公路路堤施工中土工格柵加筋擋土墻技術(shù)分析

栗學(xué)超　朱永峰　鄭美芳

摘要：我國公路至2010年底大致有400萬公里，與建國初期的8.07萬公里相比，增長了47倍。新型的公路施工技術(shù)也隨著我國公路事業(yè)的磅礴發(fā)展被廣泛使用，尤其是一種新型的路基柔性支擋結(jié)構(gòu)—土工格柵加筋擋土墻技術(shù)在公路工程領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。該技術(shù)具有施工速度快、抗變形能力強、抗震性能好、穩(wěn)定性高等特點，對于提高公路施工技術(shù)、保證施工質(zhì)量、減少施工用地、降低施工成本等方面有著顯著的效果。

關(guān)鍵詞：公路路堤；土工格柵；加筋擋土墻；公路建設(shè)；施工技術(shù) 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U416 文章編號：1009-2374（2015）03-0098-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0240

就當(dāng)前我國公路工程的發(fā)展趨勢而言，土工格柵加筋支擋結(jié)構(gòu)具有很大的發(fā)展前景。公路路堤施工中土工格柵加筋擋土墻其結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工工藝對支擋結(jié)構(gòu)的安全起著非常重要的作用。與傳統(tǒng)的路堤施工工藝相比，土工格柵可以對路堤邊坡進行加固，在保證路堤路堤穩(wěn)定性和耐久性的前提前下，可大幅度減少占地面積，同時降低公路工程的造價。

1 土工格柵加筋擋墻的加固原理

簡單來說，通過土工格柵可以改變土體的力學(xué)性能，土工格柵具有很大的抗拉強度，可以限制土體的側(cè)向變形和路堤外側(cè)土體隆起。格柵的網(wǎng)眼可以限制內(nèi)部土體的橫向移動，提高了土體的整體抗剪能力防止路基產(chǎn)生下沉塌陷，同時可以有效地防止水土流失。土工格柵具有一定的剛度，可以分散上層路面?zhèn)鬟f下來的壓力，增大路基的承載力，延長路基的使用壽命。

2 施工技術(shù)要點

2.1 模塊擋墻的技術(shù)

土工格柵加筋土擋土墻分為有面板加筋擋土墻和無面板加筋擋土墻。按照面板的安裝形式面板加筋擋土墻又分為整體面板加筋擋土墻和拼裝面板加筋擋土墻。在公路路堤的施工中拼裝面板加筋擋土墻的應(yīng)用比較廣泛，常見的拼裝面板模塊有五種，分別是矩形、L型、六角形、槽型、十字型等。基于工程環(huán)境的不同面板模塊的設(shè)計可靈活預(yù)制，因地制宜地選擇面板模塊設(shè)計可以為道路工程提供良好的視覺效果。無面板加筋擋土墻也叫做反包式加筋擋土墻，反包式加筋擋土墻的墻面是通過網(wǎng)眼袋填土再用土工格柵包裹而成，通過專用的連接棒把每層的土工格柵連接成一個整體，在網(wǎng)眼袋內(nèi)填裝適合在當(dāng)?shù)厣L的花草種子、灌木種子等，經(jīng)過幾個月的生長就會形成一堵綠色的生態(tài)墻，在加固水土的同時還保護了土工格柵的使用安全，并能起到美化環(huán)境的作用。

2.2 土工格柵的鋪設(shè)

在選擇土工格柵加筋土擋土墻的施工方案時，需充分考慮到支擋工程水文條件、地形地貌以及地質(zhì)條件。為了保證加筋擋土墻總體的穩(wěn)定性和內(nèi)、外部的穩(wěn)定性，在擋土墻的背部要留有足夠大的空間作為加筋區(qū)域。在山嶺重丘區(qū)公路工程交界處進行半挖半填或填挖結(jié)合施工時，土工格柵加筋土擋土墻可以充分發(fā)揮其特有的作用。在土工格柵鋪設(shè)前，要對路基底面進行處理，必須保證路基底面平整、密實。不能存在對土工格柵有損害的堅硬物。土工格柵應(yīng)沿著受力方向平鋪、拉直，避免產(chǎn)生卷曲、扭結(jié)。在鋪設(shè)土工格柵時，需采用自制的鋼筋齒耙對格柵進行預(yù)張拉，改善加筋體的受力狀況，保證了壓實。土工格柵要向路堤邊坡外伸出2.5m，以備在包邊時對路堤進行加固。

