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填土区挡墙上跨钢波纹管涵病害处治

发表时间:2021-11-25 13:31:08

某公路匝道与主线之间相对高差约14m,两者之间设置高约8m(埋入地面以下2m)的混凝土衡重式挡墙进行支挡后,上部设置1:1.5的坡率路堤;在匝道标高以下约0.8m的设置直径为2m的钢波纹管涵。其中挡墙与钢波纹管涵 的地基均为人工填土。

在路面水稳层铺设后,在雨季多次强降雨后,主线的路堤衡重式挡墙在两条竖向伸缩缝和水平向施工缝之间20m的范围内,出现出现了约10cm下沉变形,且呈现钢波纹管涵两侧沉降变形大,逐渐向两侧变小的特征。位于挡墙下部的钢波纹管呈现受压的扁状。

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图1 挡墙与钢波纹管涵相互位置关系图

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图2 病害挡墙与钢波纹管涵病害面图

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图3 病害挡墙与钢波纹管涵病害断面图

从现场看,挡墙病害并无外倾、错位等特征,而只存在竖向沉降变形,且表现为以钢波纹管涵为基点的变形大,远离而变形逐渐减小的特征,导致个别挡墙呈现依附于伸缩缝而出现拉裂。

钢波纹管涵在挡墙影响范围外的形态表现完好,但在挡墙影响范围内出现了严重的下沉,沉降量约30cm以上。

根据现场调查分析,由于挡墙与钢波纹管涵均设置于填方体内,而墙基虽置于匝道路面以下2m,但基底却仅较钢波纹管涵的顶面底0.2m,导致挡墙虽然以拱形跨越钢波纹管涵,但由于挡墙的基底稳定性欠佳和钢波纹管涵上部填方厚度较小而很难形成拱效应,使部分挡墙荷载直接作用于钢波纹管涵。

尤其是区内几次暴雨后,上部主线的大量汇水渗流向下部的匝道。且从挡墙渗水现象分析,说明墙基与管涵部位地下水更为丰富,直接导致位于钢波纹管涵两侧的挡墙地基承载力下降,从而造成钢波纹管涵两侧支撑挡墙的“马步”失稳,导致挡墙“一屁股坐在”钢波纹管涵上,即挡墙由于失去了跨越钢波纹管涵的拱效应,造成钢波纹管涵在挡墙重力作用下出现变形,继而也与挡墙降低的承载力一起,造成上部挡墙在两伸缩之间的部位发生下沉拉裂。

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图4 挡墙出水严重

基于以上病害特征和成因分析,决定采用如下工程措施进行处治:

1、在匝道路面标高的挡墙基底附近,以下倾30°设置两排、长6m,横向间距为0.8m的Φ127的注浆钢管,利用高压注浆形成的复合地基,与保留于孔内不予拔除的大直径钢管共同对挡墙的地基承载力进行提高。

2、考虑到钢波纹管涵部位的承载力欠缺,参照隧道两侧“骑马抗滑桩”的设置,钢管在钢波纹管涵两侧2m的范围内纵向间距为1m,有效支撑挡墙的重力用,而挡墙其余部位纵向间距为1.5m。

3、匝道所在地面注浆完成后,在直径2m的钢波纹管涵挡墙影响区受损部位,参照隧道加固工程设置,利用长3m的小导管在挡墙下部的钢波纹管涵周边进行环向注浆,并继而采用钢筋混凝土管涵对破损的钢波纹管涵进行“套拱”加固。

4、对主线的路堤挡墙泄水孔进行重新“扫孔”,并在孔内设置渗水管有效引排地下水。

5、对破损的挡墙结构关模后设置小导管进行注浆。

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图5 病害挡墙与钢波纹管涵病害处治立面图

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图6 病害挡墙与钢波纹管涵病害处治断面图

以上处治方案针对性强,是一个相对较优的方案,可有效处治工程病害。