土工格栅加筋挡土墙在公路高填路基施工中应用

张雄斌

摘 要：格栅加筋挡土墙是土工格栅工程应用中的一种新型支挡结构，于支挡结构而言，其设计计算、施工技术对其安全性极为重要。为此，本文结合具体公路工程案例，通过分析研究，拟选用加筋挡土墙施工方案，并对其施工工艺进行了探讨。

关键词：土工格栅加筋挡土墙；公路工程；高填路基

中图分类号：U417.11 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）16-0095-02

在我国土工合成材料应用较晚，但发展迅速。上世纪80年代早期，在土木建设加筋土工程中开始使用土工合成材料，如京津塘高速公路应用塑料排水带、无纺针刺土工织物等。随着科学技术的不断发展，土工合成材料种类越来越多，质量水平也逐步提升。土工格栅加筋挡土墙作为一种新型支挡结构，其不仅便于施工安装，且能够降低成本、减短工期，保证工程质量，目前在公路工程施工中得到了广泛应用。

1 工程概况

某公路工程总长度为13.76km，经钻孔勘查可见，沿路多为出露坡残积硬塑粘土，且有粉质粘土少量分布，并未见软弱层出现于下覆部位，基岩砂板岩位于10m以下埋深位置，220kpa为其地基承载力特征值。

因本工程为高填方段，11.3m为填方最大高度，同时因征地范围等因素制约，未见放坡空间，存在诸多问题，如地基承载力不足、沉降严重等。此时如选取桩板墙等刚性支护挡墙用于施工，则会因其具有较大墙身尺寸，加大对地基承载力的需求，此时必须特别处理地基，但因大面积基础换填施工难度大，进而导致施工困难重重。基于施工现场条件的综合考虑，决定选用柔性支护结构，即土工格栅加筋挡土墙，该支挡结构，不仅占地面积小，还具备极强的地基变形适应能力，且便于施工。相比刚性支护挡墙，其更具经济性。

2 土工格栅加筋挡土墙的特点

作为一种柔性支护结构，土工格栅加筋挡土墙，具有良好的力学性能，如抗拉强度及韧性俱佳。在土体内埋设该材料，可实现土体应力扩散，加大土体模量，进行拉应力传递，同时还能对土体侧向位移起到制约作用，是主体整体受力条件得以改善的重要措施。在具体应用中，此类支护结构，还能增强土体和材料间的摩阻力，对地基稳定性及承载力提升极为关键。在工程建设中，尤其是高填路基、软土地基等施工中此类挡土墙具有广泛适应性及良好应用效果，其特点如下：

（1）可事先预制加筋土构成的墙面板与拉筋，随后通过设备或人工方式，在施工现场分层填筑即可。该配装方式，更便捷，且能节约人力、减短工期。（2）作为柔性结构物，加筋土在地基轻微变形条件下更具适应性。如修筑于软基之上，在填筑时因拉筋作用可一层一层完成埋设施工，同时由于填土等因素可产生地基变形问题，相比其他结构物，加筋土挡土墙更具良好稳定性，便于地基处理。（3）相比刚性支护结构，该支护结构占地面积小，造型美观。可垂直砌筑墙面板，减少占地面积。同时可按照施工现场环境条件及施工要求，设计墙面板形状，并进行挡土墙整体布局。（4）相比钢筋混凝土挡土墙，加筋土挡土墙成本更低，一般可减少50%。相比石砌重力式挡土墙，也可减少20%左右。同时伴随墙高的不断增多，其成本节约程度就愈加明显，由此可见，土工格栅加筋挡土墙经济性良好。

