QC成果公路老挡墙加固利用新方法

PAGEPAGE32QC成果资料浙江交工浙江交工公路老挡墙加固利用新方法浙江省交通工程程建设集团第第三交通工程程有限公司浙江交工三公司司丽水330国道改建工工程QC小组发布人：陶万涛涛二O一四年十二二月目录TOC\o"1-1"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc407301423"一、工程概况 3HYPERLINK\l"_Toc407301424"三、选择课题 4HYPERLINK\l"_Toc407301425"四、设定课题目目标 5HYPERLINK\l"_Toc407301426"五、提出各种方方案并确定最最佳方案 6HYPERLINK\l"_Toc407301427"六、制订对策表表 9HYPERLINK\l"_Toc407301428"七、按对策表实实施 10HYPERLINK\l"_Toc407301429"八、确认效果 19HYPERLINK\l"_Toc407301430"九、巩固措施和和标准化 19一、工程概况330国道莲都都至缙云段是是丽水市境内内交通最繁忙忙和拥挤的路路段之一。由由于建设早，设设计等级低，不不仅路面宽度度小，而且弯弯急、坡陡、视视距不良等行行车危险路段段较多，已严严重制约当地地的交通出行行与经济发展展。2011年年初浙江江省交通厅决决定对330国道进行改改建拓宽，提提升330国道的公路路等级。扩建建方案为半幅幅路半幅桥，即即通过在老路路沿河侧新建建平行桥的方方式来拓宽，对对老路的处理理原方案拟将将老路挡土墙墙拆除后，重重建衡重式挡挡墙。由于330国道是依山山沿河道路，左左右两侧的可可拓空间都非非常有限，而而且现有交通通繁忙、重车车多，这使得得拓宽施工在在空间上和时时间上都有难难以克服的困困难。如果在在老挡墙加固固利用新方法法研究方面有有所突破，这这对工程的质质量、进度、效效益以及边施施工边通车等等都是极为有有利的。二、QC小组简简介及活动计计划1、小组概况：：QC小组概况一一览表表2-1小组名称浙江交工三公司司丽水330国道改建工工程QC小组成立时间2014年3月月1日课题名称公路老挡墙加固固利用新方法法小组类型创新型组长奚兵活动日期2014年3月月~20144年12月注册时间课题注册小组注册活动频次1次/周，出勤勤率90%小组人数9人序号姓名性别年龄文化程度组内职务职称(工种)小组分工TQC教育时间间(h)1奚兵男39本科组长高级工程师策划852宣伟立男37本科副组长高级工程师组织853龚清富男41本科副组长高级工程师具体实施804陈高男29本科组员工程师现场实施805郑杜飚男33本科组员工程师现场调研756陶万涛男24本科组员助理工程师数据统计657马洪男23专科组员助理工程师现场测量658卢凯男23专科组员助理工程师现场旁站659张岩男24专科组员助理工程师现场旁站65制表：宣伟立日期：2014年3月5日2、活动计划：：QC小组活动计计划一览表表2-2活动内容活动时间备注3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月P选择课题设定目标提出各种方案并并确定最佳方方案制定对策表D按对策表实施C确认效果A标准化总结与今后打算算注：计划划用虚线表示示“”，实际进度用用实线表示“”。