现役高速公路挡墙加固技术研究
——以框架梁压力注浆锚杆组合加固为例

李登红，王文轩，贺永明，陈何兆

(四川省交通建设集团股份有限公司，四川 成都 610041)

0 前 言

目前，国内对已倾倒垮塌挡墙采用拆除并新建挡墙，对外倾变形段如果也都采取拆除并新建挡墙，将大大增加既有高速公路挡墙施工成本，且延长施工工期。因此，对现役公路挡墙缺陷加固新技术的研究与应用是当前一项重要的任务[1]。本文以G75兰海高速公路广甘路面病害处治工程实际背景为依托，对现役高速公路挡墙外倾变形段加固方式进行技术创新，采用公路挡墙框架梁压力注浆锚杆组合加固技术，坡面框架梁横竖梁同时布置钢筋同时浇筑，框架梁混凝土养护采用智能化均匀喷淋洒水养护技术等，形成了一整套现役高速公路挡墙框架梁压力注浆锚杆组合加固技术。

1 工程概况

G75兰海高速公路广甘路面病害处治工程，路线全长56.438 km，病害处治工程包括：采用钢管桩+联系梁、墙底回填对K590+421～K590+460段右线路基病害处治以及后期检测。拆除K543+963～974.5段已倾倒垮塌挡墙、对已外倾变形段挡墙K543+951～963采用工字钢支撑、K543+963～978增设两排钢管桩、新建K543+963～978I型挡墙、新建K543+895～K544+018II型挡墙、新建K543+915.5～963段锚杆框架梁、新建排洪沟、对K543+978～K544+010段右岸基岩底部凹腔进行C20混凝土支撑嵌补、进行河道清淤和清顺纵坡，施工完成后加强后期监测。路基填料压力注浆处治K551+335～K551+401段右线路基病害并加以后期检测。

2 技术原理

根据本工程所出现的高速公路挡墙外倾变形问题，结合工程实际，并查阅相关文献提出了框架梁压力注浆锚杆组合加固施工方案。压力注浆锚杆采用螺纹钢筋，锚杆钻孔直径110 mm，倾角为20°[2]。锚杆为全长粘结锚杆，锚固材料采用M30水泥砂浆。锚杆施工前确定合理的注浆压力、注浆量等参数，并确保满足设计所要求的抗拔力。坡面框架梁的配筋和浇筑在压力注浆锚杆施工完成后进行，横竖梁同时布置钢筋，同时浇筑。框架横、竖梁均在原右线左侧既有挡墙墙面坡上修建，浇筑前在横竖梁相应位置进行凿毛，并浇水湿润，保证梁与墙面紧贴，如图1所示。

图1 现役高速公路挡墙框架梁压力注浆锚杆组合加固施工结构平面图

3 工艺流程与操作要点

3.1 工艺流程

施工工艺流程图如图2所示。

图2 施工工艺流程图

3.2 操作要点

3.2.1 确定孔位

1)锚杆孔测量放线。在锚杆施工范围内，采用专有仪器确定起止点的位置并设置固定桩，中间根据实际环境条件进行适当加密[3]。

2)钻孔设备的选择。依据施工现场地层情况、锚杆直径、深度等进行机具设备的选择。

3.2.2 钻机就位

将钻机设备放置在由锚杆与斜坡固定的平台上，平台下部用直径50 mm的脚手架杆竖立起来。

3.2.3 调整钻机钻进角度

1)钻孔过程必须进行干钻，确保锚杆施工不破坏边坡岩体稳定性条件。

2)钻孔过程中必须严格控制钻机钻孔的速度，以杜绝钻孔扭曲变径的问题。

3)采用间隔成孔方法，以防止邻孔干扰。

3.2.4 钻 孔

1)钻进过程。钻进过程应对每个孔做好现场施工记录。

2)钻孔孔径及孔深。孔径、孔深及工程实际使用的钻头的直径都不得小于设计规定值，实际施工钻孔的孔深应超过设计深度的0.2 m以上，确保钻孔孔径及孔深都满足要求。

3.2.5 清 孔

1)锚杆孔的清理。钻孔钻进达到设计要求的深度后，需先稳钻1～2 min；钻孔孔壁利用高压空气及高压水清理干净，如果遇到锚杆孔中存在承压水流出的情况，可在其周边适当设置排水孔进行处理。

2)锚杆孔的检验。锚杆孔的检查必须由监理工程师在现场进行，使用设计的孔径、钻头和标准钻杆对孔进行检查。在检查过程中，要求钻头能够顺利进出，用高压风检测无明显的溅尘及水体现象[4]。

