整體現(xiàn)澆面板包裹式加筋土擋土墻施工工藝

雷 濤 王 寧 王智猛

（1.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院 四川成都 610031；2.中國中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司 四川成都 610031）

1 引言

傳統(tǒng)重力式擋土墻和普通加筋土擋土墻在各種土建工程中應(yīng)用廣泛，比如公路、橋臺(tái)、鐵路等。傳統(tǒng)重力式擋土墻依靠重力平衡墻后土壓力，取材容易，施工方便，技術(shù)成熟，但圬工材料需要多，受地基影響較大，在地震作用下易產(chǎn)生滑移、傾斜、沉降等破壞［1-3］。普通加筋土擋土墻是由拉筋、填料和面板三個(gè)部分組成的柔性復(fù)合結(jié)構(gòu)，依靠填料與拉筋的摩擦力來平衡填料與拉筋有相對(duì)錯(cuò)動(dòng)時(shí)填料作用在面板上的土壓力。加筋土擋土墻自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使得其具有良好的變形協(xié)調(diào)能力以及地形適應(yīng)能力。大型振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)和震后調(diào)查研究結(jié)果證明，在地震的作用下，加筋土擋土墻整體結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生較大的破壞，但同時(shí)變形也不容易控制［4-6］。

近年來，結(jié)合重力式擋土墻和加筋土擋土墻提出了“重力式加筋土擋土墻”，并被用于了工程實(shí)踐［7-8］。改建鐵路成昆線在現(xiàn)有“重力式加筋土擋土墻”的研究應(yīng)用基礎(chǔ)上，采用了整體現(xiàn)澆面板包裹式加筋土擋土墻，與“重力式加筋土擋土墻”有所區(qū)別的是：整體現(xiàn)澆面板通過連接鋼筋與墻后包裹體構(gòu)成整體來平衡墻后土體壓力，同時(shí)作為裸露在外面的土工格柵的保護(hù)層，避免土工格柵直接受到陽光、雨水的侵蝕。這種整體現(xiàn)澆面板包裹式加筋土擋土墻較傳統(tǒng)擋土墻在安全性、耐久性以及變形控制方面有了明顯的提高。而國內(nèi)目前工程應(yīng)用較少，缺乏相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)，而施工工藝直接影響加筋土擋土墻的支擋性能［9-10］，因此有必要總結(jié)現(xiàn)場的施工流程和技術(shù)要點(diǎn)，為將來類似擋土墻的施工提供參考。

2 工程概況

整體現(xiàn)澆面板包裹式加筋土擋土墻位于改建鐵路成昆線峨眉至米易段 DK443＋764.81～DK443＋894.56位置處，總長度129.75 m。擋土墻高6.5 m，墻面坡率1∶0.05?；窘Y(jié)構(gòu)形式如圖1所示。

圖1 擋土墻結(jié)構(gòu)示意

經(jīng)過地質(zhì)勘查，該段為淺丘坡洪積地貌，地勢(shì)較為平緩，出露地層為第四系全新統(tǒng)，坡洪積層（Q4dl＋pl）軟土、粉土、粗圓礫土，未見基巖出露。地表水發(fā)育，主要為溝水，受大氣降水補(bǔ)給，水量隨季節(jié)性波動(dòng)。地下水主要為粗圓礫土中的孔隙潛水，主要受大氣降水和地表水補(bǔ)給，水量較豐富。在化學(xué)侵蝕環(huán)境、氯鹽環(huán)境及鹽類結(jié)晶破壞環(huán)境下，該水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)無侵蝕性。測區(qū)地震基本烈度為Ⅷ度，地震動(dòng)峰值加速度為0.30 g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.40 s。

3 施工流程

根據(jù)加筋土擋土墻的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主要的施工流程是：地基處理→加筋體施工→填料攤鋪壓實(shí)→埋設(shè)連接鋼筋→澆筑擋墻面板。

4 技術(shù)要點(diǎn)

