加筋土擋土墻在城區(qū)高填方路基擋墻中的應(yīng)用

□張世文 □李玉龍（中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司）

1.工程概況

南水北調(diào)中線焦作1段第二施工標(biāo)段，位于河南省焦作市區(qū)內(nèi)，總干渠橫穿焦作市老城的解放區(qū)、山陽(yáng)區(qū)等居民密集區(qū)，建筑物密布，且地下水位較高。沿線有倒虹吸兩座、路渠立交橋4座、渠內(nèi)抽排水小泵站8座。由于倒虹吸兩側(cè)施工區(qū)范圍內(nèi)拆遷不到位，繞行道路和導(dǎo)流渠只能在基坑內(nèi)小范圍分期繞行和導(dǎo)流，導(dǎo)致倒虹吸基坑分成一、二期進(jìn)行開(kāi)挖。普濟(jì)河倒虹吸基坑開(kāi)挖深度達(dá)18.5 m，閆河倒虹吸基坑開(kāi)挖深度16.5 m，待一期基坑內(nèi)的混凝土施工完成后，方能修筑直立擋土墻、二期繞行路和導(dǎo)流渠，完成二期基坑的開(kāi)挖。

由于拆遷不到位的限制，繞行路起始和結(jié)束距離基坑邊緣不到30 m，要獲得道路合理的40°以下轉(zhuǎn)彎角度，滿足大型車(chē)輛通行的需要，一二期基坑分界處填土區(qū)的擋墻形式的選擇就顯得至關(guān)重要。直立擋墻獲得的路面距離原道路中心最近，線路指標(biāo)最優(yōu)；如果不做直立擋土墻，按1:2土邊坡回填，獲得的繞行路路中心距離原道路中心最遠(yuǎn)，繞行路線路指標(biāo)最差，行車(chē)?yán)щy。導(dǎo)流明渠若要減少長(zhǎng)度、減少坡降損失、順暢排洪，同樣需要回填邊坡采用直立擋墻。普濟(jì)河倒虹吸二期道路繞行布置見(jiàn)圖1。

圖1 普濟(jì)河倒虹吸二期繞行道路布置圖

2.方案的選擇

根據(jù)現(xiàn)有條件，為了繞行路暢通和普濟(jì)河順利導(dǎo)流，對(duì)普濟(jì)河倒虹吸一期基坑回填區(qū)西側(cè)的邊坡支護(hù)情況做了多種方案比較和優(yōu)化，其中直立擋墻是最經(jīng)濟(jì)合理的方案。

加筋土擋土墻是近年新興起的一種擋土墻方式，在國(guó)外公路工程中已使用較普遍，國(guó)內(nèi)也有成熟的施工技術(shù)。特點(diǎn)是在土體中埋入鋼塑復(fù)合筋帶用以抵抗土的滑動(dòng)力，邊坡外側(cè)以預(yù)制的薄體鋼筋混凝土板分層抵抗邊緣土體下滑力，從而實(shí)現(xiàn)直立填土，受力較為合理，造價(jià)節(jié)省，一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)是土體重力均勻傳遞到下部地面，對(duì)倒虹吸管身頂部不產(chǎn)生集中荷載，與管身頂部原設(shè)計(jì)受力狀態(tài)一致，而且施工速度快，現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有大范圍混凝土澆筑和等強(qiáng)，只有預(yù)制塊組裝、筋帶鋪設(shè)和土方回填，人力和設(shè)備大量節(jié)省，這對(duì)倒虹吸管身上部回填進(jìn)度是最有利的。

重慶市出版的《加筋土擋墻工程圖集》有5～20 m高度的20種擋墻的標(biāo)準(zhǔn)圖和材料用量表，使用非常方便，其使用的關(guān)鍵材料——CAT鋼塑復(fù)合筋帶有多家生產(chǎn)廠家，價(jià)格也合理。

本工程選擇了圖集中9 m高的加筋土擋墻的每延米材料用量表和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，外側(cè)擋土板在圖集中也有詳細(xì)施工圖，實(shí)施時(shí)進(jìn)行了一些改進(jìn)。管身以上加筋土擋墻長(zhǎng)度共32 m，管身以外現(xiàn)澆混凝土重力式擋墻長(zhǎng)度54 m。普濟(jì)河擋墻剖面見(jiàn)圖2，擋墻外立面拼裝圖見(jiàn)圖3。

圖2 普濟(jì)河倒虹吸擋墻剖面圖

圖3 預(yù)制板安裝外立面照片圖

3.擋土預(yù)制板設(shè)計(jì)

