加筋格賓擋墻在用地受限邊坡防護(hù)中的應(yīng)用

歐 冬，顏 春，賀劍輝，徐曉藝

(廣西交科集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530007)

0 引言

隨著國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)理念不斷深入人心，城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境品質(zhì)要求持續(xù)提高，市政建設(shè)著力在生態(tài)修復(fù)、濕地恢復(fù)、環(huán)境美化等方面實(shí)現(xiàn)協(xié)同提升。鑒于濱海路基沉降大、道路用地受限等因素，本工程選用了加筋格賓擋墻方案，使路基支擋結(jié)構(gòu)具有良好的整體性、變形協(xié)調(diào)性，將工程建設(shè)與風(fēng)景營(yíng)造相統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)工程安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、耐久等目標(biāo)。

重力式擋土墻是工程項(xiàng)目中常用的支護(hù)方式，其具有經(jīng)濟(jì)適用、施工快捷等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛采用。而傳統(tǒng)重力式擋土墻主要為混凝土現(xiàn)澆制作，其剛性結(jié)構(gòu)具有的抗剪抗拉強(qiáng)度低、不透水等特點(diǎn)，容易出現(xiàn)無(wú)法適應(yīng)時(shí)間推移、材料損耗導(dǎo)致的路基沉降、滲水、排水不良等問(wèn)題。

加筋格賓擋墻以其施工簡(jiǎn)單、安全快速、適應(yīng)性強(qiáng)、耐腐蝕性能好等特點(diǎn)而被廣泛運(yùn)用，其應(yīng)用增強(qiáng)了市政工程的生態(tài)親和性、景觀協(xié)調(diào)性，降低了后期維護(hù)成本，是符合可持續(xù)發(fā)展觀的新型路基處理方案。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目基本情況

防城港市某工程項(xiàng)目的某段道路類(lèi)型為城市綠道，為針魚(yú)嶺大橋銜接綠道的引道段，路幅寬度為6 m，路段全長(zhǎng)為304.534 m，起點(diǎn)與現(xiàn)狀針魚(yú)嶺大橋銜接，終點(diǎn)與針魚(yú)嶺大橋橋下現(xiàn)狀路銜接，為針魚(yú)嶺大橋東側(cè)自行車(chē)專(zhuān)用道。其中，YK0+000～YK0+101.3是引橋路段，為橋梁設(shè)計(jì)范圍；YK0+101.3～YK0+304.534是引道路段，為道路設(shè)計(jì)范圍。由于匝道右側(cè)距現(xiàn)狀市政路的最小距離僅1.5 m，沒(méi)有足夠的空間放坡，因此設(shè)計(jì)擬采用路肩式擋土墻收縮邊坡。項(xiàng)目總體平面圖如圖1所示。

圖1 項(xiàng)目總體平面圖

本段擋墻及邊坡范圍內(nèi)的上覆土層為：第四系人工素填土(Qml)、耕表土(Qpd)；下層巖土為強(qiáng)風(fēng)化泥巖(J)。第四系人工素填土已回填約一年，以灰黃色、紫紅色黏土為主，自重固結(jié)未完成。全風(fēng)化泥巖，以紫紅色為主，密實(shí)狀，成分以黏土礦物為主。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)靜力觸探勘察，本項(xiàng)目K0+120～K0+220段持力層素填土層的地基承載力大約為90～100 kPa，不滿(mǎn)足設(shè)置傳統(tǒng)擋土墻的承載力要求。因此，擋墻基底需進(jìn)行地基處理，并根據(jù)勘察報(bào)告確定適用的支護(hù)方案。項(xiàng)目所在地屬建筑場(chǎng)地區(qū)，抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05 g。地下水為裂隙水，貯存于巖層的節(jié)理、層間及裂縫中。場(chǎng)地的地下水和土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有中等腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具中等腐蝕性。

1.2 方案設(shè)計(jì)

在本工程中，由于擬建道路與現(xiàn)狀市政道路太近且高差較大，不滿(mǎn)足放坡距離要求，此段路堤邊坡需設(shè)置支擋防護(hù)措施。在綜合分析本項(xiàng)目工程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，初步擬定了兩種支護(hù)方案。

1.2.1 加筋格賓擋墻方案

該方案在道路邊線K0+120～K0+280段外側(cè)設(shè)置路肩式加筋格賓擋墻支擋，墻高為1～5 m，墻體平均埋深為1 m。格賓擋墻以1∶0.1坡率砌筑，擋墻結(jié)構(gòu)占地面寬度約為1.1～1.3 m，墻身采用鍍鋅覆高耐磨有機(jī)涂層加筋格賓，石籠內(nèi)填筑質(zhì)地堅(jiān)硬的卵石、片石或塊石，使墻身強(qiáng)度達(dá)到MU30強(qiáng)度等級(jí)。一層石籠聯(lián)結(jié)六邊形雙絞合鋼絲拉筋網(wǎng)面為一套整體，層間設(shè)置雙向拉伸土工格柵進(jìn)一步增強(qiáng)路堤填土整體抗滑性、穩(wěn)定性。墻頂設(shè)置護(hù)欄基座，以?xún)蓚?cè)基座為路槽鋪設(shè)路面面層。格賓石籠不但具有較高抗壓性能，而且其接近30%的填充空隙率，決定了其同時(shí)具有良好的抗拉性、排水性和沉降適應(yīng)性。擋墻空隙使植被具有生長(zhǎng)空間，墻體自然覆綠，與海濱自然景觀融為一體。詳見(jiàn)圖2。