4.1 地基處理

考慮到軟弱地基會(huì)引起后期沉降變形過大，甚至導(dǎo)致路基破壞［11］，測量放線確定基座軸線和邊樁位置后，挖除軟基并換填硬塊石。壓路機(jī)壓實(shí)并平整，待地基承載力檢查合格后，在兩側(cè)開挖溝槽并鋪設(shè)一層10 cm厚、120 cm寬的C20混凝土基礎(chǔ)墊層，并在基礎(chǔ)墊層上澆筑條形擋墻基礎(chǔ)。

4.2 加筋體施工

包裹式加筋體使用的土工材料有高密度聚乙烯單向拉伸土工格柵、透水土工袋和扁形高密度聚乙烯土工棒。土工格柵單幅寬度1 m，縱向抗拉強(qiáng)度不低于120 kN／m，具有良好的抗拉伸、抗老化和抗蠕變性能。為避免紫外線長時(shí)間照射影響土工格柵的性能，在每層包裹體施工完畢后注意使用篷布進(jìn)行遮蓋。土工袋的主要材料是聚丙烯和聚酯，能很好地抵抗酸堿鹽、微生物等的侵蝕。經(jīng)過試驗(yàn)分析，裝填土工袋的級(jí)配良好砂卵石質(zhì)量應(yīng)保持一致為60 kg，裝袋后用電動(dòng)封口器封口，尺寸為80 cm（長）×45 cm（寬）×10 cm（高）。

土工格柵回折包裹有2種方式：（1）回折后下壓與本層土工格柵連接；（2）回折后與上層土工格柵連接。經(jīng)過試驗(yàn)比選，發(fā)現(xiàn)方式（1）在受力與變形方面更能滿足施工質(zhì)量的要求［12］。

包裹式加筋體施工時(shí)，鋪設(shè)路基兩側(cè)的土工格柵長度為10～11 m，預(yù)留不少于2 m的回折包裹長度，最上面兩層不少于3 m。豎向間隔0.3 m，為增強(qiáng)路基的整體性，每隔1.2 m高度沿路基橫斷面拉通鋪設(shè)一次。鋪設(shè)過程中土工格柵不得卷曲和扭結(jié)。在路基兩側(cè)拉線確定位置后，將土工袋分三層呈品字形錯(cuò)縫碼放在土工格柵上，每層土工袋碼放完畢后，均需使用振動(dòng)平板夯夯實(shí)。為防止?jié)仓鯄γ姘暹^程中混凝土漿液滲入包裹體，應(yīng)在土工袋的外側(cè)包裹一層復(fù)合土工膜。在土工袋的內(nèi)側(cè)角落鋪上適量的碎石土后，將預(yù)留的土工格柵回折包裹，并通過土工棒與本層土工格柵上下錯(cuò)孔連接在一起，如圖2所示。

利用自制拉緊裝置，如圖3所示，將兩側(cè)土工格柵的末端拉在一起，均勻施加不少于1 000 N／m的預(yù)拉力，并用U型釘進(jìn)行固定。將回折包裹的土工格柵調(diào)整為適當(dāng)?shù)乃删o程度，要求是使得填料壓實(shí)后回折包裹后的土工格柵能保證受力，但又不至于太緊而拉動(dòng)包裹體，在末端位置和相鄰兩幅土工格柵的邊緣中間位置處用U型釘固定。

圖2 土工棒連接

圖3 自制拉緊裝置示意

4.3 填料攤鋪壓實(shí)

基床底層以下選用的填料是A、B、C組圓礫土，基床底層選用A、B組圓礫土。填料中粒徑大于10 cm和尖銳棱角的碎石應(yīng)人工予以剔除。在兩側(cè)邊緣1.0 m范圍以外，通過試驗(yàn)研究確定，每層填料虛鋪厚度不少于35 cm時(shí)能保證填料壓實(shí)質(zhì)量，采用22 t的重型振動(dòng)壓路機(jī)，沿著線路方向先從格柵中間位置處向格柵末端，然后再逐步向邊緣位置按照2遍靜壓、2遍弱振、2遍強(qiáng)振再2遍靜壓的順序壓實(shí)，嚴(yán)禁沿著橫斷面方向碾壓。在兩側(cè)邊緣1.0 m范圍以內(nèi)，使用小型振動(dòng)平板夯分兩層夯實(shí)。壓實(shí)整平后路基表面呈4%的人字形橫坡。嚴(yán)禁施工車輛在未覆蓋填料的土工格柵上直接碾壓，如需行駛，應(yīng)保證填料覆蓋厚度不少于20 cm。

