土工格柵加筋擋土墻的應用技術研究

高勇

摘要 土工格柵加筋擋土墻的施工質量對高速公路的邊坡安全有重要影響。為進一步提升加筋擋土墻的施工質量，確保其承載性能和抵抗水平變形能力，文章通過對格柵加筋擋土墻施工的關鍵環(huán)節(jié)及承載性能進行系統(tǒng)分析，提出了一套全面有效的施工流程及質量控制方法，旨在確保擋土墻的長期變形穩(wěn)定性和可靠性，為高速公路邊坡工程中格柵加筋擋土墻的穩(wěn)定性和施工提供有力的理論支持。

關鍵詞 加筋擋土墻；土工格柵；施工；質量控制

中圖分類號 U41文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）10-0138-03

0 引言

土工格柵擋土墻可以有效解決土體側向的穩(wěn)定性和防止滑坡侵蝕，而傳統(tǒng)的擋土墻難以應對地勢變化和水土流失存在的問題。因此，引入土工格柵擋土墻以提高邊坡的豎向承載、抗滑性能。擋土墻的性能直接關系到工程的安全穩(wěn)定性與邊坡抗滑移能力[1]。隨著公路基礎設施建設的不斷發(fā)展，需要承載力高的擋土墻結構應對地震過程中的邊坡破壞或者是雨季滑坡問題。土工格柵是一種具有拉伸和抗剪強度的材料。這種網(wǎng)狀結構作為擋土墻結構有更大的抗滑性能，使擋土墻能在復雜地形和地質條件中保持穩(wěn)定[2-3]。為了確保格柵加筋擋土墻的穩(wěn)定性和抗滑移能力，需對格柵加筋擋土墻的加固承載性能及水平變形能力進行探究。該文通過模型試驗對比分析土工格柵加筋擋土墻的承載與變形能力，探討土工格柵擋土墻的結構特點、優(yōu)勢、施工技術以及質量控制等方面。通過對土工格柵擋土墻的深入研究，詳細介紹了擋土墻的施工、承載力和日常維護工序，保證格柵加筋擋土墻在公路邊坡應用過程中的安全。

1 土工格柵加筋擋土墻施工

1.1 施工前期準備

高速公路的高邊坡工程可以采用土工格柵加筋擋土墻進行加固處理。格柵加筋擋土墻在施工前的準備工作主要做好以下三方面：

（1）工程地質勘測和設計：土工格柵加筋擋土墻施工前應進行工程勘測，同時結合邊坡的排水方案設計土坡的坡比。發(fā)現(xiàn)設計中不合理的地方應及時上報復核原設計，同時對設計擋土墻方案進行穩(wěn)定性及抗滑移能力的評估。根據(jù)現(xiàn)場原位地質勘探結果，了解場地的土壤性質、地下水位、地質層位等信息。結合地質情況選擇格柵和加筋土種類。

（2）材料檢驗：對采用的格柵、加筋土等材料進行質量檢驗，確保所有材料符合相關標準，并對格柵的力學性能和抗腐蝕進行測試。

（3）制定施工細則：根據(jù)設計要求和施工條件，制定可靠的施工方案，包括施工工藝、施工步驟、施工時程、人員配備計劃，以確保施工過程的有序進行。嚴格確保擋土墻施工符合規(guī)范要求，施工階段確保施工過程中的人員安全。檢查施工所需的設備，包括土工格柵鋪設機械、加筋土填充和夯實設備是否可以正常運轉等。

1.2 土工格柵的正確鋪設

土工格柵鋪設質量直接影響擋土墻的穩(wěn)定性和抗滑性能[4]，應在施工現(xiàn)場確定格柵的鋪設起點和方向。選擇擋土墻的底部或坡道的最底端作為起點[5]，然后按照設計要求確定鋪設位置和方向。展開卷裝格柵過程中應確保不發(fā)生扭曲或折疊。格柵在展開階段應保持均勻，避免出現(xiàn)過度張力或松弛。使用釘子或地釘，將土工格柵固定在擋土墻的基底或坡面上，固定位置應密實而均勻，確保土工格柵與基底之間的緊密結合。在格柵鋪設過程中，保持格柵的拉直和平整。測量階段確保格柵在垂直和水平方向上都滿足設計要求。

