預(yù)制混凝土面板加筋擋土墻技術(shù)應(yīng)用

■ 中鐵十八局集團(tuán)國際工程有限公司 王愛

加筋擋土墻是由填料（土）、填料中一定數(shù)量的拉筋 （以下簡稱“筋帶”） 以及墻面板組成的一個(gè)相互協(xié)調(diào)的整體復(fù)合結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)內(nèi)墻背的土壓力、拉筋的拉力及填土與拉筋的摩擦等相互作用，并達(dá)到相互平衡，保證了該復(fù)合體的穩(wěn)定性。加筋改變了土體的性質(zhì)，提高了強(qiáng)度。作為一種新型的擋土結(jié)構(gòu)，由于其良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益而被越來越多的工程所采用，加筋擋土墻在國外得到了較高的評價(jià)。它與傳統(tǒng)的重力式擋墻結(jié)構(gòu)相比， 具有結(jié)構(gòu)新穎、造型美觀，結(jié)構(gòu)簡單、施工方便，要求較低、節(jié)省材料，施工速度快、工期短，造價(jià)低廉、效益明顯，適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)。本文以沙特阿拉伯朱拜爾TS-8高速公路項(xiàng)目為背景，公路與拱橋連接區(qū)域采用預(yù)制混凝土面板加筋擋土墻形式，使用Freyssinet公司MSE墻系統(tǒng)Kuwait Texture花紋做法，對預(yù)制混凝土面板加筋擋土墻進(jìn)行研究，提出加筋擋土墻施工關(guān)鍵技術(shù)，總結(jié)預(yù)制混凝土面板加筋擋土墻質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等，以期為今后類似項(xiàng)目工程提供借鑒。

1.加筋擋土墻結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

加筋擋土墻結(jié)構(gòu)形式由墻面板、拉筋和填料三部分共同構(gòu)成，加筋擋土墻屬于柔性結(jié)構(gòu)，適應(yīng)于各種類型的地層地基。墻面板可以防止填料側(cè)向擠出、傳遞土壓力以及便于拉筋固定布設(shè)，保證填料、拉筋和墻面構(gòu)成具有一定形狀的整體?，F(xiàn)階段，比較常用的素混凝土墻面板或鋼筋混凝土墻面板有矩形、六角形、L形、十字形等多種形式類型，但是加筋擋土墻自身并無自穩(wěn)能力，修建時(shí)需要進(jìn)行設(shè)置支擋固定，墻面板與拉筋間的連接，通常用聯(lián)結(jié)構(gòu)件來實(shí)現(xiàn)[1]。加筋擋土墻通過設(shè)置不同尺寸的錯(cuò)臺(tái)，可以分層多級(jí)修建，在高速公路項(xiàng)目中得到廣泛應(yīng)用。

2.工程概況

沙特阿拉伯朱拜爾TS-8高速公路項(xiàng)目位于沙特東部朱拜爾市，是沙特皇家委員會(huì)在朱拜爾工業(yè)區(qū)的重點(diǎn)控制性工程，是連接朱拜爾市市區(qū)與工業(yè)區(qū)的快速通道，線路總長16.835km，雙向六車道，設(shè)計(jì)時(shí)速為120km。該線路共有8個(gè)結(jié)構(gòu)采用預(yù)制加筋擋土墻，其項(xiàng)目填方區(qū)域內(nèi)結(jié)構(gòu)物S4、S5、S6、S7、S14、S15和S17高擋墻設(shè)計(jì)為加筋擋土墻。加筋擋土墻面板采用混凝土預(yù)制件，其強(qiáng)度等級(jí)為C35，面板外花紋采用Freyssinet公司MSE墻系統(tǒng)Kuwait Texture花紋。筋帶由聚乙烯護(hù)套包裹的高強(qiáng)力滌綸紗制成，設(shè)計(jì)采用50kN和30kN兩種型號(hào)，其中，50kN帶寬49.3mm、30kN帶寬48mm。

