格栅式加筋土挡墙在贵州某河滨大道中的应用

2022-09-14杨兴之

建材与装饰 2022年27期

杨兴之

（贵州省建筑设计研究院有限责任公司，贵州贵阳 550081）

0 引言

我国现代加筋土挡墙技术在工程建设领域的应用起于20世纪70年代末，传统的加筋土挡墙的加筋主要为条形筋带，近年来随着筋带材料制造技术的不断发展，筋带材料由传统的条形筋带逐渐发展为格栅式筋带，并且在格栅式筋带里加入高强度钢丝，形成整体钢塑土工格栅，整体钢塑土工格栅式加筋土挡墙就应运而生。

近年来，贵州省内铁路、公路路基应用格栅式加筋土挡墙技术的工程案例相对较少，应用于市政道路路基的工程案例更是少有报道。贵州山区城市较多，修建道路时，高填深挖路段较为常见，能在城市道路建设中充分运用格栅式加筋土挡墙技术，能有效减少工程材料需求，降低工程建设成本，具有较好的推广价值[1-2]。

1 工程概况

贵州某河滨大道位于仁怀市境内，全长1.679km，道路左侧紧临赤水河，地形为河谷地貌，左低右高。K0+594—K1+679段较为平坦，路基以较高的填方为主，该路段上覆第四系地层，除在K0+700—K0+820段上覆10～13m人工弃土层外，其余地段为流砂层或卵石层，厚度6.8～11.6m，下伏基岩上部为0～7m厚强风化砂岩，再下为中风化砂岩。该道路在K0+700—K1+401段采用格栅式加筋土挡土墙设计方案（图1）。

图1 河滨大道格栅式加筋土挡墙

2 设计方案

2.1 格栅式加筋土挡墙整体设计参数

格栅加筋土挡墙总长为701m，沿道路路线方向每30m一段，每段间设置沉降缝。根据挡墙不同高度，对路基加筋土竖向分区，不同墙高对应不同分区内格栅筋带的长度关系如表1所示，挡墙典型横断面如图2所示。

表1 双向整体钢塑土工格栅长度与墙高的关系

图2 格栅式加筋土挡墙典型横断面

2.2 设计验算

2.2.1 计算参数

（1）填料物理参数：根据勘察资料及参考规范取值，填土参数如表2所示。

表2 填土物理参数

（2）加筋材料参数：加筋材料采用双向整体钢塑土工格栅，规格及技术指标如表3所示。

表3 双向整体钢塑土工格栅规格及技术参数

单根条带宽纵横向均为17mm，单根条带厚2.0mm。计算时，拉筋宽度按照每米范围内8条筋带计算，即拉筋宽度为8×0.017m=0.136m。

2.2.2 稳定性验算

挡墙验算高度范围为0.4~10m。

（1）内部稳定性验算。

筋带截面抗拉强度验算：拉力最大设计值f=39.759kN＜40kN，满足材料指标要求。

全墙抗拔稳定性检算：全墙抗拔稳定系数Kb=2.807＞2，满足规范要求。

（2）外部稳定性验算。

抗滑稳定验算：抗滑稳定系数KC=1.656＞1.3，满足规范要求。

抗倾覆稳定验算：抗倾覆稳定系数K0=1.862＞1.5，满足规范要求[3-4]。

2.3 填料要求

就地选取符合要求的填料：需使用透水性能良好的砂质土、碎石土、砾石土等材料，淤泥质土、腐质土禁止作为填料；当填料使用黏性土时，应对其进行改良处理，在施工过程中需严格控制最佳含水量；填料不得含有生活垃圾和有机料；填料最大粒径不得超过分层压实厚度的2/3，且最大粒径不得超过15cm。在土工格栅筋带的表层不得铺设有棱角的石料，防止割伤土工格栅筋带。加筋体以外的墙背回填料采用就近选用填料。

2.4 地基处理

面板下基础采用地梁扩大基础，面板放置地梁上，地梁采用1.2m×1.0m钢筋混凝土现浇。在地梁外侧设置脚趾防止面板滑动，面板采用C20混凝土预制面板。加筋体地基应清除原表层松散覆土至稳定地基，并采用填隙碎石换填至地梁顶标高。为保证加筋土挡墙地基的强度及透水性，应清除原表层松散浮土至稳定地基，并采用填隙碎石换填至地梁顶标高，按要求碾压密实。

2.5 格栅式加筋土挡墙构造

格栅式加筋土挡墙沿道路路线方向每30m一段，每段挡墙间设沉降缝，沉降缝沿整个墙面保持通缝，缝宽度为2～3cm。沉降缝内填塞沥青麻絮，填塞深度不小于150mm。缝后做法与泄水孔相同。格栅式加筋土挡墙面板采用L型预制C20混凝土面板，面板顶部采用帽梁压顶，帽梁采用现浇C20混凝土。道路需设置栏杆的路段，在帽梁相应位置预留栏杆柱基础预埋件。

2.6 格栅式加筋土挡墙排水设施

加筋土挡墙地基基础排水：格栅式加筋土挡墙地基需采用透水性能良好的填料填筑，保证加筋土路基处于干燥状态。同时在挡墙面板地梁基础上预留PVC排水管，排水管间距为3～5m，管径为10cm，保证渗入路基底部的水能横向排出。若加筋体地基有地下水渗入时，应设置碎石盲沟，将地下水引出加筋土挡墙。

