空心磚與包裹式路堤組合擋土墻施工技術(shù)研究

0 引言

空心磚與包裹式路堤組合擋土墻是由預(yù)制混凝土空心磚、拉筋土工網(wǎng)和包裹式路堤共同作用而形成的支擋結(jié)構(gòu)，采用擋土墻墻身施工與路堤包裹體填筑分開獨立進行的施工工藝，優(yōu)先進行路堤包裹體填筑施工，包裹體之間預(yù)留拉筋土工網(wǎng)，包裹體填筑完成后進行墻身空心磚拼裝施工，再與預(yù)留的拉筋土工網(wǎng)連接，形成組合擋土墻結(jié)構(gòu)。近年來，包裹式路堤結(jié)構(gòu)擋土墻施工技術(shù)在公路和鐵路路堤支擋工程中應(yīng)用廣泛，國內(nèi)研究人員對此進行了大量研究，賀建軍以廣深四線工程為例，研究了鋼筋混凝土面板包裹式加筋土擋土墻施工技術(shù)，詳細闡述了施工組織、材料選擇和質(zhì)量控制要點，對施工工藝進行了總結(jié)；馬才介紹了鋼筋混凝土面板包裹式加筋土擋土墻在鐵路工程路堤支擋結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，闡述了包裹式加筋土擋土墻的作用機理、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計算和施工注意事項，認為包裹式加筋土擋土墻施工簡便，造價低，經(jīng)濟效益和社會效益良好；王智猛等研究了預(yù)制混凝土面板與現(xiàn)澆混凝土面板構(gòu)成的復(fù)合式面板包裹式加筋土擋土墻施工工藝在鐵路路基工程中的應(yīng)用，詳細描述了施工工藝流程和施工關(guān)鍵控制要點，闡述了復(fù)合式面板包裹式加筋土擋土墻結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)點；雷濤等提出了整體式現(xiàn)澆混凝土面板包裹式加筋土擋土墻施工工藝，介紹了施工流程、施工技術(shù)要點與各施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制要點，認為整體現(xiàn)澆面板包裹式加筋土擋土墻施工工藝合理，具有施工便捷、安全性高和耐久性好等優(yōu)點，在公路、鐵路等基礎(chǔ)工程建設(shè)中會得到廣泛應(yīng)用。從上述研究結(jié)果可知，鋼筋混凝土面板墻身與路堤包裹體共同作用的組合式擋土墻結(jié)構(gòu)在公路和鐵路路基工程中應(yīng)用廣泛，施工技術(shù)研究較多，然而，空心磚拼裝而成的墻身與路堤包裹體共同作用的組合擋土墻結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究較少。

文章主要對空心磚與包裹式路堤組合擋土墻施工技術(shù)進行研究，該施工技術(shù)現(xiàn)應(yīng)用于波蘭S14高速公路路基擋土墻工程，擋土墻工程設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖1所示，以該擋土墻工程施工為實際應(yīng)用案例，介紹該類型擋土墻工程的施工技術(shù)，分析其應(yīng)用效果，促進其廣泛的應(yīng)用。

圖1 空心磚與包裹式路堤組合擋土墻結(jié)構(gòu)示意圖

1 施工工藝概述

空心磚與包裹式路堤組合擋土墻工藝原理是依靠路堤包裹體自重和外力產(chǎn)生的土壓力，作用在包裹體土工材料上產(chǎn)生側(cè)向拉力，利用包裹體底部土工材料和頂部回折反包土工材料與填土之間的摩擦力來抵抗側(cè)向拉力，達到路堤穩(wěn)定的作用。同時，使用土工網(wǎng)作為拉筋與空心磚墻身連接，利用路堤包裹體與拉筋土工網(wǎng)的摩擦力，使空心磚墻身、拉筋土工網(wǎng)以及路堤包裹體之間產(chǎn)生相互制約的作用，形成一個整體的支擋結(jié)構(gòu)。