3.預(yù)制混凝土面板加筋擋土墻施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 材料要求

筋帶采取了50kN和30kN兩種型號(hào)，具有強(qiáng)度大、受力變形收縮值小、摩擦力強(qiáng)的特征。面板需要充分保證拉筋底端土體的強(qiáng)度，可以充分抵御外來沖擊力，面板需具有一定柔性，以滿足加筋體在承載力作用下所產(chǎn)生的彈力變形。填料需要選擇具有一定配級(jí)、透水性能較好的砂石土體，使得筋帶和填料之間具有較好的摩擦力，結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定。

3.2 基礎(chǔ)工程

面板基坑的開挖、換填以及基礎(chǔ)的擴(kuò)大需要按照圖紙規(guī)范進(jìn)行，在項(xiàng)目施工中對于地質(zhì)發(fā)生隆起的問題，需要及時(shí)處理[2]。運(yùn)用分臺(tái)階布置的方法對基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，臺(tái)階最小水平寬度需要大于3m。采取強(qiáng)度為C20的混凝土進(jìn)行加固，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)按照圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采取素混凝土，在實(shí)際的項(xiàng)目作業(yè)中，需要沿著橫向1m的范圍內(nèi)增設(shè)一根直筋，起到對二次澆注的連接受力所用。將加筋擋土墻沉降縫設(shè)計(jì)在拱圈中心位置，寬度為22mm，通過具有伸縮性質(zhì)的材料進(jìn)行灌注。

3.3 面板安裝

在面板位置上需要畫出面板的外緣線。對面板外緣進(jìn)行定位的基礎(chǔ)上，然后對水平點(diǎn)進(jìn)行定位。運(yùn)用M7.5水泥砂漿進(jìn)行堆砌。采取橫向、豎向位置勾縫處理的方式，對面板進(jìn)行膠密處理。面板同層之間的相鄰距離需要低于9mm，對于縫隙較大的地方，需要運(yùn)用瀝青軟木進(jìn)行填充，確保勾縫填充美觀充分。防止在未完成填土的面板上進(jìn)行面板的鋪設(shè)。

在對第一層面板初步進(jìn)行安裝之后，按照填料、壓實(shí)、筋帶的鋪設(shè)、填土、對面板校正的順序進(jìn)行面板的安裝。在各層面板填料得到充分碾壓之后，對面板的水平和垂直位置進(jìn)行檢查，防止垂直位置出現(xiàn)偏差。每安裝3層面板，就需要對安裝的質(zhì)量進(jìn)行檢查，特別是對軸線是否存在偏差、面板是否存在破損的問題進(jìn)行檢查。需要對面板橫向和垂直縫隙掛貼濾水土工布，防止填料發(fā)生流失。濾水土工布在條形基礎(chǔ)位置進(jìn)行安裝，在墻板面內(nèi)側(cè)130mm位置設(shè)計(jì)寬土工布，寬土工布掛貼需要緊附面板，并在面板內(nèi)側(cè)均勻涂抹420um的環(huán)氧樹脂涂層，起到防水的作用。

3.4 筋帶鋪設(shè)

需要按照包裝規(guī)格、工點(diǎn)各個(gè)斷面拉筋設(shè)計(jì)長度進(jìn)行統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，防止加筋材料出現(xiàn)浪費(fèi)或者造成尺寸的誤差[3]。筋帶的鋪設(shè)需要運(yùn)用單根筋帶穿過穿筋孔劃分為兩個(gè)相同的部分，單根筋帶的下料長度需要為該結(jié)點(diǎn)位置預(yù)設(shè)長度的2倍再加上400mm。筋帶需要拉直拉緊，防止出現(xiàn)卷曲的位置。筋帶在受力位置不能進(jìn)行搭接，需要確保面板預(yù)留穿筋的位置光滑、完整，防止混凝土棱角刮傷外裹塑料。在對加筋帶進(jìn)行鋪設(shè)的過程中，運(yùn)用鋼筋對筋帶的末端進(jìn)行固定，預(yù)防筋帶在填充過程中發(fā)生位移，在鋪設(shè)過程中先確定填料在筋帶中末端的位置，再沿著縱列的方式進(jìn)行鋪設(shè)，填料的多少和密集程度需要符合筋帶鋪設(shè)的要求，并且對逐條筋帶鋪設(shè)位置進(jìn)行檢查。在完成填土后，鋼筋可以進(jìn)行循環(huán)利用，對于尾端沒有特別要求的筋帶，無須添加錨固措施。在對各個(gè)筋帶進(jìn)行鋪設(shè)后，需要對筋帶鋪設(shè)的長度、距離等情況進(jìn)行檢驗(yàn)。墻面有拐角的位置，因?yàn)檫@些拐角位置無法進(jìn)行碾壓，達(dá)不到壓實(shí)度的要求，在按照規(guī)定布設(shè)加筋帶時(shí)要進(jìn)行加強(qiáng)筋的布設(shè)，需要由專業(yè)人員來進(jìn)行布置。

