悬臂式挡土墙段道路路基拓宽方案设计

2015-11-30吴晓峰冯臻臻

城市道桥与防洪 2015年11期

关键词：墙身拓宽挡土墙

吴晓峰，陈锐，冯臻臻

(1.上海市政交通设计研究院有限公司，上海市 200030;2.上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司武汉分公司，湖北武汉 430077)

悬臂式挡土墙段道路路基拓宽方案设计

吴晓峰1，2，陈锐1，2，冯臻臻1，2

(1.上海市政交通设计研究院有限公司，上海市 200030;2.上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司武汉分公司，湖北武汉 430077)

结合武汉严西湖大桥东侧桥头道路引线拓宽改造工程，对既有悬臂式挡土墙段道路路基拓宽方案进行优化设计，提出了针对墙身高度H≤2 m和H>2 m的两种不同路基拓宽处理方案。改建工程已通车两年多，道路运行状况良好。

悬臂式挡土墙;路基拓宽

0 引言

该拓宽工程位于武汉花城大道严西湖大桥东侧桥头道路引线段，现状道路总宽17.5 m，如图1，车行道宽度16.5 m，两侧护栏各宽0.5 m，引线从桥台至接地点范围内道路主线两侧均设置有挡墙，其中从桥头位置起 80 m范围内(桩号K5+549.58～K5+629.58)为扶壁式挡土墙，墙身高度5.25～7.15m，后一段至接地点148 m范围内(桩号K5+629.58～K5+777.58)为悬臂式挡土墙，墙身高度1.36～5.00 m。为解决严西湖桥下环湖路同严西湖桥主线道路的交通联系，设计新增匝道连接主线道路和环湖路，因此需要对原主线道路进行拓宽设计。由于扶壁式挡土墙高度均在5 m以上，挡墙基础埋置较深，道路拓宽难度较大，对平面线形进行优化设计后只对设置有悬臂式挡土墙的路段进行拓宽设计，该段挡墙墙身高度1.36～5.00 m。拓宽后主线道路总宽25.5 m，车行道宽度24.5 m，两侧护栏各宽0.5 m，见图2。

图1 拓宽前道路横断面(单位:cm)

图2 拓宽后道路横断面(单位:cm)

1 -般路基拓宽关键技术

1.1 路基拓宽工程难点

路基拓宽工程难点在于新老路基之间的不均匀沉降、新老路基之间结合强度不足、路基路面的整体抗变形能力差、路基的稳定性不足以及不利的水文地质条件等造成路基损坏，其损坏机理归结为两类:拓宽路基稳定性不足导致的损坏和新老路基不协调变形引起的损坏[1]。

拓宽路基稳定性不足主要表现在三个方面[2]:

(1)拓宽部位地基过陡，拓宽路基可能沿原陡坡路基潜在的破裂面产生滑移，从而导致拓宽路基整体失稳破坏;

(2)拓宽部位地基含软弱下卧层，在新填筑路基自身和行车荷载的作用下，会导致新老路基结合部的结合强度不足;

(3)新老路基结合部处治不当，结合部强度不足，在结合部的路面产生纵向裂缝。

新老路基不协调变形主要表现在两个方面:

(1)新老路基地基固结量不同，新老路基地基压缩固结的时间不同，老路基地基经过长时间的自重荷载和行车荷载作用，固结变形趋于稳定，而新路基的地基没有充分的时间固结，后期将产生较大的沉降;

(2)拓宽路基自身的变形过大，其主要原因是路基填料选择不当和新填筑路基未达到规定的压实度。

1.2 路基拓宽常见技术措施

路基拓宽工程实施之前通常可采用软弱地基处理、基底清淤换填、旧路路堤台阶开挖、土工合成材料加筋垫层和加筋土路堤、土工织物防渗和排水、改良土高强路堤和轻质路堤、铺设土工合成材料防裂层或增大加铺层厚度等，常见工程技术措施如下[3]:

(1)新建路基原地面处理，处理方法主要有三种:塑料排水板法，通过排水板将地下水引出，使土体固结加速地基的沉降;通过铺筑垫层或复合式地基处理方式提高地基承载力，减少地基沉降;

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(2)新建路基自身沉降处理，通过填筑粗颗粒材料如碎石土、砂砾等，采用大吨位振动压路机、冲击式压路机来碾压土体以及增加碾压次数来增加路基压实度，减少路基自身沉降，对新建路基采用超载预压3～6个月时间加速新建路基的沉降;