主要的施工流程是：路基原地表處理→鋪設(shè)路堤包裹體土工材料→回填料攤鋪壓實→土工材料回折反包→鋪設(shè)拉筋土工網(wǎng)→路堤包裹體逐層填筑至設(shè)計墻頂→擋土墻基礎(chǔ)施工→墻身空心磚拼裝施工→填充碎石料→連接拉筋土工網(wǎng)→墻身空心磚拼裝至設(shè)計墻頂→墻頂插筋與混凝土填充→安裝T形預(yù)制件與帽石施工。

施工工藝特點是：

①墻身采用小尺寸預(yù)制混凝土空心磚塊（長×寬×高：420mm×240mm×190mm）通過塑質(zhì)連接件拼裝而成，墻身施工難度小，可加快施工速度并節(jié)省人工成本。

②路堤包裹體填筑施工與空心磚墻身拼裝施工是兩個獨立的施工過程，路堤包裹體填筑完成后再進行空心磚墻身拼裝施工。施工企業(yè)可利用該特點將路堤填筑與軟土地基加固相結(jié)合，地基加固后再進行墻身施工，保證擋土墻系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2 施工技術(shù)要點

2.1 路堤包裹體施工

路基原地表處理后進行測量放線，在距離擋土墻內(nèi)墻面30cm位置處放出路堤包裹體的外邊線，沿著外邊線放置臨時擋板，臨時擋板用來固定土工材料、使土工材料在彎折處保持豎直。臨時擋板的高度不小于每層包裹體的壓實厚度。沿路基寬度鋪設(shè)一層土工網(wǎng)，在土工網(wǎng)上靠近擋土墻側(cè)鋪設(shè)一層土工布，鋪設(shè)完成后對土工材料進行展平伸直，使土工材料產(chǎn)生一定的伸長量，使用U形釘在土工網(wǎng)的兩端固定，開始進行回填土施工。土工布與土工網(wǎng)的質(zhì)量與鋪設(shè)長度是保證包裹式路堤穩(wěn)定性的重要影響因素，因此，土工布與土工網(wǎng)應(yīng)按照規(guī)范要求的參數(shù)進行選擇，其中土工布應(yīng)選擇至少150g/m克重類型，土工網(wǎng)應(yīng)選擇至少80kN極限抗拉強度類型，土工布和土工網(wǎng)按照設(shè)計要求的長度進行鋪設(shè)，土工網(wǎng)壓底段長度至少150cm，土工布壓底段長度至少30cm，土工材料的搭接長度應(yīng)至少50cm。

回填料應(yīng)以路堤邊緣向中間的順序開始攤鋪及碾壓，攤鋪回填料時，卸料設(shè)備距離包裹體外邊緣應(yīng)大于1.5m，每層包裹體的填筑厚度應(yīng)滿足規(guī)范要求的厚度。壓實設(shè)備施工時，在包裹體外邊緣1m的范圍內(nèi)應(yīng)使用平板夯碾壓施工；在1-4m的范圍內(nèi)，可使用手扶壓路機施工，在4-10m范圍內(nèi)，可使用輕型壓式設(shè)備施工，距離超過10m范圍內(nèi)，可以使用重型壓實設(shè)備施工?；靥钔翂簩嵍葢?yīng)滿足設(shè)計要求。

回填料經(jīng)壓實合格后，在土工材料回折反包段的中間位置，設(shè)置一道深10cm、寬30cm的溝槽作為土工材料回折反包段的張拉槽，如圖2所示，土工材料回折反包覆蓋住張拉槽，通過張拉槽上部填土對土工材料施加拉應(yīng)力，起著維持包裹體內(nèi)部穩(wěn)定的作用。張拉槽施工完成后，將土工布與土工網(wǎng)回折反包，緊緊包裹住回填土。土工布回折反包段長度至少30cm。土工網(wǎng)回折反包段長度按照設(shè)計橫斷面標(biāo)注的尺寸進行鋪設(shè)。