3.5 填料的攤鋪、壓實(shí)

加筋體的填料參數(shù)如下：密度為19kN/m3，內(nèi)摩擦角度需要大于35°，黏聚力為0，表觀黏聚力為0，表觀黏聚力需要小于10kPa，采取非塑料材料，粒徑大于70mm，均勻系數(shù)為4。

運(yùn)用機(jī)械、人工相結(jié)合的方式進(jìn)行攤鋪。運(yùn)用人工將填料均勻攤鋪在拉筋帶的位置上，運(yùn)用推土機(jī)進(jìn)行攤鋪填料，拉筋帶填料覆蓋厚度需要大于210mm，面板反慮寬度為500mm左右，將20mm碎石碾壓后進(jìn)行填筑。采取振動(dòng)式壓路機(jī)進(jìn)行攤鋪，對于未能夠充分壓實(shí)的加筋體要防止運(yùn)輸車輛在上面行走。對于需要行駛的車輛，填料厚度需要大于320mm，車速低于5km/h，防止拉筋帶發(fā)生錯(cuò)位的問題，需要提前進(jìn)行試碾壓。按照項(xiàng)目施工中所運(yùn)用的碾壓設(shè)備、填料的方法、攤鋪的總體厚度等指標(biāo)，制定達(dá)到方案預(yù)設(shè)填料密度所需要的碾壓次數(shù)和所運(yùn)用的碾壓方式，并且對其他相關(guān)碾壓的參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行記錄，方便后期施工。在距離面板2m的范圍內(nèi)，由于處于拐角位置無法進(jìn)行壓實(shí)，運(yùn)用了平板的方式輔助夯實(shí)。在進(jìn)行碾壓的時(shí)候需要確保壓路機(jī)運(yùn)行方向與筋帶保持垂直，下一次碾壓的輪跡和相鄰的碾壓輪跡重疊寬度需要大于輪跡的三分之一。首次碾壓速度需要緩慢進(jìn)行，防止突出的土層導(dǎo)致筋帶發(fā)生移位。第二次可以調(diào)整碾壓的速度，并增大碾壓的壓力。各次碾壓需要將整個(gè)橫向碾壓范圍全部覆蓋，完成后方可進(jìn)行下一次碾壓，確保碾壓的遍數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)的規(guī)范要求。

為防止壓路機(jī)在未完全壓實(shí)的填料上發(fā)生急剎車的現(xiàn)象，填料的壓實(shí)度需要確保在距離面板1m范圍內(nèi)的壓實(shí)度大于九成，其他位置的壓實(shí)度需要大于93%，將加筋體的回填和加筋體的施工同步進(jìn)行。

完成加筋體的碾壓以后需要對壓實(shí)的強(qiáng)度進(jìn)行核驗(yàn)。檢測點(diǎn)數(shù)采取彼此錯(cuò)開、隨機(jī)選擇、每相隔50m設(shè)計(jì)一道的方式進(jìn)行選擇，后期的檢測點(diǎn)數(shù)需要大于總數(shù)的三分之二。面板后的80cm的范圍內(nèi)需要設(shè)計(jì)至少一處檢測點(diǎn)，壓實(shí)度需要達(dá)到預(yù)設(shè)要求的3%。完成對加筋體的填筑后，需要按照上述步驟進(jìn)行逐層的填筑，最后對加筋擋墻進(jìn)行構(gòu)建，加筋擋墻回填如圖1所示。轉(zhuǎn)角處澆筑較為常用的是構(gòu)造柱現(xiàn)澆的方式，按照項(xiàng)目施工的進(jìn)度進(jìn)行分層次的澆筑，構(gòu)造柱內(nèi)布置的主筋主要按照柱體橫截面的大小對使用主筋的數(shù)量、直徑和箍筋的距離等方面進(jìn)行調(diào)整。

