路基復合面板包裹式加筋土擋墻施工技術(shù)及應用

梁穎

（西南科技大學 土木工程與建筑學院,四川 綿陽 621010）

一、引言

成昆鐵路沿線地質(zhì)、地形條件極其復雜，地質(zhì)災害頻發(fā)。復合式面板包裹式加筋土擋土墻在對變形、耐久性、安全性要求較高的高速鐵路領(lǐng)域具有較為明顯的優(yōu)勢。

新型復合式面板包裹式加筋土擋土墻技術(shù)首次在成昆鐵路應用,解決了在高烈度、高海拔地區(qū)加筋土擋墻修建技術(shù)難題，具備在全國鐵路推廣的應用價值。鑒于此，根據(jù)成昆鐵路峨眉至米易段EMZQ-12 標段工程應用實例，為復合式面板包裹式加筋土擋土墻技術(shù)施工工藝提供參考。

二、新型加筋土擋墻結(jié)構(gòu)型式及設計要點

（一）結(jié)構(gòu)型式

新型復合面板包裹式加筋土擋墻由填土、筋材、包裹體、面板、基礎(chǔ)等部分組成。

復合式面板由預制塊和現(xiàn)澆混凝土復合而成。其中，每塊預制板頂部預埋8 根鋼筋，底部對應預留8 個插銷孔。下層預制板與上層預制板通過預埋鋼筋和插銷孔連接。包裹式加筋體由土工格柵反包土工袋而成。復合面板與包裹式加筋體通過連接錨桿、鋼筋網(wǎng)、預制板上的矩形鋼筋環(huán)連接為整體。

如圖1 所示，包裹式加筋體中預埋連接錨桿，錨桿前端彎鉤露出包裹體外，包裹體外側(cè)沿墻面掛放鋼筋網(wǎng)。鋼筋網(wǎng)與預制板上的矩形鋼筋環(huán)、包裹體預埋鋼筋錨桿前端焊接。最后，澆筑混凝土砂漿，使復合面板和包裹式加筋體接成為整體。

圖1 復合面板包裹式加筋土擋墻構(gòu)造圖

（二）材料要求

（1）土工格柵：高密度聚乙烯（HDPE）單向拉伸塑料土工格柵，物理力學指標見表1。

表1 土工格柵物理力學指標

這種土工格柵是以特殊的高密度聚乙烯經(jīng)改性加上其他功能母料為原料，經(jīng)擠出、沖孔及拉伸得到的產(chǎn)品，具有優(yōu)異的蠕變、耐老化、耐酸堿和耐微生物等性能，是理想的加筋土擋墻筋材。

（2）包裹體：礫石袋采用透水土工袋裝填圓礫石，圓礫石級配良好，滲透系數(shù)不小于10-3cm·s-1。復合面板施工前，返包礫石袋作為擋墻的臨時面板；復合面板完成后，礫石袋起到排水和緩沖的作用，并保護面板與鋼筋之間的連接。

（3）面板：復合面板總厚度35cm，其中預制板厚15cm，現(xiàn)澆混凝土厚20cm。預制板標準尺寸：長200cm、寬60cm、厚15cm。預制板頂部預埋8 根Φ20 HR B400 鋼筋，底部對應預留8 個插銷孔，復合面板通過上層預制板底部的預留孔與下層預制板頂部的預埋鋼筋和組合而成。預制板背面預埋7根矩形鋼筋環(huán)，并設置粗糙淺條紋，加強復合面板與包裹式加筋體的連接。如圖2 所示。

圖2 預制板

（三）設計原理

普通加筋土擋土墻是筋材、填料和面板組成的一種柔性支擋結(jié)構(gòu)，其依靠筋材與填料的摩擦力來平衡土體作用在面板上的土壓力。普通加筋土擋土墻具有良好的變形協(xié)調(diào)能力以及地形適應能力。大型振動臺模型試驗結(jié)果和震后調(diào)查研究表明，在地震作用下，加筋土擋土墻整體結(jié)構(gòu)不會發(fā)生較大的破壞，但變形卻難以控制。

復合面板包裹式加筋土擋墻在安全性、耐久性以及變形控制方面具有明顯的優(yōu)勢。

復合面板包裹式加筋土擋墻采用分階段施工的方法，先進行加筋體施工，待加筋體變形觀測穩(wěn)定后，再進行面板施工，從而顯著減小擋墻的工后變形和限制加筋體的局部變形，充分發(fā)揮剛—柔性墻面的優(yōu)勢。復合面板與包裹體通過預埋鋼筋連接錨桿、鋼筋網(wǎng)、現(xiàn)澆混凝土構(gòu)成整體。預制塊可以直接作為混凝土澆筑時的模具，避免支模工序，提高施工效率。預制塊拼接后形成的面板可作為裸露的土工格柵的保護層。

三、施工質(zhì)量控制

施工質(zhì)量是影響加筋土擋墻工作性能的重要因素。實驗表明：筋材的布設、填料的性質(zhì)、包裹體的質(zhì)量、連接件、面板對擋墻的工作性能影響顯著。因此需要在施工過程進行嚴格的施工質(zhì)量控制。

（1）土工格柵質(zhì)量控制。采用120KN 高密度聚乙烯單向土工格柵，土工格柵在橫斷面方向應整幅鋪設，每隔1.5-2m 用U 型釘固定。上下層土工袋碼砌時，上下層土工格柵鋪設時均錯縫布置。

