裝配式生態(tài)擋墻在綠色公路建設(shè)中的應(yīng)用

孟秀元

（山西路橋建設(shè)集團有限公司，山西 太原 030006）

一、引言

公路邊坡防護大體上可分為兩類，即工程防護和植物防護。工程防護多為鋼筋、水泥組成的剛性防護；植物防護則為柔性防護。工程防護是植被防護的基礎(chǔ)，兩類防護形式是相互支持相互滲透的，只有將兩者有機結(jié)合，才能達到永久防護、美觀耐用的目的。

傳統(tǒng)的工程防護主要有擋土墻和護坡兩類，在山區(qū)公路中，擋土墻應(yīng)用尤為廣泛。常見的擋土墻有重力式擋土墻、懸臂式擋土墻、扶壁式擋土墻、錨桿式擋土墻、錨定板式擋土墻等，這些擋墻多為剛性擋墻，除施工不方便外，長期受凍融循環(huán)影響，易產(chǎn)生裂縫、變形等病害，繼而塌方。

護坡主要是保護路基邊坡表面免受雨水沖刷，減緩溫差及濕度變化的影響，從而保護路基邊坡的整體穩(wěn)定性。常見的護坡包括錨桿格構(gòu)式護坡、漿砌石護坡、混凝土噴射等，大多數(shù)施工工藝較為復(fù)雜，現(xiàn)場需要使用高耗能材料，將會嚴重破壞環(huán)境，且無法與植被防護有效結(jié)合，往往需要二次施工，經(jīng)濟效益和社會效益較差。

為了彰顯綠色美韻，山西路橋建設(shè)集團有限公司技術(shù)人員在邊坡防護中使用了“裝配式生態(tài)擋墻系統(tǒng)”。該系統(tǒng)將擋墻具有的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢與立體綠化完美結(jié)合，不僅起到了應(yīng)有的防護作用，而且增加了綠化水保效果，不僅能夠節(jié)約資源能源、減少施工污染、提升勞動生產(chǎn)效率和質(zhì)量安全水平，而且有利于促進建筑業(yè)與信息化工業(yè)化深度融合、培育新產(chǎn)業(yè)新動能、推動化解過剩產(chǎn)能。

二、裝配式生態(tài)擋墻特點

2016年9月27日，國務(wù)院辦公廳發(fā)布了《國務(wù)院辦公廳關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》國辦發(fā)〔2016〕71號。意見中強調(diào)“發(fā)展裝配式建筑是建造方式的重大變革，是推進供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的重要舉措，有利于節(jié)約資源能源、減少施工污染、提升勞動生產(chǎn)效率和質(zhì)量安全水平，有利于促進建筑業(yè)與信息化工業(yè)化深度融合、培育新產(chǎn)業(yè)新動能、推動化解過剩產(chǎn)能?！?/p>

裝配式生態(tài)擋墻設(shè)計安全等級為一級、二級，設(shè)計使用年限50年以上，一般同主體使用年限。一般布設(shè)在公路兩側(cè)山體支護綠化中，采用剛?cè)嵯酀姆绞阶饔迷谏襟w上，結(jié)合復(fù)合纖維網(wǎng)及保水體系，配合前側(cè)微型梯田及植物，起到了有效保持水土的作用。另外，裝配式生態(tài)擋墻采用前置式護坡工藝，兩側(cè)的擋墻面層比夯實區(qū)高，可有效降低降雨對土體的沖刷作用，且無需任何多余的建設(shè)成本。

裝配式生態(tài)擋墻施工時，使用預(yù)制塊現(xiàn)場組裝，速度快、工序簡單，現(xiàn)場不使用重型機械及耗能材料，不產(chǎn)生任何建筑垃圾。且在路基施工中，能有效改變坡比，在道路寬度不變的基礎(chǔ)上，大幅減少占地面積，減少土方的使用量，起到節(jié)能降耗的作用。

裝配式生態(tài)擋墻結(jié)構(gòu)與綠化相結(jié)合，前側(cè)的種植槽可用來栽植植物，也可播撒草種，符合國家生態(tài)文明建設(shè)的要求。采用組裝形式施工，工期短、速度快，響應(yīng)了國家政府提倡的裝配式建筑、生態(tài)建筑等政策。且該擋墻結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定，剛?cè)嵯酀?，能夠有效解決凍融循環(huán)等問題。

