公路與城市道路加筋擋土墻施工技術(shù)的探究

曾念貴

(福建建工集團(tuán)有限責(zé)任公司，福建 福州 350001)

隨著中國(guó)公路的不斷發(fā)展，對(duì)未來(lái)公路建設(shè)提出更高的要求，公路環(huán)保技術(shù)也得到了更多的發(fā)展和應(yīng)用。受地形、陡峭溝谷、地物等限制，且加筋擋土墻少占地、節(jié)約造價(jià)、外在美觀等特點(diǎn)，因此，在公路與城市道路中將較為廣泛應(yīng)用。加筋擋土墻是一種由拉筋、填土和混凝土基礎(chǔ)、預(yù)制塊鑲面等共同組成的用來(lái)承擔(dān)邊坡土體側(cè)壓力的加筋土結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行施工建設(shè)時(shí)，加筋擋土墻技術(shù)主要是通過(guò)在傳統(tǒng)擋土墻中插入拉筋的方式來(lái)增強(qiáng)墻體的支撐受力，憑借拉筋和土體之間存在的摩擦力來(lái)提高土體結(jié)構(gòu)的受力能力，進(jìn)而為道路的安全施工和運(yùn)行提供安全保障。

1 工程案例

以國(guó)道G355永泰葛嶺瀨下至溪尾段(公路兼城市道路)項(xiàng)目為例，K16+380～K16+500施工路段位于道路右側(cè)大樟溪河畔，地形陡峭，采用加筋擋土墻施工，全長(zhǎng)120m，加筋擋土墻面板采用混凝土預(yù)制件，其強(qiáng)度等級(jí)為C25，面板長(zhǎng)1000mm，面板寬500mm，板厚160mm，面板外行采用L形槽板，加筋擋土墻筋帶采用混凝土預(yù)制件，其強(qiáng)度等級(jí)為C20，帶寬160mm，帶厚80mm，筋帶結(jié)點(diǎn)的水平間距0.5m，垂直間距0.5m。

2 加筋擋土墻的基本原理與特點(diǎn)

2.1 基本原理

加筋擋土墻是一種由拉筋帶、填土和混凝土基礎(chǔ)及預(yù)制塊面板共同組成的復(fù)合體結(jié)構(gòu)。土體在自重或上部建筑物的共同作用下，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的沉降和變形，從而導(dǎo)致土體邊坡的失穩(wěn)，但是在土體中沿著垂直于應(yīng)變的方向加入具有一定的撓性的筋帶構(gòu)筑物，會(huì)明顯地改善土體的力學(xué)性質(zhì)，在土體變形過(guò)程中，壓縮的土體與筋帶構(gòu)筑物之間產(chǎn)生摩擦，限制土體的變形，并為拉筋帶提供拉力。由于自重和外力作用的原因，填土?xí)a(chǎn)生作用于擋土墻面板的側(cè)壓力，面板又會(huì)將側(cè)壓力傳遞給筋帶，筋帶受拉力的作用，會(huì)產(chǎn)生沿著面板運(yùn)動(dòng)方向的移動(dòng)趨勢(shì)，但是由于筋帶和土體之間的摩擦力存在，筋帶的運(yùn)動(dòng)會(huì)受到限制，進(jìn)而達(dá)到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的目的。所以只要抗拉筋帶具有足夠的強(qiáng)度和摩擦力，加筋擋土墻結(jié)構(gòu)就可以保持穩(wěn)定。

2.2 特點(diǎn)

加筋擋土墻主要憑借土體和筋帶之間產(chǎn)生的摩擦力來(lái)改善土體的受力和工程性能，能夠大幅度地提高土體的抗剪強(qiáng)度，進(jìn)而保證土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全。加筋擋土墻包括混凝土基礎(chǔ)、預(yù)制面板、拉筋和填料。拉筋依靠摩擦力和抗拉強(qiáng)度維持土體的穩(wěn)定，土體和拉筋之間的摩擦?xí)饾u形成咬合，使土體內(nèi)的垂直應(yīng)力和水平應(yīng)力擴(kuò)散在水平面上，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)提高土體抗剪強(qiáng)度的目的。和普通的污工擋土墻相比，加筋擋土墻制作簡(jiǎn)單，施工方便，并且具有較高的強(qiáng)度和較低的施工成本，因此，被廣泛地應(yīng)用到道路擋土墻施工項(xiàng)目中。

