加筋土擋墻在核桃峪礦井擋墻施工中的應用

陳曉玲,謝時振

(中國葛洲壩集團二公司,成都,610091)

華能甘肅核桃峪礦井主井區擋墻工程地處涇河邊緣,順涇河流向布置,全長1182.7m,大部位于涇河河床附近山體。由于山體陡峭,甲方本著“在保證主井場平使用面積不變的前提下減少土石方開挖及回填方量,降低資金投入”的思想,采用了加筋土擋墻施工工藝。通過該工藝的實施,不僅有效地保證了場平的使用面積,而且還有效地減少了因永久性征地及土石方的開挖、回填量,降低了工程造價。本文主要介紹加筋土擋墻的施工工藝。

1 加筋土擋墻的工藝特性

在土中加入加筋材料而形成的復合土,不但可以改變土的受力結構、提高土的抗剪強度、增加土體的穩定性,而且還能夠在保證土地使用面積的情況下減少占地放坡面積,尤其適用于山體陡峭、臨近河邊的工業場地。加筋土擋墻施工具有以下特性:

1.1 技術、質量要求高

華能甘肅核桃峪礦井主井區加筋土擋墻回填高度高達30余m,是世界上最高的加筋土擋墻。該加筋土擋墻墻身設計為薄壁結構,不受側向土方壓力,所有回填土方的剪力以及土方產生的側壓力均通過加筋土工布的拉力進行消除,從而增加了土體的穩定性。該項施工技術、質量要求較高。

1.2 經濟效益好

加筋土擋墻施工工藝,與一般的鋼筋混凝土擋墻及漿砌石擋墻相比,可以節約20%～50%的造價,而且其造價的節省隨墻高的增加而愈加顯著。因此,加筋土擋墻具有良好的經濟效益。

1.3 適應性較強

加筋土擋墻具有一定的柔性,其抗振性能強,更能適應地基輕微的變形。因此,加筋土擋墻也是一種較好的抗震結構物。

1.4 節約占地,造型美觀

加筋土擋墻底部混凝土垂直澆筑,上部砌塊及編織袋碼砌坡度較陡(本工程碼砌坡比為1∶4),甚至可以垂直碼砌,所以它可以大量減少因土方放坡所需的占地面積。另外,擋墻的總體布置和墻面板的形式圖案設計,可根據周圍環境特點和需要進行,更容易和周圍環境相諧調。

2 加筋土擋墻的施工工藝

2.1 施工設計要求

加筋土擋墻要求坐落于弱風化的巖石上,為保證擋墻自身的穩定性,要求基礎混凝土鑲嵌在石槽內。加筋土擋墻基礎寬度200cm,基礎厚度100cm,其中下部50cm鑲嵌在弱風化的石槽中,上部50cm外露于巖石面上。基礎混凝土上部靠外側為50cm厚的薄壁鋼筋混凝土墻身。墻身澆筑防洪標高896m高程以后,上部采用兩層面板砌塊進行碼砌護坡,碼砌高度為1.5m。面板砌塊碼砌時有榫和槽自然鑲嵌,并形成1∶4的坡比。面板砌塊上部采用掛鐵絲網噴護混凝土施工,噴護高度至擋墻設計標高。為防止場平雨水徑流對擋墻坡頂的沖刷,在擋墻設計標高處采用混凝土壓頂工藝(見圖1)。

圖1 加筋土擋墻施工斷面示意

2.2 施工工藝流程

加筋土擋墻的施工工藝見圖2框圖。

圖2 加筋土擋墻施工工藝流程

2.3 施工中的難點及重點

2.3.1 墻身預埋三角架

該加筋土擋墻墻身為薄壁結構,不受土方側向壓力,在澆筑擋墻混凝土時,因墻身較高(平均在6m以上)且無排架受力點,因而無法完成墻身模板加固,無法確保墻身混凝土的澆筑質量。面對這一施工難點,經過與設計、業主、監理多次到現場勘查,總結前期施工經驗并結合現場實際情況,最終提出一個多方公認的施工方案,即在澆筑擋墻基礎時預埋模板受力點(鋼筋三角架)。通過受力分析及現場實際操作使用,該三角架的埋設不僅解決了墻身混凝土澆筑時的加固及受力問題,而且增強了墻身的抗剪強度,更有利于擋墻的穩定(見圖3)。