制表：宣伟立日期：2014年3月7日三、选择课题1、问题的提出出新建挡墙开挖范范围大施工工须封闭老路路，影响交通通老挡墙加固固创新部分挡墙距拓宽宽桥桩基很近近新建挡墙施施工空间受到到限制填方部分位于完完整性好、强强度高、坡度度大的基岩上上新建挡土墙墙基础开挖困困难绘图：奚兵日期：2014年3月12日2、选题理由(1)施工条件件差：新建挡挡墙施工空间间受到拓宽桥桥的桩基限制制和河道侵占占限制，所以以必须改变挡挡墙施工方法法；(2)通车要求求高：挡墙施施工不能过多多占用、破坏坏老路，不得得影响既有交交通；(3)老路路路基、挡土墙墙稳定性较好好，可以利用用价值高；(4)工期要求求紧：两个月月内完成K139++200-KK139+2230路段挡墙施施工任务。图3-1老挡墙与拓拓宽桥施工现现场拍摄：马洪日期：2014年3月15日3、选择课题新建挡墙施工在空间和时间上都存在很大困难新建挡墙施工在空间和时间上都存在很大困难老路路基、边坡沉降完成，老挡墙稳定性好选择“公路老挡墙加固利用新方法”为课题绘图：：奚兵日期：2014年3月20日四、设定课题目目标目标目标在不过多影响既有交通情况下，完成老挡墙拼宽加固；老挡墙拼宽加固后其稳定性达到设计要求；3、通过本课题可缩短工期一个月以上。绘图：陈高日期：2014年3月25日五、提出各种方方案并确定最最佳方案(一)方案的提提出QC小组召开会会议，运用“头脑风暴法”针对“公路老挡墙墙加固利用新新方法”这个主题进进行探索，提提出可能实施施的方法，共共提出四个具具体方案。表2公路老挡挡墙加固利用用方案分析表表序号方案名称方法简介优点缺点1拆除重建拆除老挡土墙，根根据改建后路路基设计坐标标开挖后新建建衡重式挡土土墙施工简单、成本本低对老路影响大，需需长时间中断断交通2台阶法在老挡墙外侧修修建台阶式挡挡土墙，每级级台阶宽0.2m，每级墙高3m，墙面坡度度为1:0.005。最下面一一级为衡重式式挡墙。为增增加地基、墙墙体、和路基基的整体性和和稳定性，在在最下面一级级挡墙底部设设置数根抗滑滑桩。施工简易，成本本低，能因地地制宜，稳定定性好。新建台阶式挡墙墙与老挡墙连连接不紧密，整整体性较差，属属被支挡；占占用空间较大大，施工会受受到右幅桥梁梁下部限制。3板桩法在老挡墙外侧修修筑钢筋混凝凝土板桩式挡挡墙，再回填填桩桩墙与老老挡墙间的空空隙，形成拓拓宽部分路基基。利用桩间间板承受水平平土压力，并并通过桩传递递到地基稳定定岩土层中。结构力学特性明明确、占用空空间小，施工工所需空间小小，不影响老老路稳定性，对对现有交通影影响较小。由于施工段位于于完整性好、强强度高的基岩岩上，板桩入入岩困难非常常大，施工成成本高。4锚注异型截面挡挡墙法在老挡墙外侧沿沿路基边线浇浇注异型截面面的混凝土挡挡土墙，通过过预应力锚杆杆将异型挡土土墙的下墙与与老挡墙结合合在一起，并并通过注浆将将老挡墙凝结结为浆砌挡土土墙，提高新新老挡土墙的的整体性和拓拓宽后路基的的稳定性。不仅可以充分利利用老路路基基的既有稳定定性，节约土土地，减少河河道侵占和施施工对边坡的的扰动，而且且可降低工程程投资，减少少施工对交通通的影响，加加快施工进度度。属于新型支挡结结构，施工程程序较复杂，宜宜进行受力监监测。制表：宣伟立日期：2014年4月7日(二)方案的评评估及选定表3“公路老老挡墙加固利利用方案”最佳方案分分析评价表项目技术特点经济合理性工期对交通影响结论方案一拆除重建法拆除老挡土墙，根根据改建后路路基设计坐标标开挖后新建建衡重式挡土土墙采用拆除老挡墙墙再根据设计计图纸进行新新建所需施工工费用为28万元左右可在三个月内完完成目标路段段挡墙拓宽改改建任务严重影响能实现目标，成成本较低，施施工进度慢，对对交通用严重重影响。不选方案二台阶法1、采用多台阶阶式；每级台台阶宽0.2m，每级墙高3m，墙面坡度度为1:0.0052、最下面一级级为衡重式挡挡墙，并在最最下面两级分分别加设数根根抗滑桩。