采用相鄰格柵的搭接或焊接，應確保連接處牢固可靠，使整個格柵系統(tǒng)形成一個堅固的結構。確保相鄰格柵的重疊部分符合設計要求，同時注意處理接縫處，避免出現(xiàn)裂縫或漏空的情況。在格柵鋪設完成后，根據(jù)設計要求和實際需要，對多余的格柵部分進行修剪。確保格柵的鋪設質量符合設計要求。格柵鋪設過程中，保持施工現(xiàn)場的整潔有序，保證施工人員安全，并采取相應的防塵、防水等措施，避免在施工過程中產(chǎn)生大量的揚塵影響周圍環(huán)境。通過以上格柵的正確鋪設、搭接和固定，可以確保格柵能夠充分發(fā)揮其加筋作用，提高格柵加筋擋土墻的長期穩(wěn)定性和抗滑移能力。

1.3 加筋土的填充與夯實

加筋土的填充與夯實是確保擋土墻穩(wěn)定性和強度的重要步驟。第一，進行加筋土的分層填充。根據(jù)格柵加筋土的設計要求，將加筋土分層均勻地填入土工格柵之間，每一層的厚度應符合設計規(guī)范，采用機械設備進行土料的均勻覆蓋。第二，在填充加筋土的過程中，確保土料保持一定的濕潤度，這種做法的目的是有利于夯實過程中形成均勻的土體。第三，采用合適的夯實設備對每層加筋土進行夯實，增加土料的密實度，減小土料之間的孔隙，提高土體的整體強度。夯實設備的選擇和調整應根據(jù)土工格柵擋土墻的高度和土料的性質進行。在夯實過程中盡可能地采用高頻振動夯實，改善土料的密實性，提高土體的抗剪強度。確保夯實過程中的均勻性，特別是在土工格柵附近和接縫處。第四，在夯實過程中應對擋土墻進行實時監(jiān)測，以確保夯實效果符合設計要求。每層填筑后進行夯實，確保每一層土料的夯實效果均勻一致。第五，在夯實過程中，根據(jù)實際情況進行調整和修正。對于出現(xiàn)不均勻夯實或夯實效果不理想的地方，及時采取糾正措施，保證整體的夯實質量，提高整個擋土墻的長期安全。

1.4 擋土墻結構表面處理與防護

擋土墻的結構表面處理與防護是確保擋土墻長期穩(wěn)定和延長使用壽命的重要工序。在擋土墻施工完成后，首先對擋土墻表面進行清理，清除附著的雜物、塵土和其他污物，確保格柵表面干凈整潔。對于不平整、凹凸不平的部分，應進行修整，使格柵表面平滑一致。如有表面裂縫出現(xiàn)，應及時進行填充處理，以防止水分侵入并避免進一步擴大裂縫。在表面進行防水涂層處理，以防止雨水滲透，減緩土體侵蝕和增加墻體抗?jié)B性能?？紤]戶外環(huán)境中紫外線的影響，在擋土墻表面添加防護層，提高表面的抗磨損和抗侵蝕性能。對于可能受到潮濕環(huán)境、化學物質侵蝕的部分格柵，需要采用防腐處理措施，增加擋土墻結果的耐久性。施工完成后，應進行定期的表面檢查，一旦發(fā)現(xiàn)裂縫、破損和表面涂層脫落等問題，應進行及時處理。

2 土工格柵加筋擋土墻效果研究

采用離心模型試驗驗證土工格柵加筋擋土墻的加固效果，對天然土坡和格柵加筋土坡進行試驗研究，試驗土坡的坡比均為1∶0.3的工況。通過對比試驗分析格柵加筋擋土墻的處理效果以及坡頂?shù)暮奢d傳遞規(guī)律。實驗過程中在坡頂位置布置位移傳感器，在坡頂放置應變片，監(jiān)測試驗坡頂加載過程中坡頂?shù)呢Q向沉降與應力變化。

2.1 坡頂豎向沉降分析

如圖1所示為2種模型試驗工況的坡頂豎向沉降隨荷載等級的變化規(guī)律曲線。從圖中可知，加載初期天然土坡與格柵加筋土坡的沉降明顯增加，這是由于試驗過程中模型逐漸密實，導致初期的沉降量顯著增加。隨著加載等級繼續(xù)增大，天然土坡的坡頂豎向沉降迅速增加，但是格柵加筋土坡坡頂?shù)呢Q向沉降增加并不明顯。當坡頂荷載增加至45 kPa時，天然土坡產(chǎn)生了明顯的裂縫，說明天然土坡結構已經(jīng)遭到了破壞。根據(jù)試驗可知坡比為1∶0.3的天然土坡的破壞荷載為45 kPa，而此荷載下格柵加筋土坡并未產(chǎn)生破壞。隨著荷載繼續(xù)增加，格柵加筋土坡的沉降量逐漸增大，在荷載增加至140 kPa時，格柵產(chǎn)生了嚴重變形，土坡靠近坡頂位置出現(xiàn)明顯的豎向裂縫。與天然土坡相比，格柵加筋土坡的破壞荷載提高了311%，說明格柵加筋處理公路土坡可以顯著提高邊坡的豎向承載力和穩(wěn)定性能。