3 加筋擋土墻施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 施工放樣

在完成測(cè)量放樣之后，要進(jìn)行實(shí)地放樣。不精確的施工放樣會(huì)嚴(yán)重影響公路施工的質(zhì)量，所以，要十分重視施工放樣階段的工作，盡最大可能保證面板外觀質(zhì)量的一致性。在進(jìn)行曲線放樣時(shí)，樁位間距一般控制在5m內(nèi)，并將十字樁埋設(shè)在轉(zhuǎn)角的位置；在進(jìn)行直線放樣時(shí)，樁位之間的間距控制在10m～18m之間。所以，我們需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行全方位的了解，在施工前做好現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、搜集資料等工作，并結(jié)合工況條件選擇合適的施工方法和工藝，科學(xué)地部署施工計(jì)劃，合理地配備施工材料和施工機(jī)械。

3.2 地基開挖

在施工開挖過(guò)程中，一般采用機(jī)械開挖為主、人工開挖為輔的施工方式，嚴(yán)格按照施工要求進(jìn)行開挖，確保滿足工程施工的要求。在松軟底層施工的路段，一般采用跳槽法進(jìn)行開挖以防基坑上部出現(xiàn)土體失穩(wěn)，在基坑開挖深度滿足設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行基坑的平整工作，并將其夯實(shí)；需要置換坑底土地段時(shí)要先將置換土體挖除，將優(yōu)質(zhì)的透水性材料分層鋪設(shè)在基坑底部并進(jìn)行夯實(shí)。需要注意的是，換填后的寬度要比原基坑寬度大1m～1.5m。同時(shí)，在進(jìn)行基坑開挖時(shí)，要綜合考慮基坑邊坡的穩(wěn)定性，嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)要求進(jìn)行擋土墻的放坡。對(duì)于地下水位以下的基坑部分，基坑開挖施工后，要及時(shí)排出基坑中的水以防長(zhǎng)時(shí)間的浸泡造成基坑坍塌。在機(jī)械施工深度超過(guò)標(biāo)高30cm時(shí)，要立刻停止機(jī)械挖掘，進(jìn)行人工開挖以免擾動(dòng)原土體或出現(xiàn)超挖情況。基坑開挖深度滿足設(shè)計(jì)要求后，要及時(shí)開展基地的處理工作，以避免地基土因長(zhǎng)時(shí)間暴露而削弱土體的承載力，同時(shí)，要及時(shí)復(fù)核斷面的幾何尺寸，監(jiān)測(cè)地基承載力和基坑變形，滿足施工要求后再進(jìn)行后續(xù)的施工。

3.3 擋墻基礎(chǔ)施工

由于擋土墻的基礎(chǔ)對(duì)于墻體的穩(wěn)定性十分重要，在墻體的施工過(guò)程中，本項(xiàng)目主要采用C15石砼墊層，并在開挖好的基坑中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)澆筑，結(jié)合分段施工的施工方式，先將墊層清理干凈，并在每一段上進(jìn)行放線測(cè)量，利用C20混凝土條形基礎(chǔ)，保證基礎(chǔ)埋深不低于1.2m。考慮到基礎(chǔ)混凝土的質(zhì)量要求，該處施工選擇的是耐久性混凝土。完成混凝土基礎(chǔ)的澆筑工作后，要進(jìn)行基礎(chǔ)的強(qiáng)度檢測(cè)，強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行拆模和內(nèi)側(cè)回填，選用透水性好的砂礫土材料進(jìn)行回填，禁止摻雜膨脹土等材料，避免對(duì)加筋擋土墻造成不良影響。

3.4 面板的預(yù)制與安裝

預(yù)制面板時(shí)，由于過(guò)高的加筋擋土墻需要安裝一定數(shù)量的面板，因此，要花費(fèi)大量的時(shí)間用于預(yù)制面板的預(yù)制。預(yù)制面板需要注意以下幾點(diǎn)。

(1)結(jié)合施工工期、施工方法和面板數(shù)量等因素綜合考慮場(chǎng)地面積，考慮到面板數(shù)量較多的緣故，為了加快面板的生產(chǎn)效率，本項(xiàng)目采用易成型、易操作的模板。