每層夯實(shí)后需按照《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》相關(guān)規(guī)定進(jìn)行地基系數(shù)試驗(yàn)，檢測路基邊緣和中間位置的壓實(shí)質(zhì)量。按照上述壓實(shí)順序和遍數(shù)后測得的結(jié)果滿足K30≥120 MPa／m，且最上面兩層滿足K30≥130 MPa／m的要求。

4.4 埋設(shè)連接鋼筋

加筋體與面板的連接方式是整體現(xiàn)澆面板包裹式加筋土擋土墻的關(guān)鍵技術(shù)，直接影響著鐵路路基的安全和穩(wěn)定性能［13］。填料攤鋪壓實(shí)整平完畢后，將錨固長度為3 m的φ25HPB鍍鋅連接鋼筋沿著路基橫斷面方向平鋪，鋪設(shè)的橫向間隔0.6 m，豎向間隔0.6 m。連接鋼筋彎鉤一端伸出加筋體外，另一端焊接規(guī)格為50 mm×50 mm×5 mm的水平向鍍鋅角鋼，埋入填料中的鋼筋部分使用土工布包裹。為使得接下來鋪設(shè)的土工格柵能與底部填料保持密貼，使用中粗砂將鍍鋅連接鋼筋之間的溝槽墊平。

重復(fù)加筋體施工、填料攤鋪壓實(shí)和埋設(shè)連接鋼筋直至填筑到預(yù)定高度。

4.5 澆筑擋墻面板

通過預(yù)先埋設(shè)的變形量測儀器確定路基變形穩(wěn)定后，掛鋪擋墻面板鋼筋網(wǎng)，并與連接鋼筋綁扎在一起。擋墻面板厚30 cm，采用C35混凝土現(xiàn)場支模澆筑，定型鋼模長25 m，高1.2 m，可使用手動(dòng)葫蘆起重機(jī)調(diào)整鋼模板的高度來配合豎向分段澆筑面板。定型鋼模安裝如圖4所示。

圖4 定型鋼模安裝

在離基礎(chǔ)表面約1 m高度處設(shè)置一排泄水孔，泄水孔采用φ100 mm的PVC管，水平方向間隔2 m，坡度4%。進(jìn)水口伸入砂卵石反濾層中至少20 cm，為防止填料中細(xì)粒物質(zhì)流失，應(yīng)使用透水土工布包裹；為防止混凝土流入泄水管道，出水口應(yīng)采用不透水土工膜包裹，并在面板澆筑完畢后，將不透水土工膜取下，使得排水通暢。安裝并確認(rèn)鋼模支撐牢固和位置準(zhǔn)確后，利用泵車將C35混凝土泵入鋼模內(nèi)，邊澆筑邊使用插入式振搗器振搗，在混凝土終凝前根據(jù)現(xiàn)場濕度和溫度條件覆蓋破舊棉被澆水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。每隔25 m設(shè)置一道伸縮縫，縫寬2 cm，內(nèi)部用瀝青木板填塞，以減少路基不均勻沉降對(duì)內(nèi)部應(yīng)力的影響。

5 結(jié)束語

經(jīng)過專家評(píng)審，整體現(xiàn)澆面板包裹式加筋土擋土墻施工工藝合理，質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)全面。由于其具有施工快捷、安全性高、耐久性好、結(jié)構(gòu)美觀等優(yōu)點(diǎn)，必然會(huì)在將來的公路、鐵路、礦山等更多的基礎(chǔ)工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。施工中需要注意的細(xì)節(jié)比較多，施工工藝的好壞直接影響擋土墻質(zhì)量的優(yōu)劣，需要在建設(shè)過程中不斷總結(jié)和積累經(jīng)驗(yàn)，在施工過程中嚴(yán)格控制各項(xiàng)技術(shù)要點(diǎn)。