圖2 路堤包裹體填筑張拉槽示意圖

每層包裹體回折反包段鋪設(shè)完成后，在包裹體上方鋪設(shè)長度不小于1.5m的拉筋土工網(wǎng)，拉筋土工網(wǎng)展平伸直后，伸入包裹體的一端使用U形釘臨時固定，另一端預(yù)留一段長度伸出包裹體并懸掛在包裹體的外側(cè)，再進行下一層包裹體施工，并逐層填筑至設(shè)計墻高。待擋土墻空心磚拼裝至與拉筋土工網(wǎng)相同高度時，將預(yù)留的各層拉筋土工網(wǎng)分別與相同高度的墻身空心磚連接。

2.2 空心磚墻身施工

對擋土墻基礎(chǔ)墊層進行測量放線，標(biāo)出基槽的邊線以及開挖深度，按照測量結(jié)果進行基槽開挖，開挖至設(shè)計深度時，對開挖底面進行壓實并檢測壓實度，壓實度驗收合格后進行基礎(chǔ)墊層混凝土澆筑，混凝土采用C20混凝土?；A(chǔ)混凝土模板使用方木和竹膠板安裝到位，模板外圍使用鋼筋或木撐進行臨時固定，轉(zhuǎn)角的縫隙使用泡沫劑進行封堵，防止?jié)仓r漏漿跑模。模板安裝完成后，基礎(chǔ)混凝土頂面標(biāo)高應(yīng)在模板內(nèi)側(cè)用墨線進行標(biāo)注，每隔2m沿墨線釘上釘子，便于澆筑時高程控制。放入綁扎好的鋼筋網(wǎng)片，使用C37混凝土進行現(xiàn)場澆筑，振搗時要與模板保持一定距離，避免模板變形跑模。基礎(chǔ)頂面的平整度直接影響了擋土墻墻身的穩(wěn)定性，基礎(chǔ)澆筑時，應(yīng)控制好基礎(chǔ)頂面的高程，誤差控制在±10mm以內(nèi)。澆筑完成后注意收面，并進行覆蓋與養(yǎng)護。

基礎(chǔ)施工完成后，底層墻身空心磚使用水泥砂漿砌筑施工，以保證底層空心磚的位置固定，不發(fā)生位移。在基礎(chǔ)表面上測量放出第一層墻身空心磚的邊界，并做好標(biāo)記。在基礎(chǔ)上鋪設(shè)一層2-3cm的水泥砂漿，開始砌筑第一層墻身空心磚。砌筑完成后，使用8-16mm碎石料對空心磚進行填充。底層以上各層墻身空心磚進行拼裝施工，采用橫向成排拼裝、縱向交錯拼裝的拼裝工藝，如圖3所示。在墻身空心磚上表面的預(yù)留孔中插入塑質(zhì)連接件，用以固定空心磚的位置、保持上下層空心磚的連接，塑質(zhì)連接件還起著固定拉筋土工網(wǎng)，保持土工網(wǎng)與擋土墻連接的作用。每層墻身空心磚拼裝完成后，應(yīng)使用靠尺檢查墻身的垂直度，出現(xiàn)偏差時進行調(diào)整，確保垂直度和平整度符合規(guī)范要求。

圖3 墻身空心磚橫向成排、縱向交錯拼裝示意圖

每層墻身空心磚拼裝完成后，使用8-16mm碎石料填充墻面空心磚的空心部位，填充應(yīng)密實。每兩層空心磚拼裝完成后，使用2-16mm碎石料填充擋土墻內(nèi)側(cè)與包裹體之間的空隙，填充高度與兩層空心磚的拼裝高度以及一層包裹體的填筑高度一致，填充完成后使用平板夯壓實整平。碎石料填充后，將拉筋土工網(wǎng)與墻身空心磚連接，把伸出路堤包裹體外側(cè)的預(yù)留拉筋土工網(wǎng)拉平伸直，掛在墻身空心磚預(yù)留孔中的塑質(zhì)連接件上，再將伸出墻身空心磚外表面的多余部分裁剪至合適的長度，保證擋土墻墻面平整、美觀。