圖3 加筋土擋墻墻身預埋三角架示意

2.3.2 編織袋沉降不利于墻身的穩定

因加筋土擋墻編織袋碾壓、反包的施工部位狹窄,無法采用大型碾壓設備施工,必須采用小型振動碾進行壓實,故其壓實度較小(一般為80%)。隨著編織袋層數的逐步上升,下層編織袋壓實度會隨著碼砌高度的增加而增大,導致側面土工布反包松弛,這時墻背回填土將會向墻身側產生側壓力,對墻身的穩定性不利(設計墻身不能受力)。針對該種情況,我們采用了以下三種施工措施進行控制:(1)采用較為先進的碾壓設備進行碾壓,力爭使編織袋壓實度達到最大;(2)加快加筋土擋墻土方回填、編織袋碾壓工作,待回填高度達到澆筑一次墻身混凝土高度時先不進行墻身澆筑,讓其自然沉降,待其自然沉降完畢,再進行墻身混凝土澆筑;(3)增加編織袋碼砌高度,當編織袋回填碾壓高度達到澆筑一次墻身混凝土高度要求時,暫不進行墻身混凝土澆筑,繼續進行編織袋碼碾壓一層或兩層,通過施工時間差及編織袋上部自重來減少編織袋沉降。

2.3.3 土工布預緊

本設計圖紙認為,加筋土擋墻墻身不受力,土方回填的側壓力主要通過加筋土土工布的受力來消除。加筋土土工布能否有效預緊,將會直接影響加筋土土方回填的質量,同時也直接影響擋墻的質量及其使用壽命。所以,加筋土土工布預緊在加筋土土方回填中起著尤為重要的作用。加筋土土工布預緊分為人工預緊和土方預緊兩種:

人工預緊:針對級配排水礫石下層有紡土工布預緊,該層土工布因無法挖設錨固溝,只有采用人工預緊。即在鋪設第一層加筋土土工布后,必須使用人工預緊之后才能鋪設級配礫石排水料。具體方法上可以采用人工兩端張拉并壓設編織袋的方法進行施工,待排水礫石鋪設完畢后再取掉編制袋,達到預緊效果。

錨固溝預緊:錨固溝預緊是設計中土方回填的預緊方法,主要針對加筋土土方回填第二層及以上土工布預緊設計。為達到加筋土土工布預緊效果,在已經回填壓實的回填寬度范圍1/3處,挖設寬0.5m、深0.2m～0.3m的土溝,將上一層加筋土土工布全部展開并按先后順序分三次上土達到預緊效果。

3 影響施工進度的因素

3.1 各施工程序的銜接施工

雖然加筋土擋墻單個施工工藝相對簡單(大致分為:土石方開挖、混凝土澆筑、土工布攤鋪、土方回填、混凝土噴護等),但是在施工過程中各工序需要銜接緊密,任何一道工序滯后都會影響其他工序,最終影響工程整體的施工進度。所以,施工過程中要仔細分析各工序的施工特點,并重點考慮施工方案的優化,力爭在每道工序上加快施工進度,確保每道工序能夠順利銜接(見圖4)。

圖4 加筋土擋墻工序銜接示意

3.2 編織袋的碼砌施工

在施工過程中,編織袋的碼砌碾壓是一個非常重要的環節。編織袋從裝土至封口至碼砌再至碾壓幾乎全部由人工完成,勞動強度大;碼砌編織袋位于擋墻回填的最邊緣,大型振動碾無法到達施工部位,要使編織袋壓實度達到設計要求,采用的小型振動碾碾壓變數必然增加,從而增加了碾壓時間,影響擋墻的直線工期。針對編織袋的裝土碼砌,我們通過加大人員投入及購買多臺縫包機加快施工進度;碼砌后的碾壓,我們通過購買多臺先進的小型振動碾,并培訓一批專業的操作人員不間斷地工作,加快了施工進度。

3.3 錨固溝及垂直排水帶施工

錨固溝及垂直排水帶溝槽開挖,是施工中影響施工進度的一個重要因素,溝槽開挖雖是土工布攤鋪前的一道不起眼的小工序,卻是制約施工質量及施工進度的一個硬指標。為使土工布預緊,確保土工布受力質量,必須按設計要求開挖錨固溝并按順序進行土方回填,這一點已經在土工布預緊中做了詳細說明。但人工在壓實度為95%土方上迅速開挖出一條錨固溝,且不能占據施工的直線工期卻非易事。另外,人工在開挖垂直排水時,不僅開挖難度大,開挖速度緩慢,而且垂直排水帶兩側的無紡土工布經常性被挖破,嚴重損壞了無紡土工布的排水質量。我們通過采購微型挖機并在垂直排水帶每層設置開挖標尺的方法解決了這個難題。經現場實際驗證,微型挖機工作效率是人工的20倍。在垂直排水帶每層上設置開挖標尺,其施工方法為:在每層級配礫石填筑完畢后,將垂直排水帶兩側的無紡土工布折疊好,上部縱向放置2～3根木方,微型挖機在開挖過程中必定先開挖到木方,然后才能挖到無紡土工布,這樣能有效避免損壞土工布的問題。

4 結語

加筋土擋墻不但可以改變土的受力結構、提高土的抗剪強度、增加土體的穩定性,而且還能夠在保證土地使用面積的情況下減少占地放坡面積。隨著該施工工藝的逐步成熟、加筋土擋墻的施工范圍將會越來越廣泛。