(2)面板形狀是L形槽板，正面需要使用混凝土或硬化底膜。

(3)要將插進(jìn)孔設(shè)置在面板側(cè)壁的位置，并把定位銷設(shè)置在剛模板側(cè)壁。可以起到穿筋孔的作用，但是這樣也容易對(duì)邊角或者裂縫造成損壞，可以在混凝土中添加早強(qiáng)劑，提前拆模時(shí)間，或者在預(yù)留穿筋孔位置設(shè)置光圓鋼筋。

(4)定期檢查和維修面板鋼模和地板避免面板尺寸變形的問(wèn)題。

(5)對(duì)鋼筋保護(hù)層進(jìn)行檢查后再開展混凝土澆筑工作,澆筑完成達(dá)到規(guī)定養(yǎng)護(hù)時(shí)間后要及時(shí)養(yǎng)護(hù)。

面板預(yù)制后需進(jìn)行安裝，在面板的安裝過(guò)程中，首先，應(yīng)從伸縮縫往兩側(cè)開始安裝面板；其次，嚴(yán)格控制面板的安裝時(shí)間，混凝土強(qiáng)度超過(guò)80%才能安裝；再者，采用掛線方式進(jìn)行墻端和沉降縫的安裝，嚴(yán)格控制軸線偏差和水平線誤差，確保水平誤差控制在8mm范圍內(nèi)，軸線偏差控制在10mm范圍內(nèi)；最后，面板安裝完成后，要做好檢查和傾斜度核對(duì)工作。

3.5 筋帶鋪設(shè)

(1)該項(xiàng)目采用混凝土預(yù)制件作為加筋擋土墻的抗拉筋帶。該材料具有較高的抗滑性能，能夠充分發(fā)揮與土體之間的摩擦力，符合施工的實(shí)際需要。

(2)在進(jìn)行面板拉環(huán)的筋帶穿插工作時(shí)，要根據(jù)拉筋的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)完成，這樣可以有效地保證拉環(huán)測(cè)量長(zhǎng)度的一致性。在施工過(guò)程中，若出現(xiàn)填料不平的問(wèn)題，要在鋪設(shè)拉筋時(shí)避免拉筋太緊，否則，會(huì)造成拉筋受力不均勻。若拉筋過(guò)松，會(huì)導(dǎo)致后期墻體面板位移時(shí)，拉筋不能夠提供足夠的拉力，進(jìn)而可能導(dǎo)致墻體由于拉筋的拉力不足而失穩(wěn)，最好采用均衡自調(diào)式拉帶張緊器進(jìn)行拉直。拉筋的拉緊程度直接關(guān)系到填土碾壓后面板的豎直度和墻體的穩(wěn)定性。

(3)完成拉筋的穿孔工作后，可以先臨時(shí)固定筋帶，然后在壓實(shí)填料之后，再將筋帶在上方鋪設(shè)平整。

(4)筋帶鋪設(shè)前，需預(yù)先填一層厚度為20cm土，壓實(shí)反開挖槽后再鋪設(shè)筋帶；鋪設(shè)時(shí)面板和筋帶要保持垂直，筋帶之間不能出現(xiàn)重疊，鋪設(shè)完畢后再進(jìn)行填土作業(yè)。筋帶的鋪設(shè)如圖1所示。

圖1 筋帶的鋪設(shè)

3.6 填料施工

3.6.1 填料的選擇

加筋土路堤填料要選用水穩(wěn)定性好的透水性材料，保證填料中沒有腐植土、草皮、凍土和其他有機(jī)雜質(zhì)，本項(xiàng)目?jī)?yōu)先選用有一定級(jí)配、透水性較好的砂類土、碎(礫)石類土，以保證筋帶與填料之間能發(fā)揮較大的摩擦力，同時(shí)也可以避免土體膨脹導(dǎo)致的加筋擋土墻受擠壓現(xiàn)象。填料最大粒徑不得超過(guò)15cm。筋帶在向外傾斜1%的壓實(shí)平整填料上進(jìn)行鋪設(shè)，保證筋帶與面板相互垂直，防止筋帶間相互重疊，用自均衡自調(diào)式拉帶緊張器進(jìn)行拉直。