原圖集中擋土板立面設(shè)計(jì)為矩形，斷面為槽型，由于模板制作比較復(fù)雜，混凝土澆筑需要在振動(dòng)臺(tái)上振搗，且本工程的擋土墻做為臨時(shí)工程，外觀要求比較低，后期基坑回填時(shí)埋入土中。在實(shí)際實(shí)施時(shí)，進(jìn)行了改進(jìn)：一是將墻板立面預(yù)制成T型和矩形配合組裝，便于安裝時(shí)錯(cuò)縫、咬合，受力更為合理；二是將墻板斷面預(yù)制成平板，簡(jiǎn)化模板以便于預(yù)制，取消了振動(dòng)臺(tái)，用普通振搗棒振搗即可。圖集中設(shè)計(jì)的預(yù)制板塊體較小，每塊高0.5 m，長(zhǎng)1.5 m，為了適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)配置的汽車(chē)吊和塔吊，預(yù)制塊體加大到1 m高，1.5 m寬，厚度20 cm，這樣加快了墻板的預(yù)制和安裝進(jìn)度。采用T型板的另一優(yōu)點(diǎn)是，在每層回填土碾壓時(shí)，本層預(yù)制板的筋帶有一半被下層壓實(shí)土體拉緊，更能保證板位置的準(zhǔn)確。由于對(duì)圖集中的預(yù)制塊形狀進(jìn)行了改進(jìn)，重新設(shè)計(jì)了預(yù)制墻板的配筋，并將預(yù)制墻板分為A、B、C三種規(guī)格。

4.施工方法

4.1 施工工藝框圖(見(jiàn)圖4）

圖4 加筋土擋土墻施工工藝框圖

4.2 基礎(chǔ)施工

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙確定擋墻位置和基礎(chǔ)斷面尺寸，測(cè)量放樣后，準(zhǔn)確劃線立模澆筑擋土墻條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)為C25混凝土。本工程的條形基礎(chǔ)下部均有前期澆筑的混凝土，不需要做地面以下部分。條形基礎(chǔ)頂部按預(yù)制塊圖紙上的銷(xiāo)孔間距預(yù)留直徑Φ30 mm的銷(xiāo)孔，間距為740 mm與520 mm間隔。依照擋墻外側(cè)線形拉線控制銷(xiāo)孔的分布線形和間距，混凝土在拌和站集中拌和，用混凝土運(yùn)輸車(chē)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)澆筑，振動(dòng)棒振搗密實(shí)后覆蓋養(yǎng)護(hù)。

4.3 面板預(yù)制

加筋土擋土墻墻板采用鋼模板在構(gòu)件預(yù)制場(chǎng)集中預(yù)制，預(yù)制時(shí)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)的混凝土標(biāo)號(hào)和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)制作，確保預(yù)制質(zhì)量。預(yù)制成型的墻板做到表面平整、外光內(nèi)實(shí)，對(duì)角線誤差≤10 mm，避免出現(xiàn)露筋、掉角、啃邊現(xiàn)象，冬季做好保溫養(yǎng)護(hù)工作。預(yù)留的拉環(huán)采用埋設(shè)筋帶同規(guī)格的筋帶，綁扎在設(shè)定位置的主筋上，外露10 cm高的套環(huán)，若采用鋼筋，則在預(yù)制完成后先進(jìn)行除銹、刷瀝青防腐處理。插銷(xiāo)孔定位應(yīng)精確，偏差不超過(guò)5 mm，預(yù)埋Ф30的塑料套管。脫模后，覆蓋保溫被養(yǎng)護(hù)10 d以上。

4.4 面板拼裝

面板拼裝時(shí)，先在澆筑成型的條型基礎(chǔ)上準(zhǔn)確掛線。第一層為1.5 m×0.5 m的矩形板，間隔520 mm放置，下部對(duì)應(yīng)預(yù)留孔用鋼筋銷(xiāo)接，上部用T型板嵌入下層空檔，面板拼裝水平縫采用M5水泥砂漿砌筑拼裝，豎向上下兩層面板間用Ф20的鋼筋制成長(zhǎng)40 cm的扦銷(xiāo)，提前在銷(xiāo)孔內(nèi)用M5水泥砂漿填充到需要高度。板間的豎向拼裝縫，用30cm寬土工布展開(kāi)擋在縫后面，用碎石壓在土工布后面保持其展開(kāi)。填土碾壓之前，上下塊之間臨時(shí)用50×50×500的方木配合螺桿、蝴蝶螺帽制成加固件，夾緊、找直上下塊，填土到高度后再拆除加固件，循環(huán)使用。T型板砌筑到頂后，上部檔口用1.0 m×0.5 m矩形板找平，上部立?，F(xiàn)澆斷面為0.3 m×0.7 m的壓頂混凝土。

預(yù)制擋板與邊坡的接合處，在邊坡上開(kāi)挖出30 cm寬、臺(tái)階形的槽子，將預(yù)制板鑲嵌在槽內(nèi)，內(nèi)外空隙處填入細(xì)石混凝土。

