懸臂式擋土墻段道路路基拓寬方案設(shè)計(jì)

吳曉峰，陳 銳，馮臻臻

(1.上海市政交通設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海市 200030;2.上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司武漢分公司，湖北武漢 430077)

懸臂式擋土墻段道路路基拓寬方案設(shè)計(jì)

吳曉峰1，2，陳 銳1，2，馮臻臻1，2

(1.上海市政交通設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海市 200030;2.上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司武漢分公司，湖北武漢 430077)

結(jié)合武漢嚴(yán)西湖大橋東側(cè)橋頭道路引線拓寬改造工程，對(duì)既有懸臂式擋土墻段道路路基拓寬方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出了針對(duì)墻身高度H≤2 m和H>2 m的兩種不同路基拓寬處理方案。改建工程已通車兩年多，道路運(yùn)行狀況良好。

懸臂式擋土墻;路基拓寬

0 引言

該拓寬工程位于武漢花城大道嚴(yán)西湖大橋東側(cè)橋頭道路引線段，現(xiàn)狀道路總寬17.5 m，如圖1，車行道寬度16.5 m，兩側(cè)護(hù)欄各寬0.5 m，引線從橋臺(tái)至接地點(diǎn)范圍內(nèi)道路主線兩側(cè)均設(shè)置有擋墻，其中從橋頭位置起 80 m范圍內(nèi)(樁號(hào)K5+549.58～K5+629.58)為扶壁式擋土墻，墻身高度5.25～7.15m，后一段至接地點(diǎn)148 m范圍內(nèi)(樁號(hào)K5+629.58～K5+777.58)為懸臂式擋土墻，墻身高度1.36～5.00 m。為解決嚴(yán)西湖橋下環(huán)湖路同嚴(yán)西湖橋主線道路的交通聯(lián)系，設(shè)計(jì)新增匝道連接主線道路和環(huán)湖路，因此需要對(duì)原主線道路進(jìn)行拓寬設(shè)計(jì)。由于扶壁式擋土墻高度均在5 m以上，擋墻基礎(chǔ)埋置較深，道路拓寬難度較大，對(duì)平面線形進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)后只對(duì)設(shè)置有懸臂式擋土墻的路段進(jìn)行拓寬設(shè)計(jì)，該段擋墻墻身高度1.36～5.00 m。拓寬后主線道路總寬25.5 m，車行道寬度24.5 m，兩側(cè)護(hù)欄各寬0.5 m，見(jiàn)圖2。

圖1 拓寬前道路橫斷面(單位:cm)

圖2 拓寬后道路橫斷面(單位:cm)

1 -般路基拓寬關(guān)鍵技術(shù)

1.1 路基拓寬工程難點(diǎn)

路基拓寬工程難點(diǎn)在于新老路基之間的不均勻沉降、新老路基之間結(jié)合強(qiáng)度不足、路基路面的整體抗變形能力差、路基的穩(wěn)定性不足以及不利的水文地質(zhì)條件等造成路基損壞，其損壞機(jī)理歸結(jié)為兩類:拓寬路基穩(wěn)定性不足導(dǎo)致的損壞和新老路基不協(xié)調(diào)變形引起的損壞[1]。

拓寬路基穩(wěn)定性不足主要表現(xiàn)在三個(gè)方面[2]:

(1)拓寬部位地基過(guò)陡，拓寬路基可能沿原陡坡路基潛在的破裂面產(chǎn)生滑移，從而導(dǎo)致拓寬路基整體失穩(wěn)破壞;

(2)拓寬部位地基含軟弱下臥層，在新填筑路基自身和行車荷載的作用下，會(huì)導(dǎo)致新老路基結(jié)合部的結(jié)合強(qiáng)度不足;

(3)新老路基結(jié)合部處治不當(dāng)，結(jié)合部強(qiáng)度不足，在結(jié)合部的路面產(chǎn)生縱向裂縫。

新老路基不協(xié)調(diào)變形主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:

(1)新老路基地基固結(jié)量不同，新老路基地基壓縮固結(jié)的時(shí)間不同，老路基地基經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的自重荷載和行車荷載作用，固結(jié)變形趨于穩(wěn)定，而新路基的地基沒(méi)有充分的時(shí)間固結(jié)，后期將產(chǎn)生較大的沉降;

