公路路基挡土墙设计及施工方法

王珍华

（龙岩靖永高速公路有限公司，福建龙岩 361000）

1 工程概况

福建某高速公路连接线全长15.1km，设计标准为二级公路，路基宽度为10.5m，路线设计速度为40km/h，汽车公路荷载为公路-Ⅱ级。该公路工程路线附近鹅卵石资源较为丰富，且路基一侧为江流，一侧为陡峭山体，岩体土层多为泥质砂岩、石英砂岩、含砾砂岩；路线设计弯道较多，周围岩层结构并不稳定，极容易出现塌方滑坡等安全事故。该公路沿线降雨量多，山体水流经常穿过公路结构流入一侧江流，公路路基防护工程是确保该公路通车安全的关键性施工内容。考虑到公路路基工程需要具备固结排水、抗冲刷能力，能够对当地的鹅卵石资源进行充分利用，构建一条生态示范性高速公路，项目拟采取格宾网挡土墙进行路基防护处理。其中，格宾网挡土墙设计量为0.8 万m³，格网面积为2万m2，路基防护工程施工周期为2020年1月至2021年8月，格宾网挡土墙结构断面如图1所示。

图1 结构断面形式（单位：m）

2 挡土墙结构设计

2.1 构造形式

公路路基边坡坡度大于1∶1.5，边坡稳定性较差时则需要采取格宾网挡土墙，该挡土墙可以分为以下几种典型构造：台阶式挡土墙、墙背直立式挡土墙、墙前直立式挡土墙及宝塔式挡土墙，主要适应于软弱地基、一般地基和浸水地基的路堤、路肩和路堑的防护，且墙高一般控制在6m 以下。在一些地形地质条件较为复杂的路段，格宾网挡土墙的墙背处可以进行加强垛的设置，促使墙背土体和挡土墙之间达到更为紧密的状态，也可以充作集排水结构[1]。

2.2 边界处理

（1）格宾网挡土墙需要布设在承载强度较高的地基上，如果局部出现河床起伏程度较大、冲刷程度难以有效预测等情况时，则需要布置长度大于1.5 倍预测冲刷深度的网垫护坦结构。当挡墙高度超过4～6m 时，需要构建0.5～1m高的网箱作为基础结构。

（2）水面以下等位置施工挡土墙时，可以采取网袋、抛石作为平台，并且布设网垫护坦，在此之上开展格宾网结构施工。其中抛石材料需要选取级配良好、粒径较大的砾石，以便避免基础被细砂掏空。

（3）格宾网挡土墙应用中，主要会在墙身内部出现较大变形，为此，设计过程中需要对墙身进行适当倾斜，并且在放置上层网箱时，墙面往内侧错台4～8cm，提升其抗变形水平。格宾网挡土墙基础埋深需要满足以下要求：①地基冻结深度小于0.8m 时，基础底部需要保持在冻结线以下0.3m，冲刷深度的计算需要依据设计路基洪水频率进行，基础底部需要位于冲刷线以下1.5m 处；②挡土墙布置在路堑路段时，基础顶部要小于边沟底部1m；③布置在风化程度较高的岩层及一般土地基上时，基底埋深要大于1.5m。

（4）格宾网挡土墙回填材料应选取渗透性较好且能够自由排水的材料；挡墙结构滤层需要选取土工织物，并且布置在土、网箱的界面，土工织物需要保持平顺，沿着水流向进行布置，土工织物、填料之间要牢固紧密，其搭接宽度需要控制在20～40cm，也可以选取10～20cm 厚度的砾石层作为结构滤层；挡墙填石则要具备良好的坚固性及级配，空隙率小于20%，密度大于3t/m3，如果密度偏小，则要及时进行填料的风化稳定性试验；填石粒径需要控制在1.5～2.5 倍网目净中距[1]。

2.3 土压力、稳定性计算

当格宾网挡土墙的土工试验缺少准确数据时，则可以参照路基设计规范选取合理摩擦角；加筋挡墙结构的整体受力类似于重力挡土墙，其计算抗倾覆、抗滑移、基底稳定性、墙身局部破坏等过程可以依照重力挡土墙进行。

3 挡土墙施工

3.1 材料选择

格宾网挡土墙施工材料选取需要符合以下要求：①格宾网网垫、网箱材料需要严格依据设计规格尺寸进行订购；②格宾网钢丝经机械编织成型，依据外镀防腐层的不同，可以将其进行以下分类：镀锌铝合金钢丝、镀锌钢丝、聚合物加镀锌钢丝、聚合物加镀锌铝合金钢丝、镀铝钢丝；③格宾网规格主要依据网孔尺寸进行不同分类，常见的有网孔尺寸80mm×100mm，100mm×120mm，130mm×150mm。网垫、网箱、网片的外形及尺寸允许偏差需要满足相关技术规范要求，网孔D、X 偏差需要控制在-4%～+16%。网片允许偏差如表1所示，网箱、网垫组合体的尺寸可以依据工程特点进行定制加工，其尺寸允许偏差如表2所示[1]。