4.5 伸縮縫

擋墻每隔10 m設(shè)一道伸縮縫，縫寬20 mm，從內(nèi)側(cè)用20 cm寬土工布粘貼到預(yù)制塊上，后面填碎石，兼作泄水孔。正常預(yù)制塊之間豎向均設(shè)安裝調(diào)整縫，縫寬10 mm，水泥砂漿填充。

4.6 筋帶鋪設(shè)

鋪設(shè)第一層筋帶之前，將加筋帶拉環(huán)以下的土體回填，每層填土壓實(shí)厚度25 cm，用3 t壓路機(jī)碾壓密實(shí)，并做成向邊緣傾斜1%的橫坡。

普濟(jì)河加筋帶擋墻設(shè)計(jì)寬度7 m，筋帶下料長(zhǎng)度14.5 m，將筋帶從面板預(yù)留的拉環(huán)中穿過(guò)，然后折回與另一端對(duì)齊，擴(kuò)散狀分開(kāi)但不互相交叉，繃緊平鋪在壓實(shí)整平后的填料上，末端采用拉緊、固定措施。例如加筋帶末端距離墻體7 m的位置平行墻體打入土中一排短鋼筋，間距1 m，再鋪一條橫向鋼筋，將每根筋帶從橫向鋼筋上折回20 cm后拉緊，用細(xì)軋絲將端部綁扎結(jié)實(shí),嚴(yán)禁將筋帶在預(yù)制塊拉環(huán)上繞成死結(jié)。筋帶鋪設(shè)不得重疊，不得卷曲或折彎。筋帶豎向分層間距0.5 m，填土分兩層，層厚按0.25 m壓實(shí)厚度，嚴(yán)格按基坑回填標(biāo)準(zhǔn)碾壓。

4.7 加筋體填筑

混凝土管身上部0.5 m范圍內(nèi)用3 t碾子壓實(shí)，每層壓實(shí)厚度15 cm，用于加筋體填筑的填料粒徑選用≤填料壓實(shí)厚度的2/3的填料，且最大粒徑≤10 cm。填筑時(shí)，填料應(yīng)嚴(yán)格分層填筑，分層厚度與拉筋的豎直間距相匹配，每層填筑攤鋪要均勻一致，并使表面平整。當(dāng)用機(jī)械攤鋪時(shí)，攤鋪機(jī)械與面板保持1.5 m以上距離。在距面板1.5 m范圍內(nèi)，改用人工攤鋪。碾壓作業(yè)時(shí)，從筋帶中部開(kāi)始逐步碾壓至筋帶尾部，再碾壓靠近面板部位，在距面板1 m范圍內(nèi)的壓實(shí)，采用人工夯實(shí)，并確保壓實(shí)系數(shù)≥0.95。

4.8 碎石排水及反濾層

墻面板后面0.3 m范圍內(nèi)填筑10～20 mm碎石。每層碎石先于土料填高25 cm。碎石與填土之間設(shè)置一道土工布反濾層，在筋帶穿過(guò)土工布的位置用小刀割開(kāi)小口，穿過(guò)筋帶后，保持土工布展開(kāi)。

4.9 壓頂混凝土

加筋體填筑結(jié)束后，按設(shè)計(jì)要求和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，立模澆筑加筋擋土墻壓頂混凝土。

5.質(zhì)量控制要點(diǎn)

加筋土擋土墻面板采用鋼模板在構(gòu)件預(yù)制場(chǎng)集中預(yù)制，預(yù)制時(shí)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)的混凝土標(biāo)號(hào)和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)制作，確保預(yù)制質(zhì)量。面板拼裝時(shí)，先在澆筑成型的條型基礎(chǔ)上準(zhǔn)確掛線。面板采用水泥砂漿砌筑拼裝，板間的拼裝縫，除預(yù)留伸縮縫和泄水孔處外要用水泥砂漿填塞嚴(yán)實(shí)。按設(shè)計(jì)要求設(shè)伸縮縫和泄水孔。筋帶鋪設(shè)不得重疊，鋪設(shè)后用力將筋帶拉直，末端固定。臨時(shí)在上部壓少量土，防止回卷。用于加筋體填筑的土料粒徑要符合要求，并應(yīng)嚴(yán)格分層填筑、壓實(shí)，分層厚度與拉筋的豎直間距相匹配，每層填筑攤鋪要均勻一致，并使表面平整。

6.結(jié)語(yǔ)

普濟(jì)河倒虹吸受繞行場(chǎng)地的限制，主體工程分為一、二期施工，其一、二期基坑分界處采用直立擋土墻。既減輕了擋土墻自身重量，保證了下部倒虹吸管身的安全，又使得二期工程繞行路順利通車(chē)，二期導(dǎo)流明渠順利度汛，整個(gè)工程得以正常施工。這一新工藝的引進(jìn)，由于其基礎(chǔ)處理要求低，施工周期短，費(fèi)用節(jié)省，有著較好的經(jīng)濟(jì)效益和推廣應(yīng)用前景。