土工格柵加筋擋土墻在公路高填路基施工中應(yīng)用

張雄斌

摘 要：格柵加筋擋土墻是土工格柵工程應(yīng)用中的一種新型支擋結(jié)構(gòu)，于支擋結(jié)構(gòu)而言，其設(shè)計計算、施工技術(shù)對其安全性極為重要。為此，本文結(jié)合具體公路工程案例，通過分析研究，擬選用加筋擋土墻施工方案，并對其施工工藝進行了探討。

關(guān)鍵詞：土工格柵加筋擋土墻；公路工程；高填路基

中圖分類號：U417.11 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）16-0095-02

在我國土工合成材料應(yīng)用較晚，但發(fā)展迅速。上世紀80年代早期，在土木建設(shè)加筋土工程中開始使用土工合成材料，如京津塘高速公路應(yīng)用塑料排水帶、無紡針刺土工織物等。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，土工合成材料種類越來越多，質(zhì)量水平也逐步提升。土工格柵加筋擋土墻作為一種新型支擋結(jié)構(gòu)，其不僅便于施工安裝，且能夠降低成本、減短工期，保證工程質(zhì)量，目前在公路工程施工中得到了廣泛應(yīng)用。

1 工程概況

某公路工程總長度為13.76km，經(jīng)鉆孔勘查可見，沿路多為出露坡殘積硬塑粘土，且有粉質(zhì)粘土少量分布，并未見軟弱層出現(xiàn)于下覆部位，基巖砂板巖位于10m以下埋深位置，220kpa為其地基承載力特征值。

因本工程為高填方段，11.3m為填方最大高度，同時因征地范圍等因素制約，未見放坡空間，存在諸多問題，如地基承載力不足、沉降嚴重等。此時如選取樁板墻等剛性支護擋墻用于施工，則會因其具有較大墻身尺寸，加大對地基承載力的需求，此時必須特別處理地基，但因大面積基礎(chǔ)換填施工難度大，進而導(dǎo)致施工困難重重?；谑┕がF(xiàn)場條件的綜合考慮，決定選用柔性支護結(jié)構(gòu)，即土工格柵加筋擋土墻，該支擋結(jié)構(gòu)，不僅占地面積小，還具備極強的地基變形適應(yīng)能力，且便于施工。相比剛性支護擋墻，其更具經(jīng)濟性。

2 土工格柵加筋擋土墻的特點

作為一種柔性支護結(jié)構(gòu)，土工格柵加筋擋土墻，具有良好的力學(xué)性能，如抗拉強度及韌性俱佳。在土體內(nèi)埋設(shè)該材料，可實現(xiàn)土體應(yīng)力擴散，加大土體模量，進行拉應(yīng)力傳遞，同時還能對土體側(cè)向位移起到制約作用，是主體整體受力條件得以改善的重要措施。在具體應(yīng)用中，此類支護結(jié)構(gòu)，還能增強土體和材料間的摩阻力，對地基穩(wěn)定性及承載力提升極為關(guān)鍵。在工程建設(shè)中，尤其是高填路基、軟土地基等施工中此類擋土墻具有廣泛適應(yīng)性及良好應(yīng)用效果，其特點如下：

（1）可事先預(yù)制加筋土構(gòu)成的墻面板與拉筋，隨后通過設(shè)備或人工方式，在施工現(xiàn)場分層填筑即可。該配裝方式，更便捷，且能節(jié)約人力、減短工期。（2）作為柔性結(jié)構(gòu)物，加筋土在地基輕微變形條件下更具適應(yīng)性。如修筑于軟基之上，在填筑時因拉筋作用可一層一層完成埋設(shè)施工，同時由于填土等因素可產(chǎn)生地基變形問題，相比其他結(jié)構(gòu)物，加筋土擋土墻更具良好穩(wěn)定性，便于地基處理。（3）相比剛性支護結(jié)構(gòu)，該支護結(jié)構(gòu)占地面積小，造型美觀?？纱怪逼鲋γ姘澹瑴p少占地面積。同時可按照施工現(xiàn)場環(huán)境條件及施工要求，設(shè)計墻面板形狀，并進行擋土墻整體布局。（4）相比鋼筋混凝土擋土墻，加筋土擋土墻成本更低，一般可減少50%。相比石砌重力式擋土墻，也可減少20%左右。同時伴隨墻高的不斷增多，其成本節(jié)約程度就愈加明顯，由此可見，土工格柵加筋擋土墻經(jīng)濟性良好。