表1.裝配式生態(tài)路基占地及其他對比

三、工藝原理

裝配式生態(tài)擋墻是以新型預(yù)制塊、抗老化纖維材料為主，利用回填土、建筑垃圾等固體廢棄物組成的剛?cè)峤Y(jié)合生態(tài)擋土墻，并結(jié)合“微型水庫”“溫差式自動提水系統(tǒng)”等發(fā)明形成擋墻系統(tǒng)，成功替代了傳統(tǒng)毛石、混凝土等剛性擋土墻，可應(yīng)用于公路、水利、農(nóng)業(yè)種植等多個領(lǐng)域，并集結(jié)構(gòu)優(yōu)良、綠化美觀為一體。

四、施工工藝流程

（一）施工工序

裝配式生態(tài)擋墻施工工序為：基槽開挖→澆注基礎(chǔ)→安裝首層預(yù)制塊→“V”形組裝件施工→插筋施工→層層組裝至標高→冠梁澆注→綠化養(yǎng)護。

上述為裝配式生態(tài)擋墻一般必要施工工序，可根據(jù)具體項目需增加工序。

（二）基礎(chǔ)施工

基礎(chǔ)施工包括基礎(chǔ)開挖（至設(shè)計基底）、基槽清理、綁扎鋼筋、混凝土澆筑；基槽開挖后，需根據(jù)設(shè)計要求進行驗槽，達到設(shè)計所需承載力。

（三）預(yù)制塊施工

首層預(yù)制塊根據(jù)設(shè)計要求找好坡比并進行臨時固定，澆注混凝土；預(yù)制塊采用組裝形式，中間8孔內(nèi)插入HRB400φ22鋼筋，建議鋼筋長度為1.5m，安裝上層預(yù)制塊前，需將“V”形組裝件放于預(yù)制塊槽內(nèi)。組裝件長度為6m，可采用大小連接棒搭接；插筋連接需選用鋼筋套筒灌漿連接接頭，采用直螺紋鋼筋灌漿套筒時，鋼筋直螺紋連接部分應(yīng)符合行業(yè)標準《鋼筋機械連接技術(shù)規(guī)程》（JGJ107-2016）的規(guī)定，鋼筋套筒灌漿連接部分應(yīng)符合設(shè)計要求及建筑工業(yè)行業(yè)標準《鋼筋連接用灌漿套筒》（JG/T398—2012）和《鋼筋套筒連接用灌漿料》（JG/T408—2013）的規(guī)定。

（四）“V”形組裝件施工

“V”形組裝件可分為綠化件和綠化結(jié)構(gòu)一體件，綠化與結(jié)構(gòu)一體（含筋帶）的施工工藝如下：預(yù)制塊與連接棒搭配穩(wěn)定后，將“V”形組裝件拉伸至后側(cè)土體，拉伸過程中不可出現(xiàn)褶皺、破裂等現(xiàn)象；“V”形組裝件要求緊實，施工時，用張拉梁將“V”形組裝件拉緊，自由段用“U”型釘或木楔固定于地面，然后放開張拉梁；用裝載機將填料垂直傾倒在鋪好的“V”形組裝件上，再用挖掘機或推土機進行整平；采用光輪振動碾壓機將回填料壓實，確保每層壓實厚度為33cm，壓實系數(shù)≥0.94，壓實后的地面平整高度差≤10cm；采用小型振動碾壓機械碾壓距離立柱1.5m內(nèi)的區(qū)域，確?？傎|(zhì)量≤1000kg；壓實系數(shù)≥0.94，在所有碾壓工作完成后，將多余的筋帶反包至回填料處。

在施工過程中應(yīng)當注意以下幾點：為避免格柵在施工中受損，嚴禁履帶機械直接接觸格柵；嚴格控制填方壓實度，確保擋土墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；填筑時，應(yīng)嚴格按照《土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB50290-98）有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

圖1.“V”形組裝件設(shè)計圖

（五）灌漿料施工

灌漿料采用自重法灌漿，機械或人工拌和。采用機械拌和時，時間一般控制在1～2分鐘。采用人工拌和時，宜先加入灌漿料總量2/3的水，均勻拌和2分鐘后，直至攪拌均勻。漿料要求連續(xù)、不間斷從頂部灌入，直至從頂部溢出，一般灌漿高度以1.5m為宜。

（六）冠梁施工

冠梁采用現(xiàn)場澆注方式施工，施工時需嚴格按照《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》（GB50666—2011）有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

五、操作要點

（一）支護結(jié)構(gòu)體系

裝配式生態(tài)擋墻目前有斜拉式、加筋式、錨定板式等多種形式，可根據(jù)實際情況選擇不同形式進行設(shè)計。將其應(yīng)用在護坡中后，需結(jié)合勘測結(jié)果對邊坡穩(wěn)定性做出評估，再對邊坡進行清表處理。在將預(yù)制塊從坡底進行裝配時，預(yù)制塊裝配而成的混凝土立柱軸向間距應(yīng)控制在2～4m左右，“V”形組裝件間距應(yīng)為330mm以及330mm的倍數(shù)，具體可根據(jù)實際情況進行調(diào)節(jié)。