采用多台阶式挡挡墙并在挡墙墙最下面两级级分别加设数数根抗滑桩的的工艺进行挡挡墙施工所需需施工费用为为35万元左右实施后可在三个个月内完成目目标路段挡墙墙加固任务有影响能实现目标，成成本较低，施施工进度较慢慢，对交通有有一定影响。不选方案三板桩法1、结构由桩与与桩间板构成成，通过回填填板与老挡墙墙间的空隙形形成拓宽路基基；2、利用桩间板板承受水平土土压力，再通通过桩将荷载载传递到地基基稳定岩土层层中。在老挡墙外侧进进行板桩法拓拓宽老路的施施工方法进行行施工所需施施工费用为56万元左右实施后可在一个个半月内完成成目标路段挡挡墙加固任务务影响较小实现目标比较困困难，成本高高，施工进度度快，对交通通影响较小不选方案四锚注异型截面挡挡墙法1、老挡墙外侧侧浇筑加筋异异型挡墙；2、通过预应力力锚杆将异形形挡墙与老挡挡墙下墙凝结结一体；3、在异形挡墙墙墙内预埋监监测元器件对对结构受力特特性进行监测测采用锚注异型截截面挡墙法将将老挡墙与新新建挡墙凝结结一体并通过过预埋元器件件进行检测的的施工工艺所所需施工费用用为47万元实施后可在两个个月内完成目目标路段挡墙墙加固任务对交通基本无影影响能实现目标，充充分利用老挡挡土墙性通，成成本较高，施施工进度快，不不影响交通。选择制表：：陈高制表日期：2014年4月8日经分析综合评分分，确定选用用方案3：锚注异型型截面挡墙法法。(三)方案实施施程序：对选选定方案运用用“头脑风暴法”，提出预应应力锚杆注浆浆法挡墙加固固方案实施程程序。图5-1锚注注异型挡墙加加固拼宽方案案图5-2异型挡挡墙结构图现场施工中存在的问题、老挡墙加固可行性分析、老挡墙加固意义现状调查现场施工中存在的问题、老挡墙加固可行性分析、老挡墙加固意义现状调查预应力锚杆注浆法预应力锚杆注浆法相关计算相关计算稳定性分析、预应力锚杆参数设计计算、异型挡墙配筋计算、注浆参数设计、锚注异型挡墙加固效果的数值分析稳定性分析、预应力锚杆参数设计计算、异型挡墙配筋计算、注浆参数设计、锚注异型挡墙加固效果的数值分析施工计划施工计划础基开挖钻孔础基开挖钻孔安装锚杆、注浆管锚杆锚固注浆（第一次注浆）安装异型挡墙模板浇注异型挡墙施加锚杆预紧力墙后填土回填压实老挡墙注浆（第二次注浆）绘图：郑杜飚绘图日期：2014年4月9日(四)提出方案案实施需解决决的问题：预应力锚杆注浆法法预应力锚杆注浆法法相关计算编制施工方案后续监测方案稳定性分析异型挡墙配筋计算锚杆参数计算、注浆设计安装锚杆、注浆管浇筑异型挡墙施加锚杆预紧力回填注浆浆元器件预埋数据收集数据整理分析绘图：郑杜飚绘图日期：2014年4月10日六、制订对策表表根据明确的要求求，小组成员员制订了对策策措施，见下下表：表4对策措措施表序号方案要素对策目标措施地点完成时间负责人1稳定性分析对土压力及加固固后挡墙稳定定性进行全面面分析满足设计要求确定合理分析计计算方法，计计算准确办公室2014.3..12宣伟立、陈高2异形挡墙配筋计计算对立板、上墙底底板合理配筋筋满足设计要求确定合理配筋方方式，配筋计计算准确办公室2014.3..12宣伟立、陈高3锚杆参数计算、注注浆设计依据现场情况合合理设计锚杆杆布置及注浆浆方案满足设计要求应用数值分析对对锚注异形挡挡墙加固效果果进行分析办公室2014.3..12宣伟立、郑杜飚飚4安装锚杆、注浆浆管按照设计长度埋埋设锚杆、注注浆管确保安装精度对打孔位置精确确放样现场2014.4..10郑杜飚、马洪5浇筑异形挡墙按设计图纸扎钢钢筋、立模板板、浇筑挡墙墙挡墙位置、尺寸寸符合设计要要求对各工序派专人人旁站、监测测现场2014.4..22马洪、卢凯6施加锚杆预紧力力、回填、注注浆按施工计划进行行施加锚杆预预紧力、墙背背回填、注浆浆等工序各项指标达到要要求对关键工序给予予重视，请专专家到现场指指导施工现场2014.5..16陈高、龚清富7元