2.2 擋土墻面的水平位移分析

天然土坡墻面中間水平位移與擋土墻高度的關系曲線見圖2所示。相同荷載下土工格柵加筋擋土墻各個位置處的水平位移遠小于未加固擋土墻，距離墻底2/3位置處的水平位移量最大。隨著荷載繼續(xù)增大至天然土坡坡頂?shù)钠茐暮奢d時，天然土坡?lián)跬翂γ娴淖畲笏轿灰七_到4.3 mm，墻體中間凸起，墻面變形嚴重。而在土體中布設柔性加筋格柵作用的加筋固化擋土墻，因兩種材料界面上的摩擦力、咬合力以及土體與筋材之間的嵌合，可以極大地限制坡頂土體的水平位移并且增加土體的整體性。當天然土坡達到破壞荷載時，格柵加筋擋土墻的最大位移僅為1.7 mm。與天然土坡墻面相比，格柵加筋擋土墻的最大水平位移可減少60%左右。由此可見，格柵加筋擋土墻可以最大限度地約束擋土墻內(nèi)土體的側向位移，增加公路邊坡的抗側向變形和抗滑能力。

3 土工格柵加筋擋土墻驗收與維護

高速公路格柵加筋擋土墻的竣工驗收標準，應確保擋土墻在結構、外觀和功能等方面都符合設計要求和公路邊坡工程的施工規(guī)程。

3.1 竣工驗收標準

高速公路格柵加筋擋土墻的竣工驗收標準應包括以下幾個方面，驗收過程中確保擋土墻在結構、外觀和功能等方面都符合設計要求。

（1）結構穩(wěn)定性：擋土墻整體穩(wěn)定，無明顯傾斜、滑動、裂縫等現(xiàn)象；格柵的鋪設牢固，相鄰格柵搭接位置牢固可靠。

（2）格柵鋪設與連接：格柵均勻展開，無扭曲、折疊或松弛；連接處緊密結合，符合設計要求。

（3）加筋土填充與夯實：加筋土填充均勻，夯實效果良好，填筑土密實度符合設計要求。

（4）外觀質量：表面平整，無明顯凹凸、裂縫和破損。

3.2 日常維護

每季度進行一次定期巡視，檢查土工格柵加筋擋土墻的整體情況，并檢查邊坡是否存在滑動跡象。定期清理擋土墻表面的雜物等，一旦在巡查過程中發(fā)現(xiàn)裂縫、破損等問題，應及時進行修復，包括填充、重新涂層或者在裂縫位置注射水泥漿液等。植物根系可以有效地增加邊坡的抗剪切能力，提高邊坡面的穩(wěn)定。因此，在維護過程中應對擋土墻上的植被進行管理，修剪過高或過密的植被，保持植被的有序生長，確保邊坡土體的穩(wěn)定。同時，定期檢查防護層的完整性，修復破損或裂縫，確保其可以有效保護擋土墻。此外，定期進行環(huán)境監(jiān)測，檢查地下水位、水質等。記錄維護的內(nèi)容、時間和維護人員，建立完善的維護檔案。綜上所述，高速公路格柵加筋擋土墻的檢查與維護也至關重要。在維護過程中可以及時發(fā)現(xiàn)問題，從而解決格柵擋土墻在應用過程中的長期穩(wěn)定。高速公路邊坡格柵加筋擋土墻的施工與維護流程及質量控制見圖3所示。

4 結論

高速公路土工格柵加筋擋土墻施工維護以及承載能力影響到公路工程的安全。因此，應對擋土墻的質量準備、格柵鋪設、加筋土填充、結構表面處理進行嚴格監(jiān)控。通過對比試驗可以發(fā)現(xiàn)，土工格柵加筋擋土墻提高坡頂?shù)呢Q向承載力達到311%，同時降低擋土墻的水平位移60%。格柵擋土墻可以最大限度地約束土體的側向位移，增加公路邊坡的抗側向變形能力，確保公路邊坡的穩(wěn)定與安全。

參考文獻

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