摘要:本论文主要介绍了钢筋混凝土锚杆支护挡墙防护施工的工艺,以及在工程领域的可行性,通过一系列的论证来表述钢筋混凝土锚杆支护挡墙防护施工工艺所具有一些优点:成本相对低廉、安全容易拆卸、节约工期短、工艺效果好等。
随着中国经济的不断发展,铁路跨越式也有了质的飞跃。在这个高铁普及的年代,列车提速和增加建设铁路复线已非常必要,就节约投资与减少用地两个方面来考虑,现阶段设计的两线线间距往往相对较小,尤其是在有涵洞接长与二线桥台施工的整个过程中,不仅会对已有的涵洞翼墙与其基础造成很大的影响,也很有可能会严重影响到已有桥台锥体护坡先期的破除工作,为了保障已有线的路基安全与稳定,使得车辆能够正常通过该路段,拆除改建该圬工的防护技术依然迫在眉睫。
锚杆式挡土墙主要可分为板壁式与柱板式。其中,板壁式挡土墙主要由钢筋混凝土面板与锚杆共同构成,柱板式则是由锚杆紧密的连接于肋柱之上,进而在肋柱之间增加特定的挡土板。柱板式锚杆挡土墙由肋柱、挡土板组成。可以为预制拼装式,也可就地灌注。
1防护方案的选择
在施工过程中,依照相关规定可以选取简易防护措施的前提是:高度低于2米的桥台附属部件及涵洞,例如增设或拆除高度低于2米的防护桩用以加固桥体或拆除。而需要使用沉井、打拔钢板桩等一系列特殊防护措施的拆除项目主要是高度达到或超过5米的桥台椎体护坡。
拆除高度在二米到五米五区间时,常见的防护施工是打入钢轨桩对现有的桥台锥体护坡进行加固后拆除圬工,本文这次主要介绍的是钢筋混凝土锚杆支护挡墙技术,现在就这两种方案做如下对比:
1.1钢轨桩防护施工可以采用地取材的方式,然而,这种方式的施工防护措施也相对较为困难。倘若是处在路基边坡上,工程施工过程中就难以获得打桩机所需的施工平台。在造价方面,钢轨桩防护工程造价不菲,远远高于一般防护工程,拆除也相对困难,尤其是打桩机所提升的高度严重危及到了路段行车安全。
1.2钢筋混凝土锚杆支护防护不仅可操作性强,而且简单易制成,方便快捷。这种防护措施能够使得下层混凝土与上层混凝土彼此衔接形成统一的整体,同时构成一个边坡防护墙,在实际应用中,这一措施十分有效,而且费用较低、安全性高,能够同时运用于两个以上构筑物。
从以上措施不难看出,在费用支出上钢筋混凝土锚杆支护防护相较于钢轨桩防护更经济一些。
2防护施工
2.1施工方法
钢轨桩与钢筋混凝土锚杆所采用施工方法有较大的差异,前者是一种先施工后拆除的方法,后者则是即时施工即时拆除的施工方法。
在工程施工初期,钢轨桩防护必须先对原来的边坡圬工进行拆除,拆除完工后才可进行下一步的帮宽填土作业,并最大程度的夯实打桩机的作业平台,确保作业安全。倘若要想在基础范围内设置钢轨桩就必须保证不危机新建桥和涵洞情况下施工,利用打桩机把钢轨桩打入基础2至3米。倘若要想拆除桥体与涵洞的圬工,就必须在钢轨桩防护完成之后。
钢筋混凝土锚杆防护需要在基础范围以外的地方进行施工,并保证留50公分的作业区域,拆除当前边坡防护,拆除符合要求后在增设混凝土防护,并过度到下一阶段的防护措施,并着手于桥台的基础施工。在桥台基础施工的过程中,同步拆除防护设施。
2.2安全
由于钢轨桩需要进打桩机,施工的部位却又比较靠近既有线,因此打桩机在提升与打入钢轨桩的过程中比然会对既有线安全造成很大的安全隐患。
钢筋混凝土锚杆支护是开挖好后,同时采用混凝土灌注已经开挖好的部分,必须做到对既有线的边坡能防护较高的时效性,避免对既有线的安全造成有害的影响。
