高路基加筋土擋墻施工方法及其工程應用

常 亮

(中鐵十局集團有限公司, 山東濟南 250101)

加筋土擋墻施工技術(shù)在我國的發(fā)展和應用是在20世紀70年代末才開始的。迄今為止，全國已建成數(shù)千座加筋土工程，其中公路占85 %，鐵路占6 %，林區(qū)、礦區(qū)占3 %，其他行業(yè)占6 %。重慶長江濱江路工程長約6 km的護岸擋墻和公路擋墻均采用加筋土擋墻，其墻高最高達33 m，面積約11 000 m2，是目前世界上最大規(guī)模的加筋土擋墻工程。三峽庫區(qū)已建成了總高達55 m的加筋土擋墻，全國在高速公路及一般公路支擋建筑，特別是高速公路的軟基處理方面越來越倚重于加筋土結(jié)構(gòu)[1-5]。

隨著加筋土擋墻工程在國內(nèi)外逐步運用推廣，該工程的設計計算理論和施工技術(shù)也逐日成熟，特別是新材料、新技術(shù)的引進，使加筋土技術(shù)不斷完善和發(fā)展。但是在大力推廣應用加筋土技術(shù)的同時，也存在某些不足，導致加筋土擋墻出現(xiàn)變形、鼓肚、甚至垮塌等病害，使加筋土擋墻的發(fā)展受到質(zhì)疑[6-8]。

近幾年來隨著新的加筋材料的問世，使加筋技術(shù)得到快速發(fā)展。在重慶、黑龍江、陜西等地修建了較長路段的加筋土擋墻，而且均采用新的加筋材料，代替了聚丙烯材料，使加筋土擋墻的整體技術(shù)得以提高，為公路加筋土擋墻工程的完善奠定了堅實的基礎。

回顧我國加筋土擋墻推廣應用30多年來，其技術(shù)水平和加筋材質(zhì)量有了很大的提高，應用效果較為明顯。但是在應用中出現(xiàn)的問題也不容忽視，如加筋土的垮塌、鼓肚、變形等。這些問題的發(fā)現(xiàn)，對加筋土擋墻的發(fā)展造成了一定的負面影響。通過調(diào)查分析，實際上所出現(xiàn)的問題，不是加筋土擋墻本身的結(jié)構(gòu)問題，而是與填料壓實濕度、排水設計、施工管理和筋材強度等有密切的關(guān)系。這些實際情況表明，國內(nèi)加筋土擋墻的理論研究和工程實際還基本處于脫節(jié)狀態(tài)，未能系統(tǒng)地總結(jié)復雜地形的施工工藝和質(zhì)量通病病害。在地基處理以及半填半挖路基加固處理、施工現(xiàn)場的技術(shù)管理和質(zhì)量問題總結(jié)等方面還相對落后[9-11]。

1 工程概況

項目位于委內(nèi)瑞拉安索阿特吉州的拉克魯斯煉油廠，修建長度約為685 m，總面積5 428.91 m2。高填方段防護和部分道路路基防護使用加筋土擋墻，高邊坡臨近既有排水溝渠和舊火車道，高差8～20 m。擋土墻的修建目的主要用于穩(wěn)定煉油廠區(qū)內(nèi)山體斜坡，并在上面修建廠區(qū)內(nèi)通行的道路。項目加筋土擋墻施工存在三大難點：一是煉油廠區(qū)內(nèi)地質(zhì)條件復雜，加筋土擋墻的設計及標準化安裝較困難；二是加筋土擋墻與廠區(qū)內(nèi)管道及管廊基礎交叉施工，如何有序施工、互不干擾是難點；三是加筋土擋墻的回填施工為高路堤填筑，容易出現(xiàn)整體下沉、縱橫向開裂及邊坡滑塌等病害，加筋土擋墻的回填質(zhì)量控制是重難點。

2 新型高路基加筋土擋墻

2.1 材料要求

面板采用1.5 m×1.5 m×0.14 m的十字形鋼筋混凝土面板，面板應具有良好的強度、剛度。強度用以保證拉筋連接件在面板中的穩(wěn)定性；剛度用以抵抗填料和碾壓產(chǎn)生的沖擊和振動。

筋帶采用線形帶肋鍍鋅鋼板，強度高、變形小，同時肋板能與填料產(chǎn)生較大摩擦力。筋帶寬50 mm，厚4 mm，彈性模量360 MPa。筋帶結(jié)點的水平間距0.76 m，垂直間距0.76 m(圖1)。

圖1 加筋土擋墻面板及筋帶連接件

擋土墻回填料應易于填筑與壓實，優(yōu)先選用有一定級配、透水性較好的碎(礫)石類土，保證筋帶與填料之間能發(fā)揮較大的摩擦力，確保擋土墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。填料中不可含有任何有機物和有害物質(zhì)，因此類物質(zhì)一般會導致墻體結(jié)構(gòu)性能變差，促使加固降級。

2.2 施工工藝

根據(jù)加筋土擋墻施工特點，施工工藝流程為:施工準備→基礎施工→面板安裝→填料鋪筑、壓實→安裝筋帶→填料鋪筑、壓實。具體如圖2所示。

圖2 加筋土擋墻施工工藝流程

3 施工方法

3.1 基礎施工

基礎寬35 cm，厚25 cm。同時施作調(diào)整梁，得到一個平整光滑的表面，便于第一層混凝土墻面板的支撐和安裝。基礎澆筑時要預留沉降縫，基礎埋深不小于2 m。

