李志強,符 蕾,陸宇翔
(廣西交通設計集團有限公司,廣西 南寧 530029)
逆作法是一種自上而下作業(yè)的支護施工方法,通過合理利用結構自身的抗力,達到支護基坑的目的。逆作法的主要特征是:(1)從上往下作業(yè);(2)開挖土方過程中利用結構自身的抗力抵抗土壓力。由于省去了大量臨時支護的費用,逆作法具有非常明顯的經濟效益,在房屋高層建筑基坑施工中大量使用,但在道路施工中運用得很少。根據實際情況,逆作法在道路經常使用的樁板式擋土墻施工中是大有可為的。
樁板式擋土墻的預制擋土板一般置于抗滑樁之后或搭接在抗滑樁的翼緣板上,施工常規(guī)做法為順作法,需要在做好抗滑樁后開挖邊坡至擋土板底部,清理出安放擋土板的施工空間,再從下往上逐塊安裝預制擋土板,并同時分層夯實回填板后填土。但在邊坡頂附近有建筑物的情況下,沒有足夠距離可以采用較緩的坡比開挖邊坡,在開挖邊坡的過程中往往需要對邊坡增加鋼板樁、土釘墻、錨桿支護等臨時加固措施,保證施工過程中坡頂建筑物不受影響。增加臨時加固措施必然會增大樁板式擋土墻的總體造價。而采用逆作法施工,在從上往下開挖邊坡的同時,從上往下安放擋土板,用上層擋土板來支擋已開挖的上部邊坡,邊坡在不需要增加臨時加固措施的情況下也能夠穩(wěn)定,保證施工可以安全順利地循環(huán)進行。
百色大道(一期)工程為城市主干路,由南百二級公路(324國道)改擴建而成,道路紅線寬66 m,設計時速60 km/h。路線呈東南-西北走向,基本沿舊路布設,道路設計起點樁號為K12+940,位于田陽-百色交界處那吉路口附近,路線向西北方向延伸,道路經過三塘村、四塘鎮(zhèn),于K22+691.933下穿隆百高速分離立交橋,終點接位于南百高速百色東出入口附近的進城大道一期K5+200樁號,終點樁號為K24+394.315,路線全長11.454 315 km。
百色大道(一期)工程K23+105~225段右側邊坡頂部有一條水泥混凝土道路,路邊依坡而建有一排3~4層高的民房。民房離坡頂邊最近只有5 m左右,邊坡最高有11 m高。邊坡地表上覆厚1~2 m的殘坡積半成泥(砂)巖風化物,下伏第三系泥巖、砂巖半成巖,屬中等膨脹土地段;在邊坡開挖形成臨空面后,易發(fā)生滑坡、崩落、坍塌等地質災害。此段邊坡設計采用樁板式擋土墻進行支護。施工單位在放坡開挖施工附近K23+240樁號處擋土墻時,邊坡曾經出現滑塌現象,危及到民房安全,后采用了打鋼管注漿邊坡等加固措施,才順利把此段擋土墻施工完成;故提出因安全問題無法放坡開挖施工擋土板,建議增加抗滑樁根數,把樁板式擋土墻改為排樁式抗滑樁,大概增加造價300萬元左右。設計單位大膽提出采用逆作法施工擋土板,不增加造價,而且又能保證安全,得到了其余各參建單位的認可。設計單位按照逆作法施工工藝對原樁板式擋土墻設計進行了部分修改。
K23+105~225段右側樁板式擋土墻的抗滑樁采用φ2.2 m圓樁,采用人工挖孔成孔。抗滑樁中心間距5 m,共設置25根;為減少投資,抗滑樁樁長根據邊坡高度的變化采用12 m、14 m、16 m、18 m、20 m、22 m長。