裝配式生態(tài)擋墻可利用前側(cè)預(yù)制塊與“V”形組裝件構(gòu)成的面板結(jié)合后側(cè)土體結(jié)構(gòu)形成穩(wěn)定的整體，按結(jié)構(gòu)形式可分為斜拉式、錨定板式、加筋式等，設(shè)計時可根據(jù)不同地質(zhì)條件選擇不同結(jié)構(gòu)形式。

裝配式生態(tài)擋墻在進行理論計算時，應(yīng)依據(jù)不同結(jié)構(gòu)形式選用不同計算模型，總體需滿足滑動穩(wěn)定、傾覆穩(wěn)定、基礎(chǔ)承載能力等，各項安全系數(shù)參數(shù)值如表2所示。

表2.擋土墻安全系數(shù)取值

（二）排水體系

碎石排水層的豎向間距應(yīng)設(shè)定為2m，采用土工布環(huán)包；排水板的橫豎向間距設(shè)定為1m；頂部黏土夯實，頂部、底部均設(shè)置排水溝。

（三）預(yù)制塊

預(yù)制塊尺寸應(yīng)以設(shè)計圖紙為準，可在構(gòu)件廠生產(chǎn)，也可現(xiàn)場預(yù)制，預(yù)制時采用強度等級為C30的混凝土。

（四）其他

施工和使用期間嚴禁坡頂超負荷；各層高強復(fù)合纖維網(wǎng)及土工格柵必須保持水平且互相平行鋪設(shè)，具有足夠的錨固力，鋪設(shè)時需平順展鋪，填土?xí)r防止位移；回填料應(yīng)從中部向尾部碾壓，再由中部壓向立柱碾壓，全面輕壓后再重壓。

六、材料與設(shè)備

（一）主要材料

表3.主要材料表

（二）主要設(shè)備

表4.主要設(shè)備表

七、質(zhì)量控制

施工過程中，應(yīng)嚴格執(zhí)行相關(guān)行業(yè)規(guī)范技術(shù)要求，生態(tài)擋墻的型號、質(zhì)量和規(guī)格必x須符合設(shè)計標準。同時，嚴格實施自檢、互檢、交接檢的“三檢”制度。嚴禁上道標準不合格，轉(zhuǎn)入下道工序繼續(xù)施工。

八、安全措施

人工挖掘土方時，兩人操作間距應(yīng)保持在2～3m左右，并由上而下逐層挖掘清理。開挖坡頂截水溝時，工作人員不能靠山體邊沿太近，并將開挖后的土方裝袋，以防雨水沖刷。且現(xiàn)場施工人員應(yīng)佩戴安全帽，高空作業(yè)時還應(yīng)佩帶安全繩索。在施工期間，擋墻結(jié)構(gòu)外圍應(yīng)設(shè)置安全警示，在道路交叉路口設(shè)置醒目警示燈、標牌，必要時，在主要路口設(shè)專人指揮、疏導(dǎo)交通。同時，加強現(xiàn)場的安全保障工作，嚴禁場外人員進入。夜間施工時，必須保證作業(yè)場地的照明。加強施工現(xiàn)場的監(jiān)督檢查力度，現(xiàn)場安全員做到每天巡視檢查，發(fā)現(xiàn)隱患及時處理。

九、環(huán)保措施

嚴格執(zhí)行《中華人民共和國環(huán)境保護法》等相關(guān)法律、法規(guī)。盡量選用噪聲小的施工設(shè)備，加強設(shè)備維修保養(yǎng)。施工現(xiàn)場應(yīng)采取灑水、覆蓋等措施降低粉塵對周邊環(huán)境的影響。

十、結(jié)語

陽蟒高速公路在建設(shè)過程中，研究使用了“裝配式生態(tài)擋墻系統(tǒng)”，有效解決了傳統(tǒng)公路邊坡防護中存在的耗材耗能高、嚴重破壞環(huán)境、無法與植被防護有效的結(jié)合、達不到綠色公路標準等缺陷。

“裝配式生態(tài)擋墻系統(tǒng)”設(shè)計簡單、明了，著力打造機械操作、流水作業(yè)，徹底摒棄人為施工。與機械自動化行業(yè)合作，生產(chǎn)機械操作手，徹底做到機械組裝、流水施工?，F(xiàn)場除操作及檢測人員外，不需要任何技術(shù)工種。實踐證明，該系統(tǒng)不僅能起到防護作用，而且經(jīng)濟美觀、經(jīng)久耐用，具有良好的推廣前景。