.4万元由计算结果可知方案3造价最低，比其他方案至少节约6.4万元。工期3个月方案2板桩法1、人工费：12人，6000元/月/人2、误工费：15万元3、材料费：8万元1、6000×12×3.5=252000元2、15万元3、8万元合计48.2万元工期3.5个月方案3锚注异型截面挡墙法1、人工费：5人，6000元/月/人2、材料费、监控检测费：24万元1、6000×5×2=60000元2、24万元合计30万元工期2个月12．应用实例12.1应用实例一浙江丽水330国道莲都至缙云段公路改扩建工程L4合同段由浙江省交通工程建设集团第三交通工程有限公司承建。开工日期：2013年3月28日，竣工日期：2015年5月28日。330国道改建工程莲都段L4合同段全长3.99km，采用为半幅路半幅桥方式拓宽，即通过在老路沿河侧新建平行桥的方式来拓宽。K139+200~K139+230路段原为半填半挖式路基，且填方部分位于完整性好、强度高、坡度大的基岩上。新建挡土墙的基础开挖非常困难，且路基右侧基岩裸露、陡峻，缺乏必要的施工平台，对既有交通将造成很大影响。因此，对K139+200~K139+230路段的挡墙进行加固式拓宽。该段路基采用异型截面锚注式挡土墙时后，有效地减少了老路拓宽工程中的工程开挖量、避免老路拓宽施工对现有交通的影响，可边施工边通车，施工简单、无环境影响、效率高、保证了挡土墙的完整性，有较好的经济效益和社会效益。 12.2应用实例二浙江省杭新景高速公路第10合同段由浙江省交通工程建设集团第三交通工程有限公司承建，位于衢州市常山县境内，开工日期：2012年12月20日，竣工日期：2015年8月19日。标段主线起止桩号为K182+030～K187+400，全长5.37km，连接线6.1km。工程范围包括路基土石方、防护及排水工程、桥梁工程、涵洞及通道工程、隧道工程等，路基挖方196.7万方,填方152.2万方；隧道挖方15.17万方。主线共有大中桥1452.5m/13座，长隧道0.5座，长526m；连接线桥梁595.8m/3座，隧道0.5座，长675m。上部结构类型有3种，T梁266片、小箱梁221片，空心板18片，共计505片。现浇箱梁29孔；盖板涵21道，圆管涵17道，挡墙方量51000m3。合同工期32个月，合同造价3.72亿元。取得了较好的经济效益和社会效益。'