路基復(fù)合面板包裹式加筋土擋墻施工技術(shù)及應(yīng)用

梁穎

（西南科技大學(xué) 土木工程與建筑學(xué)院,四川 綿陽 621010）

一、引言

成昆鐵路沿線地質(zhì)、地形條件極其復(fù)雜，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)。復(fù)合式面板包裹式加筋土擋土墻在對變形、耐久性、安全性要求較高的高速鐵路領(lǐng)域具有較為明顯的優(yōu)勢。

新型復(fù)合式面板包裹式加筋土擋土墻技術(shù)首次在成昆鐵路應(yīng)用,解決了在高烈度、高海拔地區(qū)加筋土擋墻修建技術(shù)難題，具備在全國鐵路推廣的應(yīng)用價值。鑒于此，根據(jù)成昆鐵路峨眉至米易段EMZQ-12 標(biāo)段工程應(yīng)用實例，為復(fù)合式面板包裹式加筋土擋土墻技術(shù)施工工藝提供參考。

二、新型加筋土擋墻結(jié)構(gòu)型式及設(shè)計要點

（一）結(jié)構(gòu)型式

新型復(fù)合面板包裹式加筋土擋墻由填土、筋材、包裹體、面板、基礎(chǔ)等部分組成。

復(fù)合式面板由預(yù)制塊和現(xiàn)澆混凝土復(fù)合而成。其中，每塊預(yù)制板頂部預(yù)埋8 根鋼筋，底部對應(yīng)預(yù)留8 個插銷孔。下層預(yù)制板與上層預(yù)制板通過預(yù)埋鋼筋和插銷孔連接。包裹式加筋體由土工格柵反包土工袋而成。復(fù)合面板與包裹式加筋體通過連接錨桿、鋼筋網(wǎng)、預(yù)制板上的矩形鋼筋環(huán)連接為整體。

如圖1 所示，包裹式加筋體中預(yù)埋連接錨桿，錨桿前端彎鉤露出包裹體外，包裹體外側(cè)沿墻面掛放鋼筋網(wǎng)。鋼筋網(wǎng)與預(yù)制板上的矩形鋼筋環(huán)、包裹體預(yù)埋鋼筋錨桿前端焊接。最后，澆筑混凝土砂漿，使復(fù)合面板和包裹式加筋體接成為整體。

圖1 復(fù)合面板包裹式加筋土擋墻構(gòu)造圖

（二）材料要求

（1）土工格柵：高密度聚乙烯（HDPE）單向拉伸塑料土工格柵，物理力學(xué)指標(biāo)見表1。

表1 土工格柵物理力學(xué)指標(biāo)

這種土工格柵是以特殊的高密度聚乙烯經(jīng)改性加上其他功能母料為原料，經(jīng)擠出、沖孔及拉伸得到的產(chǎn)品，具有優(yōu)異的蠕變、耐老化、耐酸堿和耐微生物等性能，是理想的加筋土擋墻筋材。

（2）包裹體：礫石袋采用透水土工袋裝填圓礫石，圓礫石級配良好，滲透系數(shù)不小于10-3cm·s-1。復(fù)合面板施工前，返包礫石袋作為擋墻的臨時面板；復(fù)合面板完成后，礫石袋起到排水和緩沖的作用，并保護(hù)面板與鋼筋之間的連接。

（3）面板：復(fù)合面板總厚度35cm，其中預(yù)制板厚15cm，現(xiàn)澆混凝土厚20cm。預(yù)制板標(biāo)準(zhǔn)尺寸：長200cm、寬60cm、厚15cm。預(yù)制板頂部預(yù)埋8 根Φ20 HR B400 鋼筋，底部對應(yīng)預(yù)留8 個插銷孔，復(fù)合面板通過上層預(yù)制板底部的預(yù)留孔與下層預(yù)制板頂部的預(yù)埋鋼筋和組合而成。預(yù)制板背面預(yù)埋7根矩形鋼筋環(huán)，并設(shè)置粗糙淺條紋，加強復(fù)合面板與包裹式加筋體的連接。如圖2 所示。