3.2 擋土墻面板安裝

3.2.1 第一層面板安裝

首先進行位置定位，清潔的面板基礎上，標注面板外緣線，外緣線準確測量并確定每塊面板的位置。面板采用人工安裝就位，每安裝2塊面板進行水平性檢測。使用木楔進行水平性修正以及2 cm連接縫施工。調(diào)整梁或其他墻面帶來的微小位移應使用撬棍修復。第一排混凝土墻面安裝并支撐，并用固定件固定之后，開始堆土并壓實。安裝時單塊面板傾斜度，一般可內(nèi)傾1/100～1/200，作為填料壓實時面板外傾的預留度。

3.2.2 其余各層面板的安裝

第一層土壓實后，需重新核查整體墻面的垂直性，檢查是否因為壓實的原因?qū)е旅姘鍍A斜。檢查無傾斜后放置氯丁橡膠連接縫，安裝第二層面板，在墻面內(nèi)部放置垂直泡沫連接縫，并進行第二層土料攤鋪和壓實回填。其余以上各層重復相關(guān)操作流程。需特別注意的是沿面板縱向每5 m間距設標樁，每三層面板安裝完畢后測量標高和軸線；每層水平連接縫應預留2 cm縫隙。不得在未完成填土作業(yè)的面板上安裝上一層面板(圖3)。

圖3 面板安裝過程

3.2.3 連接縫處理

垂直連接縫用泡沫填充，允許水的流通并阻止回填料微粒流出。在加筋土結(jié)構(gòu)可能暫時或一直浸于水中的情況，使用“非編織土工布”在垂直連接縫處，緊貼混凝土墻面，代替聚氨酯連接縫。水平連接縫用氯丁橡膠，允許混凝土墻面之間的彈性下降，其位置是加筋實體細長的連接位置。

3.3 筋帶鋪設

通過預埋在面板中的筋帶連接件連接筋帶與面板，將筋帶從連接件的預留孔中穿過，并輔以高強螺栓固定。筋帶鋪設在壓實平整的填料上，不宜重疊，不得卷曲或折曲。筋帶不得與硬質(zhì)棱角填料直接接觸(圖4)。

圖4 筋帶鋪設過程

3.4 填料的攤鋪、壓實

面板安裝完成后，在面板后按1∶1放坡回填砂礫石，砂礫根據(jù)筋帶豎向間距進行分層攤鋪和壓實。攤鋪采用人工配合機械的方式進行，攤鋪厚度均勻一致，表面平整，卸料時應減少面板后1.5 m內(nèi)填土的擾動，每層厚度不大于15 cm。填筑施工方向應平行于墻背，與墻背面板保持1.5 m左右的距離展開。機械沿著平行于墻體的方向?qū)⑻盍掀戒?，逐漸向筋帶盡頭延伸填料放置并攤平。距面板1.5 m范圍內(nèi)采用人工攤鋪。填料填筑時，隨時檢查含水率是否滿足壓實要求，每層填料填筑完畢及時碾壓。壓路機應平行于面板前進，與面板保持不少于1.5 m的距離，從筋帶始點方向向末端延伸，碾壓作業(yè)如圖5所示。每一層填料在回填前與回填過程中的含水量應控制均勻。

圖5 碾壓機械運行作業(yè)示意

4 質(zhì)量標準及保證措施

(1)施工中嚴格控制填筑材料的粒徑、材料質(zhì)量，合理選配性能良好的施工設備，采用最佳的組合方式，規(guī)范施工方法和施工工藝。

(2)施工前整平基礎，使其寬度等同或者大于加固土體的寬度。對松散土壤，均應作壓實處理，清除或予以替代。

(3)回填必須滿足級配和電化學性能要求，土壤塑性特性要求和基本內(nèi)容見表1。

(4)推行全面質(zhì)量管理，實行項目分解及目標管理，嚴格落實測量雙檢，執(zhí)行施工前的技術(shù)交底制度，制定組織保證、工作保證及制度保證等三種保證制度。

5 結(jié)束語

該新型加筋土擋墻在高路基項目中成功應用，得到了一些實用的經(jīng)驗。

(1)填土的理想方式是先從靠近面板側(cè)的加固件始端開始，接著向加固件終點區(qū)域前進，最終以條狀朝向墻面。推土機前進路線應一致與墻面所有面平行，不能垂直于墻面攤土。

表1 土壤塑性特性要求

(2)施工過程中要嚴格控制填料含水率，尤其是細顆粒土壤的含水率不能大于最佳含水率，否則可能在壓實過程中導致墻面傾斜。

(3)安裝過程中，輔助的木楔不能同時用于超過3層的墻面，安裝完成后，不能留下任何木楔，否則可能導致墻體沉降，混凝土墻面角落破碎。

總體來說，本文介紹的一種新型加筋土擋墻結(jié)構(gòu)簡單合理，造型美觀，穩(wěn)定性好，造價低，具有良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益，為今后高路基加筋土擋墻施工提供了一定的借鑒意義。