3 施工方案及设计计算分析

3.1 施工方案

通過对比分析，该高填路基施工，拟选用模块式土工格栅加筋挡土墙施工。本工程以TensarB/D型单向土工格栅作为筋材，布设为对拉式，属于轴对称结构，根据施工情况，无需对结构偏心问题加以考虑，可认为挡土墙基底应力分布均匀，进而实现基底压应力的有效降低，同时仅需处理局部挡墙段地基。按照坦萨力学稳定层结构，设置基础结构，换言之，就是做好一定深度碎石换填施工，随后将TensarSSB双向格栅铺设到基础，进而形成良好的力学稳定层，这样不仅能够达到地基承载力提升的目的，还能对地基不均匀沉降问题加以控制，符合施工要求。

3.2 设计计算

在土工格栅加筋挡土墙结构设计与计算中，基于大量经验分析，决定选用DIBt法进行分析。在该路段内5.5m为其路面宽度，252m为加筋挡土墙路段长度，如以12.7m作为墙高最大值，其设计计算具体参数如表1所示。

因本工程选用TensarB/D型单向土工格栅作为筋材，27.1KN/m、55.8KN/m均为其长期蠕变断裂强度，根据蠕变断裂强度，在对各类折减系数综合考虑的基础上，可获取强度设计值，根据本工程实际情况，需考虑的折减系数如表2所示。

在计算加筋土结构稳定性时，可分为内外部进行计算。外部稳定计算结果如下：

第一，基底抗滑移安全系数为3.13，相比标准值1.5，该值满足其设计标准值要求；第二，0.247m为合力偏心矩，处于加筋体底边中部1/3段内；第三，2.36为地基承载力安全系数，相比标准值2.0，该值满足其设计标准值要求；第四，选取Bishop法分析整体稳定性，通过计算可得1.45为最小安全系数。

内部稳定计算结果显示，格栅抗拉、抗拔性能都与相关规范规定相符。

4 公路高填路基土工格栅加筋挡土墙施工流程

4.1 基底施工

施工前期，应清理及整平基底位置，根据设计图纸及要求做好基础换填工作，且将TensarSSB双向格栅铺设到基础位置。施工过程中，需将填土倒卸于施工面，严禁直接倒卸到双向格栅位置。随后通过挖掘机或推土机等设备，均匀摊开土体，该环节应避免土工格栅位移，或出现褶皱等问题，同时避免格栅被破坏。填土施工前，在格栅上严禁任何机械设备在其上碾压。

4.2 基础处理

为确保砌筑模块施工质量，应设置800×500mm现浇混凝土条形基础。保证准确放出条形基础与预留槽施工部位，且严格按照模块长度的模数确定加筋模块挡土墙的条形基础长度，与两个模块高度相比，相近条形基础台阶高度应为其整数倍，且在同一层面设置格栅。

4.3 砌筑模块

4.3.1 填土及碾压

根据施工线、高程等，准确地进行低模块层砌筑。填土施工时，所选用的机械设备以斗式挖掘机或带铲斗推土机等为主。在施工过程中为防止损害格栅，应保证机械履带和格栅相隔一定距离，一般为15cm以上厚度的填土层。在与墙面相近1m范围内，填土压实可选用1t以内的小型压实机施工。碾压施工时，其分层厚度、碾压遍数应符合压实机械、填料性质要求。初压时，需轻压，以筋带“中部-尾部-面板”的顺序进行碾压，轻压1遍之后，即可进行全面碾压施工。要求在最佳含水率2%允许范围内合理控制碾压含水率，且根据设计要求严格控制压实度。

4.3.2 裁剪格栅

根据设计要求，裁剪格栅。施工过程中，顺着格栅横向，格栅一端应保留整排格栅纵向肋条，长度为50～60mm，无需顺着格栅横档将肋条都裁剪掉。在模块顶部如存有残渣，则应及时去除。并在模块凹槽位置准确放置格栅端，通过连接件将格栅横档套牢，确保所有格栅网孔都被模制连接件覆盖，要求在模块凹槽内准确定位所有连接件，朝外放置被裁剪过的格栅肋条一端。

