復(fù)合加筋格賓擋墻在市政工程中的設(shè)計及應(yīng)用

章永凱

（上海市政工程設(shè)計研究總院集團第六設(shè)計院有限公司，安徽 合肥 230031）

隨著經(jīng)濟社會的迅速發(fā)展，城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷推進，城市的框架不斷向外延伸，市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)經(jīng)常會與已劃定的基本農(nóng)田發(fā)生沖突，或者基本農(nóng)田緊貼道路紅線，道路無放坡空間，這就對市政設(shè)施的建設(shè)產(chǎn)生制約。這種情況下，需設(shè)置支擋結(jié)構(gòu)以滿足道路建設(shè)要求。

在支擋結(jié)構(gòu)方面，采用傳統(tǒng)的重力式擋墻容易引起地基不均勻沉降或變形，致使墻體開裂沉降甚至發(fā)生失穩(wěn)。因此，尋找一些既能減少占地和拆遷，又能最大限度的實現(xiàn)就地取材，降低污染排放，降低造價的新型支擋結(jié)構(gòu)十分有必要。

加筋土結(jié)構(gòu)是利用加筋土技術(shù)修筑的支擋結(jié)構(gòu)物，利用加筋材料與土之間的摩擦作用，改善土體的變形條件和提高土體的工程性能，從而達到穩(wěn)定和增強土體的目的。由于加筋土結(jié)構(gòu)具有造價低廉、施工簡便、節(jié)約占地、抗震性強、造型美觀等特點，其工程應(yīng)用得到飛速發(fā)展。本文旨在介紹一種結(jié)構(gòu)整體性能更好，全面墻透水、工后蠕變變形小、環(huán)境友好的復(fù)合加筋結(jié)構(gòu)，并結(jié)合典型工程案例介紹其在市政工程中的應(yīng)用。

1 復(fù)合加筋格賓結(jié)構(gòu)

1.1 復(fù)合加筋格賓結(jié)構(gòu)介紹

復(fù)合加筋格賓結(jié)構(gòu)是由加筋格賓、綠色加筋格賓和高韌性聚酯紗線集束格柵組成的模塊式加筋土結(jié)構(gòu)，適宜于修建高大加筋土擋墻（坡度≥70°）或加筋陡坡（坡度＜70°）。加筋格賓、綠色加筋格賓結(jié)構(gòu)作為面墻及輔筋，確保面墻部分的局部穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)面墻滑移，拔出，局部傾覆等破壞；高韌性聚酯紗線集束格柵作為主筋，確保邊坡的整體穩(wěn)定性。圖1為復(fù)合加筋格賓結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 復(fù)合加筋格賓結(jié)構(gòu)示意圖

加筋格賓和綠色加筋格賓由經(jīng)過特殊防腐處理的低碳鋼絲經(jīng)機編而成的六邊形雙絞合鋼絲網(wǎng)面制作而成的工程構(gòu)件，面墻與筋材為同一網(wǎng)面制成。加筋格賓面墻網(wǎng)箱填充石料，可做成直立式或階梯式的加筋結(jié)構(gòu)；綠色加筋格賓為六邊形雙絞合鋼絲網(wǎng)面反包式墻面，并設(shè)置了鋼筋網(wǎng)板和固定支架增加面板剛度，內(nèi)側(cè)鋪設(shè)有椰棕植生墊或土工網(wǎng)墊，可采用噴播、插枝等措施實現(xiàn)全面墻綠化，具有極佳的景觀效果。

在工程實際應(yīng)用中，可根據(jù)實際占地、綠化要求、是否臨水（沖刷情況）、現(xiàn)場土石料運輸?shù)惹闆r合理的選擇面墻型式。當(dāng)占地要求嚴格時，可采用加筋格賓作為面墻；如既需考慮占地又要兼顧綠化時，則可采用加筋格賓結(jié)合綠色加筋格賓的復(fù)合形式；當(dāng)為臨水工程時，宜采用加筋格賓或復(fù)合加筋格賓結(jié)構(gòu)［1］。

1.2 復(fù)合加筋格賓結(jié)構(gòu)特點

復(fù)合加筋格賓結(jié)構(gòu)由于其獨特的結(jié)構(gòu)特點相對于一般的加筋土結(jié)構(gòu)（如預(yù)制混凝土模塊式面板）具有如下優(yōu)點，具體如下：

1）結(jié)構(gòu)整體性更好，加筋格賓和綠色加筋格賓單元面板和筋材是采用同一網(wǎng)面連續(xù)生產(chǎn)出來的，無需現(xiàn)場連接和固定，避免了現(xiàn)場連接導(dǎo)致的連接強度不足和質(zhì)量難以控制的問題［2］。

2）全面墻透水，在加筋土結(jié)構(gòu)中，排水是影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性非常重要的一個因素，結(jié)構(gòu)中的積水會增加筋材的拉力，并可能導(dǎo)致填土和原狀地基土強度降低，孔隙水壓力也會增加。加筋格賓、綠色加筋格賓的面墻均為格賓網(wǎng)面，都是可完全透水的結(jié)構(gòu)，非常有利于孔隙水壓力的消散和墻體水分的自由排出［3］。

