吳翔,秦鵬一,王興洲,張杰,黃鵬睿
(核工業(yè)井巷建設集團有限公司,浙江湖州 313000)
在山區(qū)公路工程建設中,擋土墻的修建起到至關重要的作用[1]。本文主要分析在山區(qū)沿海公路中,衡重式擋土墻地基承載力滿足不了設計要求,并且在地基基坑緊靠臨海斜坡的情況下,衡重式擋土墻繼續(xù)施工的方法[2]。通過增設衡重式擋土墻擴大鋼筋混凝土基礎及基礎斜拉錨桿,順利完成了該段衡重式擋土墻施工,且擴大的基礎以及擋土墻墻身無裂縫,幾乎無沉降位移[3]。可為同類工程施工提供參考。
該工程位于福建省霞浦縣,該區(qū)域平均氣溫在16℃~19℃之間,春季雨水相對豐富,夏季臺風較多,冰凍天氣相對較少,受海洋氣候影響比較明顯,呈現(xiàn)出典型的季風氣候特點。該擋土墻地基基坑存在兩個問題:(1)地基巖層破碎,地基承載力滿足不了設計承載力要求;(2)擋墻基坑外邊緣靠臨海斜坡,內(nèi)邊緣靠山體??傮w上施工難度較大,施工現(xiàn)場影像見圖1。
圖1 施工現(xiàn)場影像照片(方框為擋土墻基礎分部位置)
在擋土墻基坑挖至設計標高后,對地基基坑的方位以及承載力進行測量 (采用動力觸探的方式,對地基承載力進行現(xiàn)場測試),該段擋土墻的全墻高為15m,設計承載力為450kPa,基礎的寬度正好與設計值相同,現(xiàn)場測試地基承載力為430kPa,與設計值比較接近。由于該段擋土墻臨海,基礎巖石狀況比較破碎,基坑底部比海平面高4.0m,如果按照設計圖紙施工,擋土墻的外緣邊線將緊靠臨空面,存在較大的安全隱患,因此選擇兩種施工方案,分別對該段擋土墻的施工進行探討。
第一種方案:擋土墻基坑繼續(xù)往下挖1.5m。在該基坑基礎之上,往下挖1.5m,下部為未完全風化的巖層,地基承載力能夠滿足設計承載力的要求,但是需要面臨的問題是:(1)機械繼續(xù)開挖該段擋墻基礎有較大困難,且存在機械施工安全隱患;(2)如果按照該方法下挖,在擋墻澆筑過程中,混凝土的澆筑存在較大困難,成品質量和安全難以保證;(3)臨海區(qū)域,在夏季經(jīng)常出現(xiàn)臺風、暴雨等天氣,擋土墻基坑底部與海平面更為接近,后期使用時,可能會存在很大的安全隱患[4]。該種方案的優(yōu)點:(1)擋土墻外邊線不會緊靠臨海斜坡面,成品安全系數(shù)相對較高;(2)擋土墻基坑地基承載力完全能夠滿足設計承載力的要求。
第二種方案:擋土墻基坑繼續(xù)往下挖0.5m。同時,在臨海斜坡面上人工開挖臺階,將該段擋墻基坑挖成階梯狀,為增強擋土墻地基基礎的強度,增設鋼筋籠,擴大擋土墻基礎。該種方案的優(yōu)點:(1)擋土墻基坑的開挖難度大大降低,混凝土澆筑質量會有所提升,同時在施工過程中,安全得到較好的保證;(2)下挖0.5m,地基承載力可以滿足設計承載力的要求;(3)增設擴大鋼筋混凝土基礎,能避免擋土墻外邊線緊靠臨海斜坡面,在海的一側,會留有足夠的支擋空間。但是該種方案存在的問題是:增設鋼筋籠和基礎斜拉錨桿會增加施工成本,同時延誤工期。
因此,綜合對比兩種施工方案,結合安全、質量、成本和進度各項因素(由于該段擋土墻不在該項目施工的關鍵節(jié)點上,對工期影響甚?。?,選擇第二種方案作為該段擋土墻最終的施工方案。
在對該段擋土墻基坑繼續(xù)往下挖0.5m之后,現(xiàn)場對基坑的方位以及地基承載力進行測試,基坑的尺寸大小以及方位滿足設計要求,但是擋土墻外邊線距離臨海斜坡面只有25cm,地基承載力為490kPa,能夠滿足設計承載力的要求。同時,人工對臨海斜坡面進行臺階式開挖,目的是為了增大擋土墻基礎,提高擋土墻安全穩(wěn)定性。
在基坑開挖完畢之后,對基礎增設的錨桿進行布置:首先,在基礎范圍內(nèi)按照1.5m的間距增設長9m、型號為32的錨桿,基礎范圍內(nèi)上下增設兩排,按照梅花型布置,以15°的傾斜角安裝,錨桿尾部50cm,彎成L型與鋼筋籠進行焊接,使用M10的砂漿進行填充加固。經(jīng)過現(xiàn)場錨桿抗拉拔試驗,發(fā)現(xiàn)錨桿完全符合設計要求。
為增加擋土墻擴大基礎的強度,在擴大基礎中增設鋼筋籠,鋼筋布置方式見圖2。
圖2 鋼筋混凝土鋼筋布置方式簡圖(左:臺式基礎結構圖,右:基礎底面配筋圖)
將基礎錨桿和鋼筋籠安置好之后,對該擴大基礎的邊界范圍以及設計的擋土墻基礎進行測量放線,發(fā)現(xiàn)設計擋土墻基礎外邊線與擴大基礎的外邊線有足夠的安全防護距離,為模板的安裝以及混凝土的澆筑施工提供了安全保障。
采用C20片石混凝土進行混凝土澆筑。在混凝土澆筑的過程中,嚴格選擇砂石料的粒徑,防止大粒徑的碎石不能進入鋼筋籠,同時,嚴格按照混凝土配合比制料。在澆筑的過程中,嚴格控制混凝土的澆筑速度,并按照標準充分振搗,保證密實。
該段擋土墻施工完畢之后,對擋土墻施工過程中以及施工結束后的各項監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,發(fā)現(xiàn)擋土墻擴大的基礎以及擋土墻墻身沒有出現(xiàn)裂縫,擋土墻墻身基本沒有發(fā)生沉降位移,同時由于是在擴大基礎上施工的擋土墻,表觀質量良好。
在擋土墻基礎地基承載力不足以及基坑尺寸不足的情況下,增設臺階式鋼筋混凝土擴大基礎和基礎斜拉錨桿,能夠有效保證擋墻的施工安全以及后期的安全使用。該施工方法可為同類工程施工提供參考。