3.6.2 填方區(qū)上料

運(yùn)用挖掘機(jī)和裝載機(jī)進(jìn)行裝車，自卸式汽車運(yùn)輸?shù)教罘絽^(qū)。卸料由遠(yuǎn)及近進(jìn)行鋪填，邊卸邊平整，禁止機(jī)械、設(shè)備在未覆蓋的筋帶上行駛，卸料時(shí)，汽車和面板的距離保持在1.5m以上。

3.6.3 鋪設(shè)整平

用推土機(jī)進(jìn)行路基中部的平整，邊卸料邊攤鋪，隨后采用平地機(jī)進(jìn)行平整，距離面板1.5m范圍內(nèi)的土體采用人工攤鋪的方式進(jìn)行施工，避免機(jī)械對(duì)面板造成損壞。機(jī)械攤鋪時(shí)，推土機(jī)和平地機(jī)距離面板的施工間距不得小于1.5m，在進(jìn)行攤鋪時(shí)，在地面上設(shè)立標(biāo)桿和石灰線供駕駛員觀察施工。

3.6.4 填料壓實(shí)

每一層填料在經(jīng)過(guò)平地機(jī)整平后要及時(shí)進(jìn)行碾壓，在距離面板1m范圍外采用中振壓路機(jī)碾壓，1m范圍內(nèi)的區(qū)域采用靜振、微振及輔以1t內(nèi)小型夯機(jī)進(jìn)行壓實(shí)。

3.6.5 壓實(shí)度檢測(cè)

采用灌砂法進(jìn)行土體壓實(shí)度的檢測(cè)。不同區(qū)域的檢測(cè)頻率不同：距離面板1m范圍以外的土體，每500m2或50延米不得少于3個(gè)測(cè)點(diǎn)；1m范圍以內(nèi)，每100延米不得小于3個(gè)測(cè)點(diǎn)，若壓實(shí)區(qū)域小于上述規(guī)定，仍需取3個(gè)測(cè)點(diǎn)，且壓實(shí)度必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，才能進(jìn)行下道工序施工。

3.6.6 外觀檢測(cè)

墻面上出現(xiàn)的破壞主要有強(qiáng)頂及墻面開裂、面板沉降錯(cuò)動(dòng)、填土材料外溢、墻面傾斜等形式。其中，對(duì)加筋擋土墻影響較大的破壞是面板錯(cuò)動(dòng)沉降、墻面傾斜和填土材料外溢。外觀上，要求墻體面板無(wú)破損、板縫連接均勻，沉降縫上下貫通順直。在長(zhǎng)期的檢測(cè)工程中，要求垂直的墻體向外傾斜不超過(guò)墻體高度的0.5%且不超過(guò)5cm，向內(nèi)傾斜不超過(guò)墻體高度的1%且不超過(guò)10cm；用2m的直尺檢測(cè)墻面的平整度，每間隔20m測(cè)量3處的平整度，每處都要進(jìn)行豎直和墻長(zhǎng)兩個(gè)方向的測(cè)量；填土材料會(huì)因?yàn)槊姘宓腻e(cuò)動(dòng)沉降出現(xiàn)外溢，這會(huì)對(duì)擋土墻的安全性造成極大的影響。因此，只要存在大的錯(cuò)動(dòng)，加筋擋土墻面板就要進(jìn)行重新安裝。

3.6.7 加筋材料質(zhì)量及鋪設(shè)檢測(cè)

按規(guī)定的頻率對(duì)加筋材料抽檢檢測(cè)其物理、力學(xué)性能，出具正規(guī)的檢測(cè)報(bào)告。加筋材料鋪設(shè)時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)建立完整有效的質(zhì)檢體系，質(zhì)量檢查的內(nèi)容包括筋帶鋪設(shè)的長(zhǎng)度、寬度(或根數(shù))、均勻程度、平展度、連接方式、與面板連接處的松緊情況等。

4 結(jié) 論

相比普通的邊坡施工技術(shù)，加筋擋土墻能有效地降低施工時(shí)間和成本，提高了生態(tài)環(huán)境保護(hù)。加筋擋土墻越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于工程界的各個(gè)領(lǐng)域。合理的施工方法是保證結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定和耐久性的重要前提。好的填料能夠增加拉筋摩擦力和抗拉強(qiáng)度，筋帶的松緊度與碾壓的控制直接關(guān)系到面板的豎直度及墻體的穩(wěn)定性。