土工格柵加筋土擋墻在某高填方陣地平臺中的設計與應用

陳玉華 許興武 韓施方 張保庚 于宗賓

摘 要：本文簡要介紹了某高填方路堤型陣地平臺，在地基土力學強度較低，不能滿足路堤堆土對地基的強度和變形要求，采用土工格柵加筋土擋墻進行處理的設計難點和施工工藝；與石砌重力式擋墻進行簡要經濟分析比較，對土工格柵加筋土擋墻在填方路堤工程中的推廣應用具有實際意義。

關鍵詞：地基處理；平臺設計；土工格柵；加筋土擋墻；質量控制；經濟比較

1.概況

1.1地質條件

本工程位于天津海濱地區(qū)，場地屬第四系沖積、海積地貌單元，沉積了巨厚的淤泥質粘土和粉質粘土地層， 抗震設防烈度為7度，設計地震分組為第一組，設計基本地震加速度值為0.15g，特征周期值為0.45s。場地土類型為中軟場地土，建筑場地類別為Ⅲ類，土力學強度較低，不能滿足路堤堆土對地基的強度合變形要求，必須進行地基處理。

場地上部土層地基承載力特征值fak（kPa）及壓縮模量平均值Es0.1-0.2（MPa）列于表一。

樁基設計參數即樁側阻力特征值qsia（kPa）及樁端端阻力特征值qpa（kPa）列于表二。

1.2工程概況

本工程由陣地平臺（含平臺、坡道）及兵器庫房組成，平臺填筑高度13m，平臺頂面尺寸長17m，寬15m，坡道水平距離56m，坡道坡腳為14度，周邊放坡以70o 進行控制，兵器荷載35t。平面、立面分別見圖1、圖2。

該平臺原設計采用漿砌塊石重力式擋墻，但由于地基承載力低，需增加擴大基礎；由于該地區(qū)石料來源十分困難，方案比選后采用雙向土工格柵進行地基處理，采用單項土工格柵加筋土擋墻對平臺及坡道堆土處理，采用土工格柵加筋反包對周邊坡面進行綠化處理。檢測結果表明，加固處理的地基達到了預期的效果。

土工格柵加筋結構，是在回填土中加入土工格柵，是近年來國內外在路基支護工程中應用廣泛的一種新型結構，具有高強度、耐腐蝕、抗老化、低蠕變、穩(wěn)定性好、抗震性能強等優(yōu)異性能。尤其是土工格柵加筋支擋結構為柔性的，較之傳統的如重力式擋墻等能更好地適應地基變形，因此，對不良地基處理，尤能顯示優(yōu)越性。

2.施工過程

2.1施工準備

（1）選擇填料。由于地處海濱，雨季施工，填土含水量大，不利壓實。選用建筑渣土，減輕土體對地基產生的壓力，渣土與填土比例為4：3。

（2）選擇優(yōu)質筋材。加筋土擋墻所用土工格柵應具備如下要求：

1）原材料為高密度聚乙烯（HDPE）單向土工格柵。由于高密度聚乙烯單向土工格柵肋條的平行性，決定了加筋體內不存在應力集中，使加筋擋土墻的高度增加。

2）碳黑的含量≥2%，粒徑20納米左右且分布均勻。碳黑的含量影響格柵的抗拉強度。

碳黑顆粒過大，碳黑的間距增大，紫外線將直接影響到深層的聚合物，導致格柵深部位的聚合物性能由于紫外線而破壞，從而降低格柵的強度及抗老化性能。

碳黑在聚烯烴中分散的非均勻程度，將會削弱格柵肋條的受力截面，導致格柵肋條截面產生局部集中應力而破壞。

3）格柵應具有較強的抗蠕變性能。蠕變是指材料在一定溫度范圍、恒定荷載條件下的慢性變形行為。格柵的蠕變極限強度（即格柵的長期蠕變強度）是指格柵抵抗受載作用而產生慢性變形破壞的能力。聚乙烯的密度越高，分子量越大、分布越窄，其抗蠕變性能就越好。

（3） 施工機械：振動壓路機（18t）、推土機、挖掘機各1臺，自卸汽車9臺，以及蛙式打夯機2臺。

2.2施工工藝

（1）地基處理：將平臺、坡道堆體底部周邊向外2m范圍為處理范圍，處理深度地表下1.5m，鋪筑3層雙向土工格柵（EG2020、EG3030），每50cm鋪筑一層，回填大粒徑渣土，振動壓路機重疊碾壓不少于8遍。

（2）平臺、坡道堆體：平臺、坡道堆體及擋墻選用高密度聚乙烯（HDPE）單向土工格柵（EG65R、EG65R、EG90R、EG130R）及連接棒。墻面坡度按70±3O進行嚴格控制。

（3）土工格柵連接和鋪設

1）根據設計加筋材料的長度進行下料，用高密聚乙烯連接棒將擋墻邊部反包的土工格柵與臺體面土體中預埋的土工格柵連接起來。

2）采用自制格柵張緊器將土工格柵拉緊， 并用U 形釘將土工格柵固定在壓實的土層中。

（4）填料的攤鋪與壓實

施工前進行擊實試驗，以確定最佳含水量，并做試驗段，以確定壓實遍數和分層厚度。碾壓時，先從筋材中部向筋材尾部碾壓，然后再由中部向墻邊碾壓，靠近臺面邊1.0m范圍內嚴禁用重型機械碾壓，宜改用蛙式打夯機人工夯。

3.施工質量控制

（1）優(yōu)選材料。土工格柵選購時應有生產廠家的試驗報告和產品合格證，材料至現場后必須做拉伸、變形等試驗。

（2）加筋土填料一般采用透水性強的砂性土，當無砂性土時，應通過試驗確定其它材料如穩(wěn)定土、工業(yè)廢渣等。

（3）基礎開挖后，要做好基礎的排、防水工作，避免基槽被水浸泡降低承載力。

（4）土工格柵務必拉緊，不得扭曲、重疊、有接縫，且張拉松緊程度應一致。

（5）填料在碾壓前要進行擊實試驗，并嚴格控制填料的分層厚度。

4.工程造價比較

漿砌塊石重力式擋墻與土工格柵加筋土擋墻的工程造價分析對比見表三、表四。

表中數據顯示，采用土工格柵加筋土擋墻比原設計重力式擋墻費用低，節(jié)省工程造價25.2%。

5.結語

（1）土工格柵加筋土擋墻屬柔性結構物，比重力式擋墻更能適應地基輕微變形，在不良地基處采用具有結構上的優(yōu)勢。

（2）重力式漿砌塊石擋墻其圬工體積大，造價較高，對石料緊張的工程來說，土工格柵加筋土擋墻具有經濟上的優(yōu)勢。

（3）土工格柵加筋土擋墻造型美觀，低碳環(huán)保，作為城市人文景觀，具有很好的社會效益。

綜上所述，土工格柵加筋土擋墻在處理軟基條件下的高填方筑體的可行性是毋須置疑的，對環(huán)境保護和節(jié)約能源均是有利的，所產生的經濟效益和社會效益是可觀的。本工程投入使用四年多的實踐證明，筑體很穩(wěn)定，得到了建設單位及使用單位的認可。文中的技術參數、工藝流程等僅供同行參考。

參考文獻

[1] JTJ 015-91.公路加筋土工程設計規(guī)范[S].

[2] JTJ 035-91.公路加筋土工程施工技術規(guī)范[S].