(2)拓寬路基自身的變形過(guò)大，其主要原因是路基填料選擇不當(dāng)和新填筑路基未達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度。

1.2 路基拓寬常見(jiàn)技術(shù)措施

路基拓寬工程實(shí)施之前通?？刹捎密浫醯鼗幚怼⒒浊逵贀Q填、舊路路堤臺(tái)階開(kāi)挖、土工合成材料加筋墊層和加筋土路堤、土工織物防滲和排水、改良土高強(qiáng)路堤和輕質(zhì)路堤、鋪設(shè)土工合成材料防裂層或增大加鋪層厚度等，常見(jiàn)工程技術(shù)措施如下[3]:

(1)新建路基原地面處理，處理方法主要有三種:塑料排水板法，通過(guò)排水板將地下水引出，使土體固結(jié)加速地基的沉降;通過(guò)鋪筑墊層或復(fù)合式地基處理方式提高地基承載力，減少地基沉降;

首先，推進(jìn)利率市場(chǎng)化。銀行業(yè)高利潤(rùn)為有序推進(jìn)利率市場(chǎng)化創(chuàng)造了良好機(jī)遇。當(dāng)前，應(yīng)鼓勵(lì)銀行多向中小企業(yè)提供融資服務(wù)，完善銀行貸款利率的風(fēng)險(xiǎn)定價(jià)機(jī)制，以實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和收入分配結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化。

(2)新建路基自身沉降處理，通過(guò)填筑粗顆粒材料如碎石土、砂礫等，采用大噸位振動(dòng)壓路機(jī)、沖擊式壓路機(jī)來(lái)碾壓土體以及增加碾壓次數(shù)來(lái)增加路基壓實(shí)度，減少路基自身沉降，對(duì)新建路基采用超載預(yù)壓3～6個(gè)月時(shí)間加速新建路基的沉降;

(3)新老路基的土體銜接采用臺(tái)階式碾壓方式，并鋪設(shè)土工格柵、加錨桿等措施提高新老路基結(jié)合部強(qiáng)度;

2 懸臂式擋土墻段路基拓寬主要問(wèn)題分析

懸臂式擋土墻段路基拓寬不同于一般路基拓寬，一般情況下需對(duì)原擋墻進(jìn)行拆除，在拓寬后路基邊線位置修筑新?lián)鯄Γ缓筇钪坊M(jìn)行路基拓寬改造。當(dāng)擋土墻墻身高度小于2 m時(shí)，基礎(chǔ)埋置較淺，擋墻尺寸較小，原擋墻清除工程難度也較小，對(duì)現(xiàn)狀道路破壞程度較低。但是當(dāng)擋土墻墻身高度大于2 m時(shí)，甚至高達(dá)4～5 m時(shí)，此時(shí)擋墻基礎(chǔ)埋置較深，尺寸較大，原擋墻清除工程量較大，嚴(yán)重破壞現(xiàn)狀道路，另外路基加寬時(shí)，從基底至路床需挖設(shè)臺(tái)階，原道路實(shí)際破損范圍更大，造成道路交通中斷，社會(huì)影響較差。因此本次拓寬工程設(shè)計(jì)時(shí)，綜合考慮各方面因素，尋求充分利用既有擋土墻工程，達(dá)到拓寬路基寬度和節(jié)約工程投資的目的，提出了適合該工程的路基拓寬方案設(shè)計(jì)。本改建工程根據(jù)下述設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)施，已通車兩年，道路運(yùn)行狀況良好。

3 懸臂式擋墻段路基拓寬方案設(shè)計(jì)

3.1 擋墻高度≤2 m段路基拓寬設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，當(dāng)墻身高度≤2 m時(shí)，懸臂式擋土墻前趾板寬度40～50 cm，后踵板寬度100～125 cm，底板厚度30 cm，可對(duì)現(xiàn)狀懸臂式擋土墻進(jìn)行清除，然后在拓寬后路基邊線位置修筑新?lián)鯄?，新老路基結(jié)合部挖臺(tái)階并鋪設(shè)土工格柵。為了減少由于挖設(shè)臺(tái)階造成原路面的破壞，該次設(shè)計(jì)新老路基結(jié)合部處臺(tái)階寬度100 cm，臺(tái)階高度125 cm，坡率1:0.8，新建路基部分填筑砂礫，以防止新填筑路基沉降。設(shè)計(jì)圖紙見(jiàn)圖3。