3）工后蠕變變形小，筋材的拉伸模量和蠕變對加筋土擋墻的變形影響很大，擋墻的側(cè)向位移會隨著筋材拉伸模量的增加、蠕變的減小而減小。高韌性聚酯紗線集束格柵的拉伸模量最大可達17680kN/m，受力部件為聚酯纖維，其蠕變性遠低于聚丙烯和聚乙烯，綜合兩方面，采用高韌性聚酯紗線集束格柵作為主筋的復(fù)合加筋土結(jié)構(gòu)工后蠕變變形小。

4）環(huán)境友好性，在復(fù)合加筋格賓結(jié)構(gòu)中除加筋格賓單元和格柵工廠預(yù)制外，其他材料（結(jié)構(gòu)填土和面墻石料）均可實現(xiàn)就地取材，有利于實現(xiàn)填挖平衡，降低運輸要求，并減少鋼材和混凝土的用量，從而減少碳排放量。結(jié)構(gòu)面墻通過一定的工程措施，可實現(xiàn)全面墻的快速綠化，達到工程與環(huán)境的融合。

2 復(fù)合加筋格賓擋墻設(shè)計及應(yīng)用

2.1 工程概況

合肥市習(xí)友路規(guī)劃為城市主干路，西起蜀山區(qū)運河新城，向東串聯(lián)合肥高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)、政務(wù)文化新區(qū)后，接包河區(qū)龍川路，在路網(wǎng)中承擔(dān)串聯(lián)城市組團的功能。本工程西起新橋大道，東至將軍嶺路，道路長約73km，紅線寬60m。

本項目路基防護工程以“安全適用、生態(tài)環(huán)保，景觀優(yōu)美”為設(shè)計原則，根據(jù)不同地形、地質(zhì)、邊坡高度和特殊工點要求，在對邊坡安全防護的基礎(chǔ)上，以綠色環(huán)保為主體，營造視覺舒適環(huán)境優(yōu)美的邊坡景觀。

根據(jù)項目特點，紅線外無基本農(nóng)田路段，一般路基邊坡采用植草防護?；巨r(nóng)田段當(dāng)高差較小時，在人行道外側(cè)3m綠化帶內(nèi)設(shè)置邊坡，采用植草防護；放坡無法解決的高差較大路段，采用“放坡+擋土墻”形式。在K0+185～K3+540段填方高度為3～11m，通過方案比較及方案評審，考慮到本路段借方困難，經(jīng)排除設(shè)置橋梁構(gòu)造物及自然放坡兩種方案后，最終確定采用復(fù)合加筋格賓擋墻+放坡的支擋方案，放坡段滿足市政管線敷設(shè)要求。

圖2 習(xí)友路基本農(nóng)田段橫斷面設(shè)計圖

2.2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)勘察，場地地層可分5層，分別為素填土、黏土、粉質(zhì)黏土、強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖和中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，且素填土和黏土層的厚度達到4-20米，因此擋墻基礎(chǔ)落于黏土層上。另外，本場地淺層黏性土自由膨脹率400%≤δef≤650% ，具有弱膨脹潛勢，需要就地利用黏土作為路堤填料。

勘察區(qū)地震動峰值加速度為010g，場地基本地震烈度為7度，設(shè)計地震分組為第一組。本場地類別為II類，地震動反應(yīng)譜特征周期為035s。場地?zé)o液化土層。

2.3 計算分析

復(fù)合加筋格賓擋墻的計算分析包括兩部分：外部穩(wěn)定性和內(nèi)部穩(wěn)定性計算。外部穩(wěn)定性分析中視復(fù)合加筋格賓擋墻為剛體，其分析項目包括：土壓力計算、基底滑移驗算、傾覆穩(wěn)定性驗算、基礎(chǔ)底面地基承載力驗算。內(nèi)部穩(wěn)定性包括兩部分內(nèi)容：1）單根筋帶的抗拉計算，在布置筋材時根據(jù)計算結(jié)果初步確定筋材的強度及間距；2）基于條分法計算原理并考慮筋材作用，計算每個加筋結(jié)構(gòu)塊體的內(nèi)部整體穩(wěn)定性，并根據(jù)計算結(jié)果優(yōu)化筋材布置，如筋材強度、間距、長度等，使筋材的布置更加均衡，此部分計算量繁重，采用軟件進行計算。計算結(jié)果如下：

另外，場地區(qū)域均為弱膨脹土，此項目中對挖方土、超挖土進行摻灰處理后作為復(fù)合加筋格賓結(jié)構(gòu)填料，摻灰量宜為4%。

3 結(jié)語

復(fù)合加筋格賓結(jié)構(gòu)因其結(jié)構(gòu)整體性好、全面墻透水、工后蠕變變形小、環(huán)境友好性和經(jīng)濟性等特點，已在高邊坡、高擋墻的公路工程中廣泛使用。結(jié)合其特點，在市政工程中可推廣使用。

習(xí)友路復(fù)合加筋格賓擋墻的建設(shè)為在市政道路工程用地受限條件下采用復(fù)合加筋格賓擋墻積累了經(jīng)驗，可供同類工程參考借鑒。