3 施工方案及設(shè)計計算分析

3.1 施工方案

通過對比分析，該高填路基施工，擬選用模塊式土工格柵加筋擋土墻施工。本工程以TensarB/D型單向土工格柵作為筋材，布設(shè)為對拉式，屬于軸對稱結(jié)構(gòu)，根據(jù)施工情況，無需對結(jié)構(gòu)偏心問題加以考慮，可認為擋土墻基底應(yīng)力分布均勻，進而實現(xiàn)基底壓應(yīng)力的有效降低，同時僅需處理局部擋墻段地基。按照坦薩力學(xué)穩(wěn)定層結(jié)構(gòu)，設(shè)置基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，換言之，就是做好一定深度碎石換填施工，隨后將TensarSSB雙向格柵鋪設(shè)到基礎(chǔ)，進而形成良好的力學(xué)穩(wěn)定層，這樣不僅能夠達到地基承載力提升的目的，還能對地基不均勻沉降問題加以控制，符合施工要求。

3.2 設(shè)計計算

在土工格柵加筋擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算中，基于大量經(jīng)驗分析，決定選用DIBt法進行分析。在該路段內(nèi)5.5m為其路面寬度，252m為加筋擋土墻路段長度，如以12.7m作為墻高最大值，其設(shè)計計算具體參數(shù)如表1所示。

因本工程選用TensarB/D型單向土工格柵作為筋材，27.1KN/m、55.8KN/m均為其長期蠕變斷裂強度，根據(jù)蠕變斷裂強度，在對各類折減系數(shù)綜合考慮的基礎(chǔ)上，可獲取強度設(shè)計值，根據(jù)本工程實際情況，需考慮的折減系數(shù)如表2所示。

在計算加筋土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性時，可分為內(nèi)外部進行計算。外部穩(wěn)定計算結(jié)果如下：

第一，基底抗滑移安全系數(shù)為3.13，相比標(biāo)準值1.5，該值滿足其設(shè)計標(biāo)準值要求；第二，0.247m為合力偏心矩，處于加筋體底邊中部1/3段內(nèi)；第三，2.36為地基承載力安全系數(shù)，相比標(biāo)準值2.0，該值滿足其設(shè)計標(biāo)準值要求；第四，選取Bishop法分析整體穩(wěn)定性，通過計算可得1.45為最小安全系數(shù)。

內(nèi)部穩(wěn)定計算結(jié)果顯示，格柵抗拉、抗拔性能都與相關(guān)規(guī)范規(guī)定相符。

4 公路高填路基土工格柵加筋擋土墻施工流程

4.1 基底施工

施工前期，應(yīng)清理及整平基底位置，根據(jù)設(shè)計圖紙及要求做好基礎(chǔ)換填工作，且將TensarSSB雙向格柵鋪設(shè)到基礎(chǔ)位置。施工過程中，需將填土倒卸于施工面，嚴禁直接倒卸到雙向格柵位置。隨后通過挖掘機或推土機等設(shè)備，均勻攤開土體，該環(huán)節(jié)應(yīng)避免土工格柵位移，或出現(xiàn)褶皺等問題，同時避免格柵被破壞。填土施工前，在格柵上嚴禁任何機械設(shè)備在其上碾壓。

4.2 基礎(chǔ)處理

為確保砌筑模塊施工質(zhì)量，應(yīng)設(shè)置800×500mm現(xiàn)澆混凝土條形基礎(chǔ)。保證準確放出條形基礎(chǔ)與預(yù)留槽施工部位，且嚴格按照模塊長度的模數(shù)確定加筋模塊擋土墻的條形基礎(chǔ)長度，與兩個模塊高度相比，相近條形基礎(chǔ)臺階高度應(yīng)為其整數(shù)倍，且在同一層面設(shè)置格柵。