在鋪設(shè)的土工格柵上，每間隔2m要用U型釘固定在路基上。在曲線和拐角地帶鋪設(shè)土工格柵時處產(chǎn)生重疊和間隙，為保證加筋土的連續(xù)性，在產(chǎn)生間隙的地方需要鋪設(shè)小塊同型號的土工格柵，并且覆蓋全部加筋區(qū)域；在出現(xiàn)重疊的地方，為了保證其摩擦指數(shù)，需要在重疊的土工格柵之間鋪一層10～20mm厚的粗砂礫，保證其產(chǎn)生摩擦阻力。

2.3 平整墻面

在施工現(xiàn)場中精確放出路堤邊坡腳線做樁并灑灰線標(biāo)記。按照設(shè)計要求對墻底范圍內(nèi)的地面進行開挖，開挖要平整，將基底軟弱土層挖除。對加筋擋土墻基地進行壓實，保證整個場地全面平整，滿足第一層土工格柵的鋪設(shè)要求。

2.4 路基填筑

可以通過燜土或翻曬的方式來控制填土的施工含水量，確保施工含水量在最佳含水量±2%之間；土工格柵完成鋪設(shè)之后，不能讓其長時間在太陽下曝曬，要及時按試驗段確定的厚度和施工方法進行填土攤平壓實；為避免損傷土工格柵，在進行填土?xí)r，填土的粒徑要控制在15cm以下，仔細檢查填料中是否夾雜石塊；填土?xí)r，應(yīng)先填格柵兩端，然后依次擴大，車輛不可直接在鋪好的格柵上行走，避免格柵隆起；在每層填料填筑完畢之后，都要用推土機和平地機進行整平，以確保路基與土工格柵緊密貼實。

2.5 反濾層填筑

為了防止路基坍塌，在路堤的修筑中需要填筑反濾層。反濾層可以有效地阻止路基中的滲水把填料從泄水孔中帶走，進而防止路基塌陷。路基兩側(cè)緊靠面板內(nèi)側(cè)設(shè)厚20cm砂夾卵石反濾層，在每層回囊拉筋鋪設(shè)完成后進行分層填筑，填筑后采用小型機械壓實。

2.6 邊坡防護

在路基填筑完成后，要及時對坡腳進行防護，對邊坡進行整修，將包邊格柵外的覆蓋土人工夯拍密實，

植草。

3 施工技術(shù)控制

3.1 拉筋鋪設(shè)

拉筋帶的主要控制要點有：（1）拉筋的下料長度是否符合要求；（2）拉筋帶與墻面的連接處是否有縫隙；（3）拉筋帶的拉緊程度。加筋擋土墻受力平衡的關(guān)鍵是拉筋和滲水土層之間，產(chǎn)生的摩擦力是否達到施工要求，在施工過程中要加強對滲水層的壓實力度，保證其壓實度符合要求。土工格柵加筋材料要根據(jù)設(shè)計長度來下料，下料長度不能比設(shè)計長度小。拉筋的耐腐蝕性直接關(guān)系著擋墻的使用壽命，要在通風(fēng)、避光的室內(nèi)環(huán)境下保存拉筋帶，用連接棒將兩層土工格柵緊密連接在一起，促使拉筋和面板緊密連接在一起；在施工過程中要保證拉筋帶和墻面板一直保持垂直狀態(tài)，為了防止拉筋帶發(fā)生扭曲和錯位，必須保證墻面板和拉筋帶的連接位置沒有接縫。

3.2 加筋擋土墻砌筑控制

加筋擋土墻是由填土、拉筋帶以及墻面面板三個部分組成的一個整體符合結(jié)構(gòu)。由于墻面土自身壓力、填料與筋帶的摩擦力以及筋帶的拉力三個力之間產(chǎn)生相互內(nèi)力作用，只有這三個力達到一個平衡點才能保證復(fù)合結(jié)構(gòu)達到內(nèi)部的穩(wěn)定性。依靠填料與拉筋之間的摩擦力來平衡填料作用于墻面上的水平壓力，使填料、拉筋帶和墻面成為一個整體，來抵抗其后部填料產(chǎn)生的土壓力。所以在砌筑加筋擋土墻時，首先要保證筋材質(zhì)量和拉力強度符合施工標(biāo)準(zhǔn)，其次對于填料的選擇也要擇優(yōu)使用，確保在工程完工后不會出現(xiàn)因材料自身質(zhì)量問題而導(dǎo)致工程質(zhì)量出現(xiàn)隱患。