為配合逆作法施工,擋土板由通常的預制板改為現澆板,沿相鄰的兩個抗滑樁中心線布置,這樣板長最短,挖土最少,最經濟;而且也方便從抗滑樁正面挖土,施工空間大,可以采用挖掘機挖土。擋土板從抗滑樁樁頂由上到下按照6 m高度分類,高度≤6 m的板厚采用30 cm,高度>6 m的板厚采用40 cm,板上作用的荷載取各類擋土板中最底層擋土板所對應的土壓應力,按均布荷載分布。擋土板受力鋼筋采用植筋技術錨固于抗滑樁混凝土內。如圖1所示。
圖1 擋土板平面布置圖(單位:mm)
樁板式擋土墻逆作法施工工序是:(1)先施工抗滑樁。(2)抗滑樁檢測合格后,從坡頂開始,從抗滑樁正面垂直開挖邊坡,開挖高度一般為1 m高,若土質情況較好,也可以按最大不超過2 m高開挖。(3)植筋。按設計要求布好鋼筋,安裝模板,為方便下部擋土板開挖,要求設置木底模;澆注上部第一塊擋土板。(4)上部擋土板混凝土強度達到設計值的70%以上時,方可拆除模板,繼續(xù)開挖擋土板下部土方,植筋澆注第二塊擋土板。(5)按以上步驟循環(huán)開挖施工,直至澆注完下部最后一塊擋土板。
需要注意的是,為保證下部擋土板澆注混凝土時可以插入振動棒振搗密實,從第二塊擋土板開始,外側面的模板上做進料口,進料口超過上一段擋土板底面的板厚高度。澆注擋土板混凝土時進料口留下的多余混凝土,待混凝土強度達到設計值的70%以上時,方可用人工鑿除。
植筋施工是樁板式擋土墻逆作法施工的關鍵。擋土板的受力鋼筋必須錨入抗滑樁內,并有足夠的錨固深度,才能在施工過程中保持自穩(wěn)并發(fā)揮擋土作用。植筋施工應嚴格按照《混凝土結構加固設計規(guī)范》(GB50367-2013)進行,采用符合規(guī)范的A級膠作為鋼筋植筋結構粘結劑。
植筋的錨固深度不能按短期拉拔試驗值或廠商技術手冊的推薦值采用,要按《混凝土結構加固設計規(guī)范》(GB50367-2013)公式15.2.2-2計算:植筋錨固深度設計值ld≥ΨN·Ψae·ls。經計算,非懸挑結構的植筋錨固深度設計值采用如下數值:C14鋼筋30 cm長,C16鋼筋34 cm長,C20鋼筋42 cm長,C22鋼筋46 cm長。應注意的是,懸挑結構的植筋錨固深度是非懸挑結構的1.3倍長。懸挑結構的植筋錨固深度設計值采用如下數值:C14鋼筋40 cm長,C16鋼筋45 cm長,C20鋼筋55 cm長,C22鋼筋60 cm長。
根據《混凝土結構加固設計規(guī)范》(GB50367-2013)表15.3.5“植筋直徑與對應的鉆孔直徑設計值”:C14鋼筋采用18 mm鉆孔直徑,C16鋼筋采用20 mm鉆孔直徑,C20鋼筋采用25 mm鉆孔直徑,C22鋼筋采用28 mm鉆孔直徑。
鋼筋植筋的施工順序為:(1)鉆孔:開挖土方及鑿掉抗滑樁的護壁,按照圖紙要求在抗滑樁表面劃定鉆孔錨固的準確位置,根據植筋鋼筋直徑,按照設計鉆孔直徑及植筋錨固長度鉆孔。(2)清孔:將孔打好后先用毛刷將表面雜物刷凈,再用氣筒將孔內雜物吹凈;也可用高壓水沖孔清洗,但應注意清洗后要用氣筒把孔壁吹干。(3)注膠:將A級膠灌入清理后的鉆孔中,要求灌漿均勻無孔隙,注滿孔體積的2/3為止。(4)插筋:鉆孔灌漿后,馬上插入已處理好的鋼筋,插入鋼筋時需用手轉動插到孔底,上下動作防止氣泡發(fā)生,讓A級膠與鋼筋全面粘合。(5)調整:鋼筋插入孔內后,若需調整位置,應在10 min內調整完畢,但不允許向外拉。(6)保護:調整好的鋼筋應在1 h內不允許動,否則將影響錨固的強度,保護48 h后方可進行后面的其他工序。(7)現場檢測:植筋應進行拉拔試驗,檢測數量一般應抽檢植筋總數量的10%。