圖1 加筋擋墻回填示意圖

3.6 蓋帽施工

加筋擋墻蓋帽運(yùn)用了工廠預(yù)制的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，預(yù)制段的長度為2.6m。在安裝的過程中需要注意相鄰兩塊蓋帽的縫隙，需要與加筋擋土墻縱向縫隙之間錯(cuò)開一定距離。縫隙內(nèi)填充可伸縮性的材料，并且在外側(cè)進(jìn)行密封。特別需要注意的是，蓋帽頂運(yùn)用膨脹螺栓的方式對人行護(hù)欄進(jìn)行固定。

4.預(yù)制混凝土面板加筋擋土墻質(zhì)量驗(yàn)收

預(yù)制混凝土面板加筋擋土墻，要在預(yù)制基礎(chǔ)工程澆筑到位以及面板、筋帶鋪設(shè)達(dá)到預(yù)設(shè)要求后進(jìn)行檢查和驗(yàn)收。在支撐體系進(jìn)行搭設(shè)之前，對地基基礎(chǔ)進(jìn)行驗(yàn)收，并及時(shí)做好相關(guān)記錄。需要按照專項(xiàng)施工方案，對現(xiàn)場實(shí)際搭設(shè)的準(zhǔn)確性進(jìn)行檢查。確保預(yù)制混凝土面板加筋擋土墻體系穩(wěn)固，承載力達(dá)到項(xiàng)目預(yù)設(shè)要求。

5.預(yù)制混凝土面板加筋擋土墻結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)

朱拜爾TS-8高速公路采用了混凝土預(yù)制塊墻面板加筋土擋土墻，使用混凝土預(yù)制件，筋帶由高強(qiáng)力滌綸紗制成，其墻面板由橢圓形空心混凝土預(yù)制塊相互交錯(cuò)搭接構(gòu)成。與一般的墻面板相比，該墻面板主要有以下兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是施工更加方便。墻面板施工時(shí)，自身能夠穩(wěn)定，無需專門支擋，加筋土工布與墻面板的連接，僅依靠預(yù)制塊及其內(nèi)部填土在自重下與拉筋間的摩擦力，不需要專用的聯(lián)結(jié)構(gòu)件；二是空心預(yù)制塊內(nèi)部填種植土后植草灌，實(shí)現(xiàn)陡直墻面綠化，適用于對景觀有較高要求的路段。

6.結(jié)論

本文以朱拜爾TS-8高速公路項(xiàng)目為例，采用混凝土預(yù)制加筋擋土墻結(jié)構(gòu)形式，提出了以基礎(chǔ)工程、面板安裝、筋帶鋪設(shè)、填料的攤鋪壓實(shí)、蓋帽施工為主的預(yù)制混凝土面板加筋擋土墻施工關(guān)鍵技術(shù)，為防止填料碾壓過程中壓實(shí)度不均勻，需要提前進(jìn)行試碾壓，碾壓后需要對壓實(shí)的強(qiáng)度進(jìn)行核驗(yàn)，提出壓實(shí)度檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)；為控制凝土預(yù)制加筋擋土墻施工質(zhì)量，提出了基底實(shí)測項(xiàng)目、面板基礎(chǔ)工程實(shí)測項(xiàng)目、面板預(yù)制實(shí)測項(xiàng)目等為主質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，以此為基礎(chǔ)進(jìn)一步提高預(yù)制混凝土面板加筋擋土墻施工水平，以期為今后加筋擋土墻廣泛應(yīng)用提供了參考與借鑒。