3.3 墻面板的安砌

土工格柵加筋擋土墻的面板應(yīng)該在堅固美觀的前提下，保證易于安裝、方便運輸，面板強度不低于C20。根據(jù)面板形式和加筋材料的類型來選擇連接方式，可以采用預(yù)設(shè)鋼筋拉環(huán)或預(yù)留鋼筋穿孔等形式，為了保證筋材在土體內(nèi)能夠均勻分布，上下相鄰層的預(yù)埋拉環(huán)或鋼筋穿孔在水平方向上要錯開布置。安裝第一層面板的安砌是控制整體墻面基線能符合設(shè)計要求的關(guān)鍵，必須在基礎(chǔ)上畫出第一層面板的外緣線，并通過經(jīng)緯儀控制，在安砌完成后還要進行反復(fù)檢查。

3.4 排水設(shè)施建設(shè)

排水設(shè)施在任何公路工程的建設(shè)中都有著至關(guān)重要的作用。路堤施工中土工格柵加筋擋土墻，尤其要做好邊坡內(nèi)外的排水設(shè)施建設(shè)，在土體內(nèi)要設(shè)置過濾、排水措施，路基施工過程中，在墻面按縱橫間距1.0m上、下、左、右交錯布置泄水孔，孔內(nèi)預(yù)埋Φ50mmPVC塑料排水管，排水管伸入加筋土體的管身設(shè)梅花形鉆孔，并用針刺無紡布包裹，采取疏導(dǎo)的方式進行排水，不能堵塞，防止填料流失。

4 土工格柵加筋路堤病害防治

加筋路堤的病害主要分為兩大類：第一類是路堤穩(wěn)定性失衡，主要表現(xiàn)在路堤內(nèi)部失衡、路堤整體失衡和坡面局部失衡等；第二類是因變形導(dǎo)致路堤沉降過大和不協(xié)調(diào)變形過大。內(nèi)部失衡包括筋材拔出和筋材斷裂等，整體失衡包括路底基層局部滑動、地基承載力不足和地基土薄層擠出等。筋材的抗拉強度不夠、筋土界面達不到強度指標(biāo)、路堤填料質(zhì)量差、地基土強度不夠等因素是導(dǎo)致路堤發(fā)生病害的主要原因。其中導(dǎo)致加筋路堤產(chǎn)生變形的主要因素是填料壓實度不足。為了更好地應(yīng)對在路堤施工中可能出現(xiàn)的問題，在施工中使用高強度、高模量筋材，因為高強度高模量筋材在承受拉應(yīng)力的同時還能承受剪應(yīng)力，能夠增加筋土體的粘聚力同時增大筋土體的內(nèi)摩擦角，進一步提高加筋土結(jié)構(gòu)的強度。對于軟弱地基，路堤加筋可以減小路堤頂面的沉降，但效果并不明顯，增加加筋的層數(shù)、使用優(yōu)質(zhì)的填料及增加地基土模量，可以顯著提高加筋對控制沉降的效果。土工格柵有一定的剛度，可以使路面的承載負荷得到擴散，進而提高了地基的承載力，所以在鋪設(shè)土工格柵時，要嚴(yán)格按照施工要求來進行施工，確保土工格柵在施工時路面整潔平整，沒有堅硬土石和雜物。

5 結(jié)語

土工格柵加筋擋土墻技術(shù)，在公路路堤施工中屬于柔性支擋結(jié)構(gòu)，自身具有很好的穩(wěn)定性，同時可以滿足工程設(shè)計和使用要求。土工格柵加筋擋土墻具有施工速度快、占地面積小、投入成本低和對環(huán)境的危害小等眾多優(yōu)點，對我國近十幾年來公路事業(yè)的發(fā)展有很大的幫助。在施工過程中必須嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，對施工的各個環(huán)節(jié)秉承科學(xué)合理的態(tài)度來進行，確保工程質(zhì)量。雖然目前這種技術(shù)在公路工程上的運用有很多的成功案例，但是由于加筋材料與土體性質(zhì)的復(fù)雜性，我們對加筋土的作用機理仍認識不足，在以后還需對這種技術(shù)繼續(xù)加深研究。

參考文獻

[1] 何民輝，趙軍，雷東彥.加筋土在擋土墻中的設(shè)計與應(yīng)用[J].河南科學(xué)，2003，（5）.

[2] 彭從文，張子新.加筋土試驗研究進展[J].巖土工程界，2003，（8）.

[3] 何廷全，何昌榮，余建華.單級超高復(fù)合加筋土擋墻的原型觀測[J].四川建筑科學(xué)研究，2003，（2）.

（責(zé)任編輯：陳 倩）