2.3费用
钢轨桩防护工程造价相较于普通防护工程要高出很多,而钢筋混凝土锚杆支护造价则没有那么高的费用支出。
2.4工期
在施工步骤与程序方面,钢轨桩防护相对比较繁碎,所需时间也相对较长,即便是多个构筑物也不可能同时展开。而钢筋混凝土锚杆支护施工正式弥补了这一不足,可操作性强,防护时间不用太多,并且能缩短工期。
3防护拆除
钢轨桩防护拆除是要先把这些钢轨桩拔出来。因为打进去的时候很深,拔出时好不拔,又难以操作,因为钢轨桩相对较长,当钢轨桩拔出时能够对既有线行车造成较大的安全隐患。
钢筋混凝土锚杆支护拆除主要是针对防护部分自下由上逐步实施拆除的过程,采用的即时拆除即时回填拆的方式,支护可以保证既有边坡依然处在防护之中,便于现场作业人员的操作与维护。
总之,钢筋混凝土锚杆支护与钢轨桩防护存在着明显的不同,前者既可以减少资金的支出,同时还能够节约人力成本,大大的缩短工期,减少不必要的浪费。经济又实惠。又能保证既有线的安全。
4施工工艺
4.1工艺特点
1)钢筋混凝土锚杆挡墙结构具有自重比较轻、材料比较、施工比较快、柔性比较大、能适用于承载力较低的地基。
2)采用钢筋混凝土锚杆挡墙,可以代替庞大的圬工工结构,基本不占用任何空间。
4.2适用范围
钢筋混凝土锚杆挡墙可作为山边的支挡结构物,也可以用于地下工程的短时间的支撑。尤其是在墙体相对较高时,钢筋混凝土锚杆挡墙还能够从上往下按秩序逐步施工,杜绝坑壁及填土的坍塌事故。为了施工的方便和顺畅,有必要减少内支撑以获得较大的工作面积。而且,在施工的时候钢筋混凝土锚杆挡墙所占工程面积很小,能够有效缩减基础的实际开挖面积,从而保证施工的快速进行。钢筋混凝土锚杆挡墙不仅适用于岩石陡坡地区,而且还适用于挖方地区的工程建设。[3]
4.3防护原理
锚杆挡土墙所获拉力主要由锚固于相对稳定土层或岩石层中的锚杆来提供,用来承受土压力、水压力等来自结构物的挡土墙各种压力,从而实现了挡土墙的稳定。
4.4支护挡墙的设置配备
4.4.1支护挡墙的厚度适宜保持在30公分,边坡的坡度需符合1:0.3的标准,支护挡墙任何一段外露台阶尽可能的保持在20至30公分,不宜过小或过高。外排水坡必须保持4%,高度尽可能保持在60至100公分。尤其是在挡墙前必须具备15公分的重叠部分,可以保障挡墙整体受力程度。此外,在挡墙最下部必须保证混凝土基础的厚度达到50公分,而基础相较于挡墙底边必须宽出10至20公分,不宜过多或过少。[4]4.4.2支护挡墙首层挡墙的顶部位置尽可能低于既有路肩50厘米,同时必须保证其与既有路基面紧密衔接,放置既有线基床换填渗水土接合部水顺着挡墙渗透进路基,导致墙背静水压力与冬季冻胀力的升高,造成支护挡墙负压过高。
4.5钢筋混凝土锚杆支护挡墙工艺流程和方法
复核设计图纸,领会设计意图,拟定施工方案,组织三级技术交底及安全交底;根据设计图纸,选择砂浆及混凝土配合比,按设计坡率清理边坡
⑴施工准备:清理坡面的浮石与危石,按照现场路基土质类别差异,用以确定每层台阶高度、挡墙坡度及平台宽度,最终核实所需拆除高度与开挖范围
⑵定位、拆除开挖:按照之前的拆除高度与开挖范围,实施具体测量放样工作来进行拆除并开挖。
⑶路基打入锚杆:在开挖好的部分依据要求布孔。
⑷锚杆上挂网:依据具体要求在锚杆上挂网,网片纵向与横向钢筋的间距以20公分为适宜。
⑸立模浇筑:按照具体的防护范围对所要防护的部分立模,同时在加固稳定的过程中采用混凝土浇筑。