器件预埋按照设计图纸埋埋设元器件元器件埋设准确确要求技术员对元元器件埋设为为位置精确放放样现场2014.4..20陶万涛、马洪8收集数据采用特定仪器采采集数据收集到足够数据据采集数据前，确确定仪器测定定准确现场2014.6..04陈高、卢凯9数据整理分析对收集的数据加加以整理分析析数据分析结果可可反映挡墙稳稳定采用多种软件进进行数值分析析办公室2014.6..20制表：陶万涛制表日期：2014年4月14日七、按对策表实实施实施一：稳定性性分析挡土墙开挖表明明，老挡墙墙墙后填土为砂砂砾质填料，可取土体等效内摩擦角，容重，混凝土容重，新挡墙位于老干砌片石挡墙墙顶和倾斜的墙面上，取基底摩擦系数=0.6。依《公路路基设计规范》（JTGD30-2004），取结构重要性系数，，，，，考虑到330国道的重车较多，取车辆荷载附加荷载强度。当通过注浆将老老干砌片石挡挡墙凝固成浆浆砌片石挡墙墙后，新老挡挡墙将共同发发挥支挡作用用，可以将新新老挡墙看作作为一座折线线型墙背的重重力式挡土墙墙，建立如图图7-1所示的稳定定性分析模型型。以水平承承台为界将挡挡墙分为上下下两部分，上上墙土压力按按第二破裂面面理论计算，下下墙的土压力力按延长墙背背法计算：先先将老挡墙墙墙背向上延伸伸交于路面，获获得一假想墙墙背，再采用用库伦土压力力理论计算。按《公路路基设设计规范》（JTGDD30-20004）要求，分分别验算加固固利用后挡土土墙的抗滑移移、抗倾覆、地地基承载力和和整体稳定性性，验算结果果见表7-1。图7-1挡土土墙的土压力力计算模型表7-1稳定定性验算结果果项目计算值规范要求值是否符合要求1抗倾覆稳定性2.825≥1.3符合2抗滑移稳定性2.896≥1.5符合3地基承载力149.41kkPa≤实测地基承载载力符合4整体稳定性1.5（加锚杆杆后）≥1.5符合实施二：异形挡挡墙配筋计算算异形挡墙的上部部相当于悬臂臂式挡土墙，需要进行配筋设计才能保证墙体的强度。挡墙拟采用C25混凝土现浇，钢筋采用HRB300。配筋设计按《钢筋混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）进行。1、立板配筋根据图7-1可可计算得立板板底部的设计计剪力和设计计弯矩为分别别为，。取C25混凝土和HRB3000钢筋的相关关参数为：，，。将立板视为受弯弯构件，按单单筋矩形梁设设计。按正截截面抗弯承载载力公式计算算，取，计算算纵向受拉钢钢筋屈服与受受压区混凝土土破坏同时发发生的相对受受压区高度后后计算纵向受受拉钢筋面积积和根数，并并按规范要求求校核最小配配筋率，然后后确定纵向受受力钢筋的具具体配置参数数。计算结果为：立立板下部，每每1m宽竖向受力力钢筋选用9ø14@1110mm。立板下部部在板顶以下下1.5m处，隔1根截断1根，即间距距为220mm。2、上墙底板配配筋上墙底板的危险险截面是上墙墙底板与下墙墙相交的截面面，L=2.44m。上墙底板板的设计剪力力和设计弯矩矩为分别为-，-。取C25混凝土和HRB3000钢筋的相关关参数为：，，。将立板视为受弯弯构件，按单单筋矩形梁设设计。按正截截面抗弯承载载力公式计算算，取，计算算纵向受拉钢钢筋屈服与受受压区混凝土土破坏同时发发生的相对受受压区高度后后计算纵向受受拉钢筋面积积和根数，并并按规范要求求校核最小配配筋率，然后后确定纵向受受力钢筋的具具体配置参数数。计算结果为：上上墙底板下部部，每1m宽竖向受力力钢筋选用5ø14@2200mm。实施三：锚杆参参数计算、注注浆设计锚杆参数计算整体稳定性分析析结果表明，挡挡土墙需要进进行锚固才能能符合规范要要求。