（2）包裹體質(zhì)量控制。土工袋采用裝袋機進行裝袋，裝袋質(zhì)量控制在55Kg 每袋。土工袋縫線及封口朝向包裹體內(nèi)側(cè)，并控制封口長度，袋裝砂卵石盡量均一，保證滲透系數(shù)大于10-3cm/s。碼砌時，每隔10m 設置坡度尺并掛線施工。土工袋按品字型錯開碼放，每堆碼一層，用小夯機夯實。土工袋夯實厚度控制在10cm 左右。土工袋外側(cè)設置一層復合土工膜，以防混凝土滲透。待土工袋砌筑3 層，土工格柵反包土工袋，回折長度2m。回折后用高密度聚氯乙烯土工棒連接，連接棒長1m。土工格柵回折穿好土工棒，用拉力計拉緊，并施加不小于1000N/m 的預張力。如圖3 所示，可有效減小填筑期反包體背部因碾壓而產(chǎn)生的側(cè)向位移。

圖3 土工格柵反包土工袋

（3）填料質(zhì)量控制。機械鋪攤時，攤土機攤鋪面板的距離不小于1m。并設不小于4%的橫坡。距面板1m 的部分嚴禁大型機械行走，采用人工鋪攤。每填筑一層填料，經(jīng)過整平后及時進行碾壓。碾壓完成并檢測合格后，再進行下一道工序。

（4）預埋連接鋼筋質(zhì)量控制。預埋鍍鋅鋼筋前端伸出加筋體外，外露長度保持一致，鋼筋末端焊接水平向的鍍鋅角鋼，起到連接面板與加筋體的作用。預埋鋼筋與角鋼采用雙面焊接連接并用土工布包裹，防止鍍鋅層破壞。

（5）面板施工質(zhì)量控制。預制板既作為面板的組成部分，又兼作現(xiàn)澆混凝土的模板。預制板規(guī)格尺寸、預留孔洞、預留件、主筋保護層厚度等應滿足精度要求，不應有質(zhì)量、外觀等缺陷。安裝預制板時使用吊機配合人工逐層安裝，在安裝好的預埋面板上表面粘貼5cm 海綿條，防止預制板縫隙漏漿。每安裝 2 層預制板，用混凝土泵車向預制板與包裹體之間的預留空隙澆筑C35 混凝土，用振搗棒振搗密實并及時養(yǎng)護。

四、與傳統(tǒng)重力式擋土墻對比分析

（1）節(jié)約用地。加筋土擋土墻充分利用材料性能，以及土與拉筋的共同作用，因而使擋土墻結(jié)構(gòu)形式式輕型化，其混凝土體積相當于重力式擋土墻的3%～5%。與普通的邊坡路基相比，6m 高的加筋土擋墻每公里可以節(jié)省占地18000m3，節(jié)約土石方填筑量60000m3。

（2）造型美觀。加筋土擋墻的面板類型可根據(jù)需要，拼裝完成后造型美觀，適合于城市道路的支擋工程。

（3）工程造價低。加筋土擋土墻面板薄，基礎(chǔ)尺寸小。構(gòu)件預制化、工廠化生產(chǎn)，不僅保證質(zhì)量，而且降低了原材料消耗。當擋土墻高度超過5m 時，較重力式擋土墻可降低造價20%～60%，且擋土墻高度越高經(jīng)濟效益越佳。6m 高的加筋土擋土墻較常規(guī)的重力式擋土墻，可節(jié)省造價40%～50%。

（4）抗震性能好。加筋土擋土墻復合結(jié)構(gòu)具有較好的整體性，因此在地震波作用下，較其他類型的擋土結(jié)構(gòu)具有較強的穩(wěn)定性，抗震性能良好。

（5）可在軟地基上應用。在軟地基上，基于填土與拉筋之間的摩擦力、加筋體錨固區(qū)的嵌鎖與咬合作用，可結(jié)合傳統(tǒng)方法提高地基的承載力和剛度。

五、工程應用

成昆鐵路峨眉至米易段EMZQ-12 標段新型加筋土擋墻工程位于四川省西昌市境內(nèi)，線路里程范圍DK443+744.65-DK444+01

4.56,全長269.1m，全段擋墻高度6.5m,坡率 1:0.05。工程地處安寧河谷平原地震帶，地勢平坦，降水充沛，地震動峰值加速度0.3g，地基表層分布2.0～3.5m 軟土，基底 2m 換填圓礫石。

本工點共采用了四結(jié)構(gòu)形式的加筋土擋墻，其中DK443+894.56-DK444+014.56 段“左右側(cè)”均設復合式整體剛性面板包裹式加筋土擋土墻，長120m。擋墻施工完成后，發(fā)生了兩次地震。

六、結(jié)語

通過對復合面板包裹式加筋土擋墻的結(jié)構(gòu)形式、設計原理、施工技術(shù)、質(zhì)量控制等多方面綜合分析，得到以下認識：

復合面板包裹式加筋土擋墻結(jié)構(gòu)型式簡單，施工操作方便，主要包括復合面板、預埋鋼筋件、鋼筋網(wǎng)、和墻后包裹體，各部件連接緊密，構(gòu)成整體，可有效抵抗墻后土體壓力。

復合面板整體剛度大，有利于控制路基的工后變形和加筋體的局部變形。土工格柵采用反包式鋪設，回折后用高密度聚氯乙烯土工棒連接并用U 型釘固定，有效減小填筑期返包體背部因碾壓而產(chǎn)生的側(cè)向位移。

土工格柵的變形主要在施工期間，采用分階段施工的方法，待加筋體變形穩(wěn)定后，再進行面板施工，有利于減小面板和加筋體之間的不均勻沉降而造成的墻面局部破壞，充分發(fā)揮了剛—柔性墻面的優(yōu)勢。

施工過程中，筋材的布設、填料的性質(zhì)、包裹體的質(zhì)量、連接件、面板對擋墻的工作性能影響顯著。應該注意施工工藝細節(jié)、嚴格把關(guān)質(zhì)量控制，在建設過程中不斷總結(jié)和積累經(jīng)驗。