圖2 加筋格賓擋墻方案橫斷面布置示意圖

1.2.2 俯斜式片石混凝土擋土墻方案

該方案在道路邊線外側(cè)設(shè)置2.0～7.0 m高C15片石混凝土俯斜式路肩墻，墻頂設(shè)置護(hù)欄基座，擋墻坡率為1∶0.05，坡頂設(shè)置護(hù)欄，每2～3 m設(shè)置一處泄水孔。墻后路堤填土采用符合規(guī)范要求的填料或砂性土、碎石土。此方案支護(hù)結(jié)構(gòu)相較路肩式加筋格賓擋墻占地寬度更少，然而作為剛性擋墻結(jié)構(gòu)對(duì)路基承載力的要求比格賓擋墻更高，6 m高的俯斜式片石混凝土擋土墻承載力要求為190 kPa，地基處理費(fèi)用更高，且沉降適應(yīng)性、路基整體性較差。濱海地區(qū)氣候及地質(zhì)條件復(fù)雜多變，剛性擋墻在軟土地基上易發(fā)生沉降剪切破壞，從而整體失穩(wěn)垮塌。詳見(jiàn)圖3。

圖3 俯斜式擋土墻方案橫斷面布置示意圖

將以上兩種方案的特點(diǎn)列表如表1所示。

表1 方案比選表

根據(jù)以上比選，俯斜式片石混凝土擋土墻占地面積多，造價(jià)高，工期長(zhǎng)，景觀效果差；而加筋格賓擋墻方案造價(jià)低(約減少20%)，施工及長(zhǎng)期防護(hù)對(duì)生態(tài)環(huán)境影響小，景觀效果好，工期短，施工簡(jiǎn)單。加筋格賓擋墻作為柔性支擋結(jié)構(gòu)，6 m高的格賓擋墻其基底最大壓力約為106 kPa，通過(guò)換填碎石墊層即可滿(mǎn)足承載力要求，能適應(yīng)濱海區(qū)域地基的不均勻沉降；而采用俯斜式擋土墻對(duì)承載力的要求為190 kPa，需要專(zhuān)項(xiàng)的不良土處理方案。另外，加筋格賓擋墻的耐久性可通過(guò)鍍鋅覆塑工藝得到大幅提高。綜前所述，本項(xiàng)目采用加筋格賓擋墻方案。

2 加筋格賓擋墻設(shè)計(jì)驗(yàn)算分析

2.1 加筋格賓擋墻計(jì)算模型

本項(xiàng)目利用GEO5支護(hù)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行擋墻設(shè)計(jì)驗(yàn)算。根據(jù)已知的土層信息和橫斷面條件，在軟件中建立擋土墻最高段(高度為6 m)的計(jì)算模型：加筋格賓擋土墻后巖土層從上到下總共分為3層，依次為墻后路基填土、4 m厚素填土、下伏強(qiáng)風(fēng)化泥巖，墻前回填土體為素填土。石籠高度為1 m，寬度為0.8 m，石籠內(nèi)填充片石容重取17 kN/m3，石籠網(wǎng)及連接處強(qiáng)度為Rt=36.50 kN/m，與石籠連接的筋帶長(zhǎng)度l=6 m，強(qiáng)度為R=68 kN/m，相互作用系數(shù)C=0.40；石籠底換填0.5 m厚碎石，路面超載取q=10 kN/m2，計(jì)算模型斷面如圖4所示。

圖4 擋墻計(jì)算模型圖

根據(jù)地勘報(bào)告和地區(qū)工程經(jīng)驗(yàn)，各巖土層參數(shù)取值如表2所示。

表2 巖土層參數(shù)取值表

2.2 加筋格賓擋墻計(jì)算結(jié)果

根據(jù)上述模型及參數(shù)分別對(duì)加筋格賓整體穩(wěn)定性、承載力、抗傾覆穩(wěn)定性、抗滑移穩(wěn)定性和材料強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算。邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算采用畢肖普法(Bishop)，自動(dòng)搜索最不利滑動(dòng)面位置。計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 計(jì)算結(jié)果表

由表3可知，計(jì)算結(jié)果均滿(mǎn)足《城市道路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ 194-2013)的要求。

3 加筋格賓擋墻在本工程中的實(shí)際應(yīng)用效果分析

該項(xiàng)目格賓擋墻已經(jīng)施工完畢，長(zhǎng)度約為160 m，工期約1個(gè)月。實(shí)踐證明，格賓擋墻施工效率是傳統(tǒng)的漿砌石、混凝土擋墻的2～3倍。路基整體性良好。格賓石籠表面已自然覆綠，景觀效果較好。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)與傳統(tǒng)混凝土重力式擋土墻等剛性路基支護(hù)方式相比，采用加筋格賓擋墻施工工期短，造價(jià)低，且施工簡(jiǎn)單便捷。

(2)加筋格賓擋墻對(duì)承載力要求不高，可節(jié)省大量的地基處理費(fèi)用，尤其適用于地質(zhì)條件較不理想的生態(tài)敏感地區(qū)，適用范圍廣。

(3)加筋格賓擋墻墻身能良好融入濱海生態(tài)環(huán)境，減少圬工及水泥用量，綠色環(huán)保，施工技術(shù)也已成熟。