初设锚杆采用HHRB4000热轧螺纹钢钢、锚杆体材料抗抗拉强度标准准值=4000MPa、安装角为20°；地层与注注浆体间粘结结安全系数为为2.2、地层与注注浆体间粘结结强度=5550kPa；锚杆体与砂浆粘粘结安全系数数为2.2、工作条件件系数为0..60；设路基边坡坡稳定性的目目标稳定性系系数为1.5。将锚杆作用力简简化为作用于于墙面上的一一个集中力，计算锚杆所所需锚固力后后确定锚杆排排数、锚杆截截面积，再根根据规范要求求及螺纹钢的的规格限制选选择锚杆直径径；然后计算算锚杆的锚固固长度并根据据地层条件、结结构尺寸和规规范要求确定定锚杆长度。设计结果为：单单根锚杆需要要提供锚固力力为143.227kN；锚杆采用HRB4000热轧螺纹钢钢、锚杆直径径=32mm，锚杆的锚固固长度为2.5m，锚杆的总总长度应结合合施工情况确确定，最小长长度不得小于于9m。2、注浆设计由于老挡墙为干干砌挡墙，且且位于斜坡地地基上，墙后后填料为砂砾砾质，无粘聚聚力；道路加加宽后老挡墙墙将位于行车车道边缘，在在上覆结构及及交通荷载作作用下，地基基强度可能不不够，锚杆受受到的滑坡推推力较大。为为此可对墙后后填料进行注注浆加固，其其目的在：一一是提高墙后后填土体的粘粘聚力和土体体的密实度，减减少挡土墙承承受的土压力力和路基的沉沉降。二是提提高度老挡土土墙墙身的强强度和整体性性。为了降低注浆成成本，可直接接利用预应力力锚杆施工孔孔进行，故注注浆孔采用等等距梅花形布布置，行排距距均为2m1m。注浆浆液液为普通水泥泥浆。实施四：安装锚锚杆、注浆管管及注浆1、锚杆钻孔直直径为75mmm；2、锚杆安装前前应进行防腐腐处理，并在在自由涂抹润润滑油；3、锚杆安装时时每隔1.55m～2.0m应设设置对中架，保保证锚杆位于于钻孔中心；；4、注浆管要与与锚杆同时安安装；5、进行锚杆注注浆；图7-2钻钻孔图7-3安装锚杆、注注浆管图7-4锚锚杆注浆图7-5注浆饱满浆浆溢出实施五：浇筑异异形挡墙依据设计图纸放放样、开挖基基坑。由于右右幅拓宽桥下下部已经完成成，放样视线线受到严重遮遮挡，要精确确完成放样任任务，必须巧巧妙地设置转转站，并严格格控制测量误误差。基坑开开挖必须达到到设计高程，并并由监理确认认后才可进行行下一道工序序。绑扎钢筋骨架。依依照设计图纸纸绑扎钢筋，需需严格控制钢钢筋间距、尺尺寸等参数，确确保配筋满足足设计要求。架立模板。模板板架立要严格格依据放样点点位及挡墙尺尺寸，控制立立模误差。浇筑混凝土。浇浇筑时要振捣捣到位，且必必须有质检员员旁站。图7-6放放样、基础开开挖图7-7异性挡墙钢钢筋绑扎、架架设模板图7-8异异性挡墙悬臂臂钢筋绑扎、模模板架设图7-9异性挡墙悬悬臂浇筑完成成实施六：元器件件预埋在异型截面挡土土墙上墙的水水平部分埋设设水平放置的的土压力盒，测测量作用挡土土墙上的竖向向土压力，在在挡土墙竖向向悬臂部分埋埋设竖直放置置的土压力盒盒，测量作用用在挡土墙上上的水平土压压力，分析挡挡土墙受到的的土压力特点点，研究挡土土墙的稳定性性。元器件布置如图图下图所示。图7-10异异形截面挡土土墙受力特性性监测元器件件布置图按照工程进度，在在异型截面挡挡土墙的水平平部分埋设水水平放置5个的土压力力盒，在挡土土墙竖向悬臂臂部分埋设竖竖直放置的5个土压力盒盒，测量挡土土墙受到的动动土压力，分分析挡土墙受受到的受力特特性与稳定性性。表7-2为土压力盒盒记录表。图7-11异性挡墙悬悬臂上土压力力盒布置图7-12异性挡墙悬悬臂上土压力力盒保护元器件位置记录录表表7-2土压压力盒记录表表位置（图图上编号）T1T2T2T4T5间距/m土压力盒内置编编号5126895205765199135205635199120.7位置（图上上编号）T6T7T8T9T10间距/m土压力盒内置编编号5202555202575205645126885202790.5实施七：数据收收集测试元器件为长长沙金码高科科实业有限公公司生产的JJMZX-55010A型型土压力盒，其其数据采用JJMZX-77000型综合测试试仪采集，如如图7-13所示。