3.2.6 安装锚杆

1)锚杆试验。锚杆施工前应进行拉拔试验，试验锚杆可按照设计图纸在工作锚杆中选取。

2)锚杆体制作及安装。锚杆杆体采用三级32 mm HRB400螺纹钢筋，钢筋定位器沿锚杆轴线间隔布置，保证锚杆保护层厚度符合要求；安装前应按照单体锚杆体规范要求再次仔细、严格地检查锚杆体，确保无误；安装过程中，将锚杆体慢慢放入钻孔中，测量露出的锚杆，确保锚固长度。

3.2.7 锚固注浆

1)实际常压注浆量一般大于理论注浆量，当孔洞排气停止，孔洞灌浆开始喷出浓浆时，认为灌浆结束。

2)灌浆量不得小于计算量，压力灌浆时的充填系数为1.1～1.3。

3)采用M30水泥砂浆用作灌浆材料，注浆压力为0.2～0.4 MPa，注浆量和注浆时间根据锚固本身和地层而定。

4)注浆完成后，清洗注浆管、注浆枪和注浆套管，做好注浆记录。

5)采用20 cm×20 cm×2 cm钢垫板及配套螺母进行锚杆锚头锚固，采用C30混凝土用于锚头密封，如图3所示。

图3 框架梁压力注浆锚杆结构示意图

3.2.8 制作框架梁

2)过挖部分采用C30混凝土调整至设计坡度。

3)梁的基础应在钢筋制作和安装前用水泥砂浆找平。

4)钢筋接头应错开，同一截面的钢筋接头数量不得超过钢筋总数的1/2。

5)模板由木头制成，并用短锚固定在斜坡上。

6)混凝土浇筑时，特别是锚孔周围的钢筋密实，必须小心振捣，以确保质量。

7)框架应分段施工，每根梁之间的宽度应伸缩2 cm，并用浸渍沥青的木板填充。

3.2.9 测量放样

完成各开挖段的复测后，测量出框架梁的位置及起始应用范围。

3.2.10 基础开挖

1)修剪斜坡，并将凸出部分整平。

2)根据框架梁的尺寸和模板的厚度，准确挖出单梁肋轮廓。

3.2.11 钢筋绑扎

1)先施工竖梁，在接缝处预留梁筋，待竖梁成型后再施工。

2)框架加固施工安装前，清除框架基础底部浮渣，保证基础密实。

3)边坡应做短钢筋锚，并准备与混凝土保护层厚度相同的砂浆垫[6]。

4)绑扎钢筋并用垫块与边坡保持一定的中间距离，同时与短钢筋锚固连接，如图4所示。

图4 锚杆钢筋混凝土框架格梁配筋图

3.2.12 立模板

1)模板采用木模板按设计尺寸组装。

2)模板安装前，先检查钢架的质量，然后再安装模板。

3)在模板表面刷离模剂，模板连接应平整、牢固，间隙大小准确。

4)利用脚手架钢条支撑固定模板，模板底部应与基础紧密连接。

5)仔细检查模板的安装质量，并做好质量检验记录，安装现场如图5所示。

图5 钢筋绑扎、模板安装

3.2.13 混凝土浇筑、养护、拆模，修整边坡、回填种植土

1)钢筋全长骨架的制作和安装应符合设计要求。

2)浇筑框架混凝土施工缝应设置在横梁之间的垂直梁上，缝宽2 cm。

3)螺栓和框架的位置必须准确测量和定位。

4)浇筑框架混凝土时，应自下而上分3部分进行一次混凝土试验。

5)框架梁混凝土养护采用均匀喷淋洒水养护，喷淋洒水养护在场地安装养护管道系统，在养生期间确保框架梁湿润。

6)拆模、修整边坡、回填种植土，如图6～7所示。

图6 锚杆钢筋混凝土框架立面图

图7 框架梁压力注浆锚杆效果图

4 优势及特点

1)本研究为解决高速公路挡墙外倾变形问题，提出了挡墙框架梁压力注浆锚杆组合加固技术，有效加强了公路挡墙与边坡的整体性，控制了挡墙边坡的变形、位移及裂缝的发展。

2)本研究提出坡面框架梁横、竖梁同时布置钢筋、同时浇筑，有效保证了加固结构的整体性。

3)框架梁横、竖梁均在既有挡墙墙面坡上修建，浇筑前在横、竖梁相应位置进行凿毛，并浇水湿润，有效保证了梁与墙面的紧贴。

4)框架梁混凝土养护采用均匀喷淋洒水养护，喷淋洒水养护在场地安装养护管道系统，养护装置通过智能控制器设置持续喷淋时间和间隔时间，在养生期间有效保证了框架梁的湿润。

5 结束语

本文结合G75兰海高速公路广甘路面病害处治工程，提出现役高速公路挡墙框架梁压力注浆锚杆组合加固技术有效加强了公路挡墙与边坡的整体性，控制了现役高速公路挡墙变形、位移及裂缝的发展，有效解决了框架梁易产生裂缝的问题。本技术能很好地发挥现役挡墙组合加固应用的优势，可推广至其他类似工程应用中。

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