樁板式擋土墻采用順作法施工時,擋土板一般設置在抗滑樁之后或搭接在抗滑樁的翼緣板上。為方便安裝,縱向擋土板間或擋土板與翼緣板間一般都留有縫隙,整幅樁板式擋土墻沒有連成整體,不需要考慮設置變形縫。樁板式擋土墻采用逆作法施工時,擋土板固接于抗滑樁中,整幅擋土墻通過擋土板連成了一體,如果樁板式擋土墻的長度又較長,就必須要考慮設置溫度變形縫,否則以后脹縮變形,會造成剛度較小的擋土板中出現應力集中從而在薄弱處產生溫度裂縫。有些已施工完的采用現澆擋土板的樁板式擋土墻,擋土板出現多處裂縫,就是未設置變形縫造成的。
本段樁板式擋土墻有所創(chuàng)新地利用懸挑板來設置變形縫,即在擋土板縱向中間位置設置變形縫,擋土板由一塊單向板變?yōu)閮蓧K懸挑板,這是在以往類似工程施工中未曾用過或介紹過的做法。在K23+152.5、K23+202.5樁號處設置變形縫,縫寬2 cm,用瀝青麻絮封塞。需要注意的是,擋土板變?yōu)閼姨舭搴?,施工時靠近土坡一側的受力鋼筋要按照懸挑結構加大錨固深度來植筋。
為限制變形縫兩端懸挑擋土板受土壓向外的相對變形,保證變形縫兩端向外變形基本一致,以便立面美觀,參照混凝土路面的連接作法,施工時在變形縫兩端擋土板厚度向中間位置設置C20鋼筋拉桿,沿高度每0.2 m設置一根,每根長0.8 m,詳見圖2。
圖2 擋土板變形縫處拉桿大樣圖
施工單位于2015-04-15開始挖孔施工抗滑樁,采用逆作法開挖施工擋土板,于2015-08-09施工完擋土板。施工過程很順利,沒有出現邊坡開挖滑塌事故,對邊坡上的民房沒有影響。此段采用逆作法施工的樁板式擋土墻建成至今已有一年多時間了,未發(fā)現有任何問題,證明逆作法施工是成功的。
當道路開挖邊坡坡頂附近有房屋建筑物或電塔等構造物時,不僅可以優(yōu)先考慮采用成排抗滑樁支護,
還可以采用樁板式擋土墻支護。只是把樁板式擋土墻的施工方法改為逆作法施工即可,這樣可以節(jié)省很多投資,而且施工過程也是很安全的。
采用逆作法施工樁板式擋土墻時應注意的是:(1)植筋錨固深度采用廠商技術手冊推薦的10~12倍鋼筋直徑是不夠的,懸挑結構的受力主筋植筋錨固深度要比非懸挑結構的要大。(2)注意縱向受力鋼筋的焊接接頭應相互錯開,焊接接頭連接區(qū)段內縱向受力鋼筋的接頭面積百分率應≤50%,焊接接頭連接區(qū)段的長度為35倍鋼筋直徑并≥500 mm。為滿足以上要求,擋土板植筋外露長度不應該一樣,相鄰鋼筋植筋外露長度相差≥35倍鋼筋直徑并≥500 mm。(3)較長的樁板式擋土墻要設置變形縫。
[1]GB50367-2013,混凝土結構加固設計規(guī)范[S].
[2]GB50010-2010,混凝土結構設計規(guī)范(2015版)[S].
[3]JTG D30-2015,公路路基設計規(guī)范[S].