圖2 預(yù)制板

（三）設(shè)計原理

普通加筋土擋土墻是筋材、填料和面板組成的一種柔性支擋結(jié)構(gòu)，其依靠筋材與填料的摩擦力來平衡土體作用在面板上的土壓力。普通加筋土擋土墻具有良好的變形協(xié)調(diào)能力以及地形適應(yīng)能力。大型振動臺模型試驗結(jié)果和震后調(diào)查研究表明，在地震作用下，加筋土擋土墻整體結(jié)構(gòu)不會發(fā)生較大的破壞，但變形卻難以控制。

復(fù)合面板包裹式加筋土擋墻在安全性、耐久性以及變形控制方面具有明顯的優(yōu)勢。

復(fù)合面板包裹式加筋土擋墻采用分階段施工的方法，先進(jìn)行加筋體施工，待加筋體變形觀測穩(wěn)定后，再進(jìn)行面板施工，從而顯著減小擋墻的工后變形和限制加筋體的局部變形，充分發(fā)揮剛—柔性墻面的優(yōu)勢。復(fù)合面板與包裹體通過預(yù)埋鋼筋連接錨桿、鋼筋網(wǎng)、現(xiàn)澆混凝土構(gòu)成整體。預(yù)制塊可以直接作為混凝土澆筑時的模具，避免支模工序，提高施工效率。預(yù)制塊拼接后形成的面板可作為裸露的土工格柵的保護(hù)層。

三、施工質(zhì)量控制

施工質(zhì)量是影響加筋土擋墻工作性能的重要因素。實驗表明：筋材的布設(shè)、填料的性質(zhì)、包裹體的質(zhì)量、連接件、面板對擋墻的工作性能影響顯著。因此需要在施工過程進(jìn)行嚴(yán)格的施工質(zhì)量控制。

（1）土工格柵質(zhì)量控制。采用120KN 高密度聚乙烯單向土工格柵，土工格柵在橫斷面方向應(yīng)整幅鋪設(shè)，每隔1.5-2m 用U 型釘固定。上下層土工袋碼砌時，上下層土工格柵鋪設(shè)時均錯縫布置。

（2）包裹體質(zhì)量控制。土工袋采用裝袋機進(jìn)行裝袋，裝袋質(zhì)量控制在55Kg 每袋。土工袋縫線及封口朝向包裹體內(nèi)側(cè)，并控制封口長度，袋裝砂卵石盡量均一，保證滲透系數(shù)大于10-3cm/s。碼砌時，每隔10m 設(shè)置坡度尺并掛線施工。土工袋按品字型錯開碼放，每堆碼一層，用小夯機夯實。土工袋夯實厚度控制在10cm 左右。土工袋外側(cè)設(shè)置一層復(fù)合土工膜，以防混凝土滲透。待土工袋砌筑3 層，土工格柵反包土工袋，回折長度2m?；卣酆笥酶呙芏染勐纫蚁┩凉ぐ暨B接，連接棒長1m。土工格柵回折穿好土工棒，用拉力計拉緊，并施加不小于1000N/m 的預(yù)張力。如圖3 所示，可有效減小填筑期反包體背部因碾壓而產(chǎn)生的側(cè)向位移。

圖3 土工格柵反包土工袋

（3）填料質(zhì)量控制。機械鋪攤時，攤土機攤鋪面板的距離不小于1m。并設(shè)不小于4%的橫坡。距面板1m 的部分嚴(yán)禁大型機械行走，采用人工鋪攤。每填筑一層填料，經(jīng)過整平后及時進(jìn)行碾壓。碾壓完成并檢測合格后，再進(jìn)行下一道工序。

（4）預(yù)埋連接鋼筋質(zhì)量控制。預(yù)埋鍍鋅鋼筋前端伸出加筋體外，外露長度保持一致，鋼筋末端焊接水平向的鍍鋅角鋼，起到連接面板與加筋體的作用。預(yù)埋鋼筋與角鋼采用雙面焊接連接并用土工布包裹，防止鍍鋅層破壞。

（5）面板施工質(zhì)量控制。預(yù)制板既作為面板的組成部分，又兼作現(xiàn)澆混凝土的模板。預(yù)制板規(guī)格尺寸、預(yù)留孔洞、預(yù)留件、主筋保護(hù)層厚度等應(yīng)滿足精度要求，不應(yīng)有質(zhì)量、外觀等缺陷。安裝預(yù)制板時使用吊機配合人工逐層安裝，在安裝好的預(yù)埋面板上表面粘貼5cm 海綿條，防止預(yù)制板縫隙漏漿。每安裝 2 層預(yù)制板，用混凝土泵車向預(yù)制板與包裹體之間的預(yù)留空隙澆筑C35 混凝土，用振搗棒振搗密實并及時養(yǎng)護(hù)。