4.3.3 砌筑及张拉施工

重复上述工序，直至完成该模块层砌筑工作，顺着挡土墙纵向，挡土墙面位置邻近格栅互相对接。扫去残渣，在进行下道模块层施工。模块施工时，需顺砌砌合，该过程中模块下榫应与其下模块凹槽前槽面垂直且密切贴合。向后拉紧格栅，保证格栅连接件与模块后槽面贴紧。加筋格栅自由端可通过张拉梁钩牢，随后施加张拉力，保证格栅紧绷。此时应将一层填土铺筑于格栅上，避免张拉力释放之后，格栅出现回缩现象。待张拉力释放之后，需及时将张拉梁去除。

模块最少应砌筑2道以上，应和砌筑后的模块具有良好平顺性。重复上述施工工序，直到满足高度要求。随后选用砂浆砌筑顶层模块和下层模块，要求将砂浆均匀涂抹到下层模块凹槽内，随后进行上层模块铺筑，并紧压。

如挡土墙结构形状为曲线形或存有弯角的情况下，可按照设计要求，进行模块切割，保证其满足施工要求。同时按照曲线半径实际情况，适当裁剪格栅，保证能够在凹槽内准确放置连接件和格栅。挡土墙需施工至顶端位置，随后进行混凝土压顶。

4.3.4 包裹式加筋边坡施工

完成顶层模块施工后，即可进行包裹式加筋边坡施工。可按照上述填土施工、格栅铺设施工工序进行包裹式加筋边坡施工。但在与坡面相近部位，碾压时需选用轻型压路机，且保证坡面平整。通过连接棒紧密连接反包格栅和其上一层主加筋格栅，确保填土所供给的约束力充足，以此实现格栅永久性锚固。

5 结语

综上所述，在社会经济高速发展的今天，作为我国国民经济发展的主要基础设施，公路工程建设事业在国民经济增长中发挥着至关重要的作用。随着科学技术的不断进步，大量新技术、新工艺、新设备被用于公路工程建设，进而对公路施工质量提出了更高的要求。高填路基是公路建设发展的主要形式之一，其质量不仅与路基使用性能息息相关，还直接关系着公路工程的使用寿命。为此，必须重视高填路基施工工艺的选择。作为现代化公路建设的一种新型支护结构，土工格栅加筋挡土墙技术的应用，可有效改善土体性能，实现土体加固。为此，在具体应用中，必须全面考虑施工现场的实际情况，充分了解土工格栅加筋挡土墙的特点，及时掌握施工动向，只有这样才能保证选用的施工方案具有可行性，才能保证设计计算数据的准确性，才能进一步规范施工流程，提高工程施工質量，满足施工要求。

参考文献

[1]刘泽，史克友，雷勇.重复荷载作用下土工格栅包生态袋加筋土挡墙动力特性试验研究[J].振动与冲击，2015，（09）：88-94.

[2肖成志，杨亚欣，杨爱克，吉立朋.静载作用下土工格栅加筋防护埋地管道力学性能实验研究[J].岩石力学与工程学报，2015，（09）：1928-1937.

[3]冯德銮，房营光.土体介质直剪力学特性颗粒尺度效应的理论与试验研究[J].岩石力学与工程学报，2015，（S2）：4307-4319.

[4]杨广庆，吕鹏，张保俭，周乔勇.整体面板式土工格栅加筋土挡墙现场试验研究[J].岩石力学与工程学报，2007，（10）：2077-2083.

[5]高晶晶.公路路堤施工中土工格栅加筋挡土墙技术的应用[A].决策论坛——科学制定有效决策理论学术研讨会论文集（上）[C]，2015.

[6]段全英.小议土工格栅加筋挡土墙技术在公路路堤施工中的应用[J].江西建材，2015，（17）：132.

[7]林洋，张栋.公路路堤施工中土工格栅加筋挡土墙技术的应用解析[J].山东工业技术，2016，（08）：102.