数据据测量随施工工同步开展，施施工期每天测测量一次，施施工结束后测测量频率适当当减小。测度度结果见表7-3和7-4所示。图7-13综综合测试仪表7-3竖向向土压力记录录表单位：kPa元元器件编号时间/d512689``52057651991352056351991215570181222727218212312112021134412011725154586142456433610118244653771162479685458691646561459851667163441088176756848119418974705212137229951096013136228951095914135229951075816150244981105918153244981105920152244991085823153242981085824153242981085826154242991075829156239981075833159237991075738139237871115941136234851125944177287110130645014926611310272551492681179269571482641179370表7-4水平平土压力记录录表单位位：kPa元器件编号时间/d52025552025752056451268852027913233444590610071420813209132010142111144112161051013178510141785101616842118171052120171052123178531241710531261710631291710531331710642381812532411812432441913641501694325515843357148433实施八：数据整整理分析图7-14为施施工过程中作作用在水平承承台上的竖向向土压力发展展曲线，图7-15为不同时间间下竖向土压压力沿水平承承台的分布曲曲线。分析可可知，在挡墙墙施工期间，随随着墙后填土土高度的增加加，各测点的的竖向土压力力增加很快，受受填土倾倒、碾碾压施工的影影响，土压力力数值有较大大的波动，特特别是距立板板2.2m处的压力刚刚好位自卸车车卸料落点处处，受施工填填土倾倒加载载的影响更为为明显。当墙墙后填土完全全填筑压实后后，土压力基基本保持不变变。在开始施施工第33天后部分测测点的土压力力出现一定的的波动调整，随随后又趋于稳稳定。土压力力沿水平承的的分布呈外侧侧小、内侧大大的分布方式式，可能与内内外侧填土的的压实度差异异有关。图7-14竖竖向土压力变变化曲线图7-15立立板上竖向土土压力分布曲曲线图7-16和图图7-17分别为作用用在立板的水水平土压力随随时间变化曲曲线和沿立板板高度的分布布曲线。分析析可知，随着着施工进度，墙墙后填土高度度增加，同一一测点的水平平土压力逐渐渐增大，当墙墙后填土施工工完成后，水水平土压力基基本保持不变变，与竖向土土压力类似，水水平土压力也也出现了一个个自我调整现现象。在墙高高方向上，不不同时间下的的水平土压力力沿墙高基本本上均呈线性性分布，符合合经典土压力力理论的分布布规律，实测测数值较理论论计算要小，挡挡土墙有较高高的安全储备备。图7-16水水平土压力的的变化曲线图7-17水水平土压力沿沿立板的分布布曲线八、确认效果通过QC小组99个月时间的的不断探索研研究，完成了了课题，达到