擋土墻墻身空心磚逐層拼裝至設(shè)計標(biāo)高，最后三層墻身空心磚的空心部位，采用插筋并澆筑C37混凝土的方式填充，插筋使用φ8mm鋼筋，沿擋土墻長度方向按照190mm間距布置。插筋比設(shè)計墻頂高程高出至少20cm，用來與帽石鋼筋連接。擋土墻頂部安裝的T形預(yù)制混凝土構(gòu)件是連接墻身空心磚與帽石的連接構(gòu)件，采用C30混凝土預(yù)制，結(jié)構(gòu)尺寸為長335mm，寬190mm，高295mm，如圖4所示，與墻頂搭接部位呈半圓形空心狀，通過砂漿砌筑在擋土墻頂部，起著墻身外表面造型美觀的作用。T形預(yù)制構(gòu)件安裝后，綁扎帽石鋼筋，帽石鋼筋與墻頂插筋焊接連接，帽石采用C37混凝土澆筑，澆筑時應(yīng)振搗密實并進行養(yǎng)護。

圖4 擋土墻頂部砌筑安裝的T形預(yù)制混凝土構(gòu)件示意圖

3 應(yīng)用效果分析

作為一種新型的擋土墻施工方案，多數(shù)工程技術(shù)人員對空心磚與路堤包裹體在擋土墻結(jié)構(gòu)中的使用認識不足，無法準(zhǔn)備的把握施工重點?；谶@種實際，以波蘭S14高速公路路基擋土墻工程為例，通過對其施工經(jīng)驗的總結(jié)和分析，掌握該類型擋土墻結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)要求，推動其在公路、鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的合理使用。

波蘭S14高速公路全長16.43km，設(shè)計時速120km/h，施工內(nèi)容包括高速公路路基工程、路面工程、橋涵結(jié)構(gòu)工程以及與高速公路有關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施工程。高速公路在靠近居民區(qū)路段的擋土墻采用的是空心磚與包裹式路堤組合擋土墻施工方案，共建設(shè)擋土墻7039.43m，使用預(yù)制混凝土空心磚88214塊?？紤]到擋土墻施工的特點，施工企業(yè)對擋土墻工程的路基處理、路堤包裹體填筑、墻身空心磚拼裝等方案進行了提前準(zhǔn)備，安排專人對方案進行了分析、論證和交底，整個施工過程嚴(yán)格按照相關(guān)施工規(guī)范進行，有序開展作業(yè)。對部分擋土墻施工路段存在軟土地基的特點，施工企業(yè)充分利用路堤包裹體填筑與空心磚墻身拼裝是兩個獨立施工過程的工藝特點，將路堤包裹體填筑施工與軟土地基堆載預(yù)壓施工相結(jié)合，路堤包裹體填筑完成后，在其上部進行超載填土，對軟土地基進行預(yù)壓加固，按照設(shè)計要求的沉降量對軟基固結(jié)進行監(jiān)測，預(yù)壓歷時3個月，固結(jié)完成再將超載填土卸載，并進行空心磚墻身的拼裝施工。

從實際效果來看，高速公路路基擋土墻工程施工以較快的時間順利完成，墻面的縱向垂直度、橫向平整度均驗收合格，擋土墻結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量符合規(guī)范和設(shè)計要求，施工企業(yè)以較高的施工效率、較少的施工工序以及較低的施工成本，達到了合同要求的施工效果，很好的滿足了工程實際的使用需求。

4 結(jié)束語

空心磚與包裹式路堤組合擋土墻施工技術(shù)為擋土墻的結(jié)構(gòu)形式提供了新的選擇，擋土墻結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性較好。區(qū)別于重力式與面板式擋土墻施工技術(shù)，該類型擋土墻施工技術(shù)具有工藝合理、施工難度小、效率高與成本低等優(yōu)點，適用于各類型公路、鐵路等路堤支擋結(jié)構(gòu)，擋土墻結(jié)構(gòu)施工工藝簡便，其工藝特點有利于擴大該類型擋土墻的應(yīng)用范圍，對于施工企業(yè)以及整個施工建設(shè)項目均有較大的經(jīng)濟價值。