⑹开挖下一个断面:待混凝土强度达一半后开挖下一级阶面,并逐步防护至底层基础。
⑺防护拆除:按照规范要求对防护的混凝土应拆除。
⑻回填:回填时要清除基坑内杂物看看涵洞应在涵两侧对称,同时回填,回填厚度控制在二十到三十公分区间,并对回填土严格控制,用冲击夯夯实。
4.6质量保证措施
4.6.1根据现场路基土质种类及密实度,正确判定,并掌握挡墙坡度和平台宽度,不要出现向路基方向凹进的反坡而造成支护挡墙开裂坍塌。
4.6.2观测锚杆打入的长度和角度,确保锚杆对挡墙的受力稳定。[6]加强振捣的养护并保证砼质量。
4.6.3严格控制进度,混凝土强度达一半后不能立刻拆开模,等下层钢筋网片与上层网片焊接连成一体后,才能拆除上层混凝土模板。
4.6.4施工中严格实施工序管理,并要认真仔细。
4.6.5整个防护施工期间,必须派值班人员作好记录全天候监控。若发现不良现象,要立即上报,才能迅速组织人员进行加固处理。
5应用实例验算
以下就以该桥台为例进行验算。
拆除高度为5m理论设计计算及示意图
W1=17×3.4×(3.6-0.68)=168.8KN/m
W2=19×2.3×5=218.5KN/m
采用指标:r=19KN/m3φ=35°tgα=3/5=0.6α=31°f=0.3
σ=180Kpaδ=φ=35°
路基边坡承载检测值
《路基》P346公式1
B=2.3m
⑴求土压力
①求θ
ψ=φ+δ-α=39°
tgψ=0.81
A0=1/2×H×(H+2h0)=29.5m2
B0=A0×tgα=17.7m2
tgθ=-tgψ±√(tgψ+ctgα)×(ctgψ+tgα)=0.81±1.776
θ=44°
②求Ex、Ey
λα=(tgθ-tgα)×cos(θ+ψ)/sin(θ+ψ)
=(0.9)-0.6×0.191/0.993=0.37
Ea=γ×(A0×tgθ-B0)×cos(θ+ψ)/sin(θ+ψ)
=39.9KN/m
Ex=Ea×cos(δ-α)=39.8KN/m
Ey=Ea×sin(δ-α)=2.8KN/m
Zx=H/3×[1+ho/(H+2ho)]=2.1m
Zy=B+Zx×tgα=3.56m
⑵稳定检算:
①抗滑稳定Kc
Kc=[(W+Ey)×f]/Ex=2.9>1.3
②抗倾覆检算:
K0=ΣMy/ΣM0=20.7>1.5
③偏心距检算:
L=B/2=(ΣMy-ΣM0)/ΣN=-3.1m
说明:
5.1将由面板与最短锚杆共同组成部分视为重力式路肩挡墙,进行挡土墙的稳定性验算。
5.2假想墙背与墙后土体的摩擦角等同于路基本体的综合内摩擦角,由于既有路基本体通过多年运营,取其综合内摩擦角为35。[7]
5.3假想墙体的抗滑、抗倾满足规范要求,偏心矩不影响墙体稳定。
6结束语
6.1拆除高度在二米到五米五区间,这是作业人员在现场施工中碰到的防护难度比较大,又而最为普遍的范围。当拆除高度超过五米五时,施工人员使用要小心谨慎或根据具体实践来确定。
6.2当既有桥台高度在五米五以内时,而因线间距太小,按照以上的方法测算的支护挡墙基脚进入新建构筑物的范围的时候,这时就不能片面的将挡墙坡度变陡、平台宽度变小,更不能机械地套用上述防护方法。
采用混凝土锚杆支护挡墙这种施工,挡墙不会出现裂缝或是向外挪移的倾向。这就保证了既有线运营安全。采取这种有效的防护措施应大力推广。
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