4.3 砌筑模塊

4.3.1 填土及碾壓

根據(jù)施工線、高程等，準確地進行低模塊層砌筑。填土施工時，所選用的機械設(shè)備以斗式挖掘機或帶鏟斗推土機等為主。在施工過程中為防止損害格柵，應(yīng)保證機械履帶和格柵相隔一定距離，一般為15cm以上厚度的填土層。在與墻面相近1m范圍內(nèi)，填土壓實可選用1t以內(nèi)的小型壓實機施工。碾壓施工時，其分層厚度、碾壓遍數(shù)應(yīng)符合壓實機械、填料性質(zhì)要求。初壓時，需輕壓，以筋帶“中部-尾部-面板”的順序進行碾壓，輕壓1遍之后，即可進行全面碾壓施工。要求在最佳含水率2%允許范圍內(nèi)合理控制碾壓含水率，且根據(jù)設(shè)計要求嚴格控制壓實度。

4.3.2 裁剪格柵

根據(jù)設(shè)計要求，裁剪格柵。施工過程中，順著格柵橫向，格柵一端應(yīng)保留整排格柵縱向肋條，長度為50～60mm，無需順著格柵橫檔將肋條都裁剪掉。在模塊頂部如存有殘渣，則應(yīng)及時去除。并在模塊凹槽位置準確放置格柵端，通過連接件將格柵橫檔套牢，確保所有格柵網(wǎng)孔都被模制連接件覆蓋，要求在模塊凹槽內(nèi)準確定位所有連接件，朝外放置被裁剪過的格柵肋條一端。

4.3.3 砌筑及張拉施工

重復(fù)上述工序，直至完成該模塊層砌筑工作，順著擋土墻縱向，擋土墻面位置鄰近格柵互相對接。掃去殘渣，在進行下道模塊層施工。模塊施工時，需順砌砌合，該過程中模塊下榫應(yīng)與其下模塊凹槽前槽面垂直且密切貼合。向后拉緊格柵，保證格柵連接件與模塊后槽面貼緊。加筋格柵自由端可通過張拉梁鉤牢，隨后施加張拉力，保證格柵緊繃。此時應(yīng)將一層填土鋪筑于格柵上，避免張拉力釋放之后，格柵出現(xiàn)回縮現(xiàn)象。待張拉力釋放之后，需及時將張拉梁去除。

模塊最少應(yīng)砌筑2道以上，應(yīng)和砌筑后的模塊具有良好平順性。重復(fù)上述施工工序，直到滿足高度要求。隨后選用砂漿砌筑頂層模塊和下層模塊，要求將砂漿均勻涂抹到下層模塊凹槽內(nèi)，隨后進行上層模塊鋪筑，并緊壓。

如擋土墻結(jié)構(gòu)形狀為曲線形或存有彎角的情況下，可按照設(shè)計要求，進行模塊切割，保證其滿足施工要求。同時按照曲線半徑實際情況，適當(dāng)裁剪格柵，保證能夠在凹槽內(nèi)準確放置連接件和格柵。擋土墻需施工至頂端位置，隨后進行混凝土壓頂。

4.3.4 包裹式加筋邊坡施工

完成頂層模塊施工后，即可進行包裹式加筋邊坡施工。可按照上述填土施工、格柵鋪設(shè)施工工序進行包裹式加筋邊坡施工。但在與坡面相近部位，碾壓時需選用輕型壓路機，且保證坡面平整。通過連接棒緊密連接反包格柵和其上一層主加筋格柵，確保填土所供給的約束力充足，以此實現(xiàn)格柵永久性錨固。

5 結(jié)語

綜上所述，在社會經(jīng)濟高速發(fā)展的今天，作為我國國民經(jīng)濟發(fā)展的主要基礎(chǔ)設(shè)施，公路工程建設(shè)事業(yè)在國民經(jīng)濟增長中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，大量新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備被用于公路工程建設(shè)，進而對公路施工質(zhì)量提出了更高的要求。高填路基是公路建設(shè)發(fā)展的主要形式之一，其質(zhì)量不僅與路基使用性能息息相關(guān)，還直接關(guān)系著公路工程的使用壽命。為此，必須重視高填路基施工工藝的選擇。作為現(xiàn)代化公路建設(shè)的一種新型支護結(jié)構(gòu)，土工格柵加筋擋土墻技術(shù)的應(yīng)用，可有效改善土體性能，實現(xiàn)土體加固。為此，在具體應(yīng)用中，必須全面考慮施工現(xiàn)場的實際情況，充分了解土工格柵加筋擋土墻的特點，及時掌握施工動向，只有這樣才能保證選用的施工方案具有可行性，才能保證設(shè)計計算數(shù)據(jù)的準確性，才能進一步規(guī)范施工流程，提高工程施工質(zhì)量，滿足施工要求。

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