加筋土挡墙面板排水：每层面板每3～4m间距设置一到排水缝，排水缝采用面板与面板之间干砌竖缝来实现，上下层排水缝呈梅花状交替错位布置。为防止面板排水缝内侧填土被水从刷带走，排水缝内侧设置土工布过滤，土工布规格为200g/m2。

2.7 防冲刷设计

河滨大道左侧紧临赤水河，百年洪水位为390.3m，常水位为383.5m。常水位线下冲刷为2.5m。为防止河水对河滨大道的冲刷，加筋土挡墙基础下部设置石笼和雷诺护垫，石笼尺寸为1m×1m×2m，雷诺护厚度为0.3m，保证边岸的抗冲刷稳定性。雷诺护垫应高于面板地梁顶标高，并采用片石石笼码砌对护垫进行压脚，底层石笼应放置于冲刷线以下，护垫锚固钢筋需进行防腐处理，自然坡度小于20°时，锚固钢筋间距按5×5m交错布置，自然坡度大于20°时，锚固钢筋间距按3×3m交错布置。

3 施工工艺

3.1 土工格栅材料要求

严格按设计要求，采购相应技术参数的双向整体钢塑土工格栅，土工格栅材料需提供出厂合格证书或试验检测报告，材料所有技术指标均满足设计要求后方能用于施工。

3.2 基础开挖和处理

根据挡墙加筋体与地梁设计标高，对基础进行开挖，开挖到达设计标高后，对地基进行压实整平，并检测承载力是否满足设计要求，若不满足则需进一步对地基做加强处理，地基承载力达到设计值后再进行下一道工序。加筋体填筑区域内边坡开挖时，需开挖成台阶状，使新填土与原边坡不行成明显的界面，防止填土的不均匀沉降或滑移[5]。

3.3 加筋土挡墙面板预制安装

面板预制：面板砌块采用预制，面板砌块形状采用L型，强度等级采用C20混凝土。预制面板砌块采用钢模制作，以保证面板表面平整密实，轮廓清晰，线条顺直，预制砌块不得有蜂窝、麻面、翘曲、掉角、啃边等缺陷。预制混凝土砌块严格按设计与施工技术规范进行养护。

面板堆放与运输：预制面板砌块到达养护期后，对其进行脱模，脱模后进行堆码，堆放高度不宜过高，防止对面板砌块造成损坏，砌块间宜用方木衬垫，运输过程中应轻搬轻放。

面板安装：先对地梁基础进行水平测量，若局部地梁不平整，需在地梁基础上采用M7.5水泥砂浆进行整平后方能开始安装面板砌块。面板砌块采用M7.5水泥砂浆进行砌筑，面板砌块外侧采用勾缝处理，水平缝及竖缝内侧一般情况下可不作处理。

面板安装控制指标：每层面板砌块水平安装误差不超1mm，轴线安装误差每10m不超1mm，安砌缝宜小于1mm。每安装完成一层面板砌块后需对标高与轴线进行测量，误差控制在指标范围内方能安装下一层。

3.4 整体钢塑土工格栅的铺设

钢塑土工格栅下料：根据每一层格栅设计长度，同时考虑格栅筋带在面板砌块处的折叠长度，对格栅施工下料长度进行计算，一般情况下应保证比格栅设计长度长1m的富余。

钢塑土工格栅与面板的连接：将钢塑格栅的一端从面板预留企口中穿过，折回对齐，然后安装上层面板，最后用钢筋插销连接上下层面板。

钢塑土工格栅铺设：土工格栅铺设前需保证地基平整，土工格栅铺设时要求格栅摊铺平整、不得折曲，每幅土工格栅应有0.2m的搭接长度。转角处土工格栅铺设时应先铺设一侧，另一侧重叠部分先人工铺设一层约50mm的厚砂土，防止两侧格栅相互接触。

钢塑土工格栅固定：为防止机械设备在回填摊铺与碾压时对土工格栅的扰动或破坏，在土工格栅铺设时采用U形钉对其进行固定。

3.5 加筋土填料摊铺及压实

填料摊铺：填料运输车辆、推土机作业范围，距离面板需大于1.5m；在距离面板1.5m内摊铺，采用人工和小型机械进行摊铺作业，保证面板安全稳定。车辆不得直接碾压钢塑土工格栅。每层摊铺面设置2%的排水横坡，保证加筋体内渗水能及时排出面板外。

填料压实：推土机对填料摊铺整平后，压路机开始碾压，碾压顺序为先碾压土工格栅中部，再碾压土工格栅尾部，最后采用人工和小型机械碾压面板1.5m范围部位。靠近面板1.5m范围内的填料压实，采用小型机械由面板后轻压至道路中心，避免对面板的扰动。

4 工程效果

格栅式加筋土挡墙在该河滨大道道路工程中的应用，缩短了工期，消纳了周围其他项目的大量弃方，节约了弃渣场土地资源。在工程经济方面，原路基支挡设计方案采用桩基托梁衡重式路肩挡土墙，后采用本文的格栅式加筋土挡墙方案，节约投资约3000万元，经济效益显著。同时，该格栅式加筋土挡墙建设之初已经受了赤水河百年一遇洪水的考验，结构运行安全，达到了工程预期效果。