圖3 擋墻高度≤2 m段路基拓寬設(shè)計(jì)圖(單位:cm)

3.2 擋墻高度>2 m段路基拓寬設(shè)計(jì)

當(dāng)墻身高度>2 m時(shí)，最高處為5 m，懸臂式擋土墻前趾板寬度65～160 cm，后踵板寬度145～225 cm，底板厚度35～55 cm，對(duì)現(xiàn)狀懸臂式擋土墻不進(jìn)行清除，只鑿除老擋墻上部(即路面以下)47 cm墻體，滿足30 cm鋼筋混凝土蓋板和17 cm瀝青面層厚度。當(dāng)新?lián)鯄︴喟宀唤佑|老擋墻趾板時(shí)，新老擋墻互不干擾，在老擋墻外側(cè)直接修筑新?lián)鯄?，新老擋墻之間設(shè)置30 cm厚鋼筋混凝土蓋板搭接，蓋板以下采用級(jí)配碎石回填，以防止新填筑路基沉降。設(shè)計(jì)圖紙見(jiàn)圖4。

圖4 擋墻高度>2 m段路基拓寬設(shè)計(jì)圖(單位:mm)

路基加寬漸變段存在當(dāng)新?lián)鯄︴喟迮c老擋墻趾板相接觸情況，新?lián)鯄︴喟逦恢们秩肜蠐鯄χ喊?，此時(shí)對(duì)新老擋墻進(jìn)行搭接設(shè)計(jì)。

圖5 新老擋墻搭接設(shè)計(jì)圖-(單位:mm)

(2)在圖6搭接情況下，鑿除老擋墻上部47 cm墻體，滿足30 cm鋼筋混凝土蓋板和17 cm瀝青面層厚度，新?lián)鯄︴喟迮c老擋墻趾板之間進(jìn)行搭接設(shè)計(jì)，鑿除老擋墻趾板長(zhǎng)度不小于10 d(鋼筋直徑)，露出橫向鋼筋與新?lián)鯄M向鋼筋進(jìn)行焊接，焊接段長(zhǎng)度不小于鋼筋直徑的10倍，老擋墻趾板鑿除部位重新澆筑C30混凝土。

圖6 新老擋墻搭接設(shè)計(jì)圖二(單位:mm)

4.3 新老路面結(jié)構(gòu)拼接設(shè)計(jì)

擋墻路段加寬路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為4 cm SMA-13 (SBS改性瀝青)+ 6 cm AC-20C + 7 cm AC-25C + 0.6 cm稀漿封層 + 30 cm C30鋼筋混凝土板，為減少不均勻沉降產(chǎn)生的路面裂縫，在新老路面結(jié)構(gòu)搭接處，即鋼筋混凝土蓋板與老路路面結(jié)構(gòu)基層頂面鋪設(shè)2 m玻纖格柵，玻纖格珊抗拉強(qiáng)度不小于80 kN/m，老路面層挖臺(tái)階與新路面層搭接處理。設(shè)計(jì)圖紙見(jiàn)圖7。

圖7 新老路面結(jié)構(gòu)拼接設(shè)計(jì)圖(單位:cm)

4 結(jié)語(yǔ)

既有懸臂式擋土墻路段的路基加寬在市政道路改建工程中比較常見(jiàn)，如何處理既有擋土墻是改建工程的重要環(huán)節(jié)，本文結(jié)合實(shí)際工程，綜合考慮工程難度、節(jié)約投資、交通通行、社會(huì)影響各方面因素，創(chuàng)新的提出了針對(duì)墻身高度H≤2 m和H>2 m的兩種不同路基拓寬處理方案以供設(shè)計(jì)者參考。

[1] 凌建明，錢勁松，黃琴龍.路基拓寬工程的損壞模式和設(shè)計(jì)指標(biāo).道路工程學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C].2004:82-88

[2] 高捷婷.高速公路路基拓寬方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選分析[D].哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué)，2009.

[3] 杜艷軍.高等級(jí)公路路堤加寬理論分析[D].哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué)，2005.

U416.1

B

1009-7716(2015)11-0034-03

2015-07-02

吳曉峰(1983-)，男，湖北恩施人，碩士，工程師，主要從事市政道路工程設(shè)計(jì)工作。