四、與傳統(tǒng)重力式擋土墻對比分析

（1）節(jié)約用地。加筋土擋土墻充分利用材料性能，以及土與拉筋的共同作用，因而使擋土墻結(jié)構(gòu)形式式輕型化，其混凝土體積相當(dāng)于重力式擋土墻的3%～5%。與普通的邊坡路基相比，6m 高的加筋土擋墻每公里可以節(jié)省占地18000m3，節(jié)約土石方填筑量60000m3。

（2）造型美觀。加筋土擋墻的面板類型可根據(jù)需要，拼裝完成后造型美觀，適合于城市道路的支擋工程。

（3）工程造價低。加筋土擋土墻面板薄，基礎(chǔ)尺寸小。構(gòu)件預(yù)制化、工廠化生產(chǎn)，不僅保證質(zhì)量，而且降低了原材料消耗。當(dāng)擋土墻高度超過5m 時，較重力式擋土墻可降低造價20%～60%，且擋土墻高度越高經(jīng)濟(jì)效益越佳。6m 高的加筋土擋土墻較常規(guī)的重力式擋土墻，可節(jié)省造價40%～50%。

（4）抗震性能好。加筋土擋土墻復(fù)合結(jié)構(gòu)具有較好的整體性，因此在地震波作用下，較其他類型的擋土結(jié)構(gòu)具有較強的穩(wěn)定性，抗震性能良好。

（5）可在軟地基上應(yīng)用。在軟地基上，基于填土與拉筋之間的摩擦力、加筋體錨固區(qū)的嵌鎖與咬合作用，可結(jié)合傳統(tǒng)方法提高地基的承載力和剛度。

五、工程應(yīng)用

成昆鐵路峨眉至米易段EMZQ-12 標(biāo)段新型加筋土擋墻工程位于四川省西昌市境內(nèi)，線路里程范圍DK443+744.65-DK444+01

4.56,全長269.1m，全段擋墻高度6.5m,坡率 1:0.05。工程地處安寧河谷平原地震帶，地勢平坦，降水充沛，地震動峰值加速度0.3g，地基表層分布2.0～3.5m 軟土，基底 2m 換填圓礫石。

本工點共采用了四結(jié)構(gòu)形式的加筋土擋墻，其中DK443+894.56-DK444+014.56 段“左右側(cè)”均設(shè)復(fù)合式整體剛性面板包裹式加筋土擋土墻，長120m。擋墻施工完成后，發(fā)生了兩次地震。

六、結(jié)語

通過對復(fù)合面板包裹式加筋土擋墻的結(jié)構(gòu)形式、設(shè)計原理、施工技術(shù)、質(zhì)量控制等多方面綜合分析，得到以下認(rèn)識：

復(fù)合面板包裹式加筋土擋墻結(jié)構(gòu)型式簡單，施工操作方便，主要包括復(fù)合面板、預(yù)埋鋼筋件、鋼筋網(wǎng)、和墻后包裹體，各部件連接緊密，構(gòu)成整體，可有效抵抗墻后土體壓力。

復(fù)合面板整體剛度大，有利于控制路基的工后變形和加筋體的局部變形。土工格柵采用反包式鋪設(shè)，回折后用高密度聚氯乙烯土工棒連接并用U 型釘固定，有效減小填筑期返包體背部因碾壓而產(chǎn)生的側(cè)向位移。

土工格柵的變形主要在施工期間，采用分階段施工的方法，待加筋體變形穩(wěn)定后，再進(jìn)行面板施工，有利于減小面板和加筋體之間的不均勻沉降而造成的墻面局部破壞，充分發(fā)揮了剛—柔性墻面的優(yōu)勢。

施工過程中，筋材的布設(shè)、填料的性質(zhì)、包裹體的質(zhì)量、連接件、面板對擋墻的工作性能影響顯著。應(yīng)該注意施工工藝細(xì)節(jié)、嚴(yán)格把關(guān)質(zhì)量控制，在建設(shè)過程中不斷總結(jié)和積累經(jīng)驗。