(3)新老路基的土体衔接采用台阶式碾压方式，并铺设土工格栅、加锚杆等措施提高新老路基结合部强度;

2 悬臂式挡土墙段路基拓宽主要问题分析

悬臂式挡土墙段路基拓宽不同于一般路基拓宽，一般情况下需对原挡墙进行拆除，在拓宽后路基边线位置修筑新挡墙，然后填筑路基进行路基拓宽改造。当挡土墙墙身高度小于2 m时，基础埋置较浅，挡墙尺寸较小，原挡墙清除工程难度也较小，对现状道路破坏程度较低。但是当挡土墙墙身高度大于2 m时，甚至高达4～5 m时，此时挡墙基础埋置较深，尺寸较大，原挡墙清除工程量较大，严重破坏现状道路，另外路基加宽时，从基底至路床需挖设台阶，原道路实际破损范围更大，造成道路交通中断，社会影响较差。因此本次拓宽工程设计时，综合考虑各方面因素，寻求充分利用既有挡土墙工程，达到拓宽路基宽度和节约工程投资的目的，提出了适合该工程的路基拓宽方案设计。本改建工程根据下述设计方案进行实施，已通车两年，道路运行状况良好。

3 悬臂式挡墙段路基拓宽方案设计

3.1 挡墙高度≤2 m段路基拓宽设计

根据设计图纸，当墙身高度≤2 m时，悬臂式挡土墙前趾板宽度40～50 cm，后踵板宽度100～125 cm，底板厚度30 cm，可对现状悬臂式挡土墙进行清除，然后在拓宽后路基边线位置修筑新挡墙，新老路基结合部挖台阶并铺设土工格栅。为了减少由于挖设台阶造成原路面的破坏，该次设计新老路基结合部处台阶宽度100 cm，台阶高度125 cm，坡率1:0.8，新建路基部分填筑砂砾，以防止新填筑路基沉降。设计图纸见图3。

图3 挡墙高度≤2 m段路基拓宽设计图(单位:cm)

3.2 挡墙高度>2 m段路基拓宽设计

当墙身高度>2 m时，最高处为5 m，悬臂式挡土墙前趾板宽度65～160 cm，后踵板宽度145～225 cm，底板厚度35～55 cm，对现状悬臂式挡土墙不进行清除，只凿除老挡墙上部(即路面以下)47 cm墙体，满足30 cm钢筋混凝土盖板和17 cm沥青面层厚度。当新挡墙踵板不接触老挡墙趾板时，新老挡墙互不干扰，在老挡墙外侧直接修筑新挡墙，新老挡墙之间设置30 cm厚钢筋混凝土盖板搭接，盖板以下采用级配碎石回填，以防止新填筑路基沉降。设计图纸见图4。

图4 挡墙高度>2 m段路基拓宽设计图(单位:mm)

路基加宽渐变段存在当新挡墙踵板与老挡墙趾板相接触情况，新挡墙踵板位置侵入老挡墙趾板，此时对新老挡墙进行搭接设计。

图5 新老挡墙搭接设计图-(单位:mm)

(2)在图6搭接情况下，凿除老挡墙上部47 cm墙体，满足30 cm钢筋混凝土盖板和17 cm沥青面层厚度，新挡墙踵板与老挡墙趾板之间进行搭接设计，凿除老挡墙趾板长度不小于10 d(钢筋直径)，露出横向钢筋与新挡墙横向钢筋进行焊接，焊接段长度不小于钢筋直径的10倍，老挡墙趾板凿除部位重新浇筑C30混凝土。

图6 新老挡墙搭接设计图二(单位:mm)

4.3 新老路面结构拼接设计

挡墙路段加宽路面结构设计为4 cm SMA-13 (SBS改性沥青)+ 6 cm AC-20C + 7 cm AC-25C + 0.6 cm稀浆封层 + 30 cm C30钢筋混凝土板，为减少不均匀沉降产生的路面裂缝，在新老路面结构搭接处，即钢筋混凝土盖板与老路路面结构基层顶面铺设2 m玻纤格栅，玻纤格珊抗拉强度不小于80 kN/m，老路面层挖台阶与新路面层搭接处理。设计图纸见图7。