表1 网片尺寸及偏差控制

表2 网箱、网垫组合尺寸允许偏差控制

3.2 施工控制

3.2.1 组装格宾网箱

网箱和间隔网之间呈垂直相交，进行相互绑扎后形成整体网箱组。绑扎材料一般需要和网线保持一致，采取同类型及规格的钢丝。不同位置的绑扎统一采取双股线绞紧。网箱组网片绑扎道数需要满足以下要求：①网身及间隔网四角处需要绑扎一处；②网身、间隔网交接位置每间距30cm 绑扎一处；③网身、间隔网边线、相邻端需要联结组合钢线，主要表现为螺旋状穿孔铰接，即绑扎、孔绕、圈接流程，如图2（a）所示。网箱组间的绑扎连接需要满足以下要求：①网箱组相邻四角进行绑扎；②网箱组相邻折线、框线需要间隔30cm 绑扎一处；③网箱组网片结合位置处则需要每m2绑扎3处；④相邻边框线进行绑扎时，则需要将下部的网箱一起绑扎，形成整体化；⑤网片裸露处，则需要在网箱内进行1/3 高度填石后进行水平拉线的布设，并且呈内向八字形固定拉紧，如图2（b）所示[2]。

图2 网箱组装

3.2.2 填充料施工

网箱内填料的质量规格需要满足设计标准要求；箱格内部投料需要符合同时同层均匀化、阶梯前进的原则，如图3 所示。投料阶梯高度需要控制在1/3 网箱高度之内，投料阶段需要避免出现单个网箱投料满足后，再后续砌筑另外箱体。填料施工则主要采取人工形式进行笼箱填筑，且填料填筑不得采取冲砸、抛填等操作，应保持填筑均匀化，避免箱钢丝镀层出现投料过程中的破坏，弱化其防腐水平，填料砌筑中一层的填料厚度控制在300mm 以内，1m 高度的网箱一般采取填料层数为4层。网箱顶部石料填充时则需要适当高出网箱，石料需要保持密实状态，在一些空隙较大位置处则采取小碎石填充。石料填充容重一般大于1.8t/m3，石料裸露处，表面需要采取机械设备或人工整平，填料之间需要搭接处理，且对于挡土墙外露面需要进行垂直度校核[2]。

图3 网箱填料

3.2.3 网箱封盖施工

网箱封盖需要在箱顶部石料平整化的基础上开展；封盖需要先进行端部相邻节点的夹子固定，继而进行绑扎，如图4所示。网箱边框和封盖的相交处，需要每隔30cm 进行一处绑扎。上一层网箱的叠砌需要在下一层填料和网箱保持高度一致，且上一层网箱施工完成之后才能够开展。

图4 绑扎箱盖

3.3.4 箱体植被施工

箱体植被施工则需要严格结合路段自然生态、气候环境、人文环境选取草灌木品种。在网箱封盖之后，石料空隙处需要充满有机质土壤，网箱顶部需要施工10cm 左右高度的土壤。植被需要根据其生长周期和特性进行后续的养护管理。

3.3.5 网箱的装配及施工步骤

（1）网箱单元装配中需要将隔片、网片、端网片进行垂直立起，构建成开放型盒状结构，如图5 所示，并且连接网箱端网片、前后网片、中间隔片。中间隔片、端网片顶部存在露出两侧距离达到10cm 的钢丝，隔片和端网片立起之后，需要将扎丝绑扎在底部和顶部的边丝上，进行系扣的隔片、网箱连接，其中系扣间距控制在15cm 以内。扎丝绑扎需要按照以下流程开展：①获取长度足够的钢丝，和钢丝网之间绕圈绞紧，并且在网格内绑扎1、2 圈，间隔20cm 左右绞紧一次；②将扎丝端部和钢丝网扭紧绕圈。隔片立起之后，则采取类似方法进行边网片的绑扎，装配好的网箱则需要放置在基础牢固处，网相连接成排之后才能进行石料填充[3]。

图5 网箱装配

（2）石料填充，石料的获取可以借助于相关设备，施工石料质地应坚固、耐久性良好、大小合适，在挡土墙使用年限内确保不会出现风化侵蚀造成的强度衰减。石料在填满网箱过程中，其粒径尺寸控制在10～20cm，对于外露网箱表面的块石，其尺寸需要控制在30cm 以内。石料投放中，需要配合人工措施，确保空隙最小化，在一些结构外露面，则要经过人工仔细检查，最终达到外表的密实、均匀、平整化。填充格室需要分层次进行，减少内部结构变形的现象，一般控制石料填充高度略小于格室高度，填充阶段要避免土工织物及防护膜出现破坏。格宾网单元高度为1m 以内时，加强杆布置位置一般为其高度的1/3；高度在1m以上的单元，则可以将加强杆布置在单元中间位置。施工石料的级配一般严禁采取单粒径级配，石料投放之前，需要对相邻网箱之间的拐角连接质量进行检查。挡土墙往往需要多层网箱进行构造，不同网箱单元之间需要确保连续整体化，网箱放置的前后面朝向保持一致，以便网箱连接的流水化[4]。

（3）网箱顶部施工中需要额外增加适量石料，在一些邻近江流的防护工程区域，格宾网结构往往长期经受水流冲刷，需在网箱单元顶底网板之间进行加固处理，主要采取钢丝进行垂直衔接，并且暴露外部隔片，以便箱盖施工完后实现钢丝绑扎固定及向内弯折，整体外表保持平整美观。

（4）网箱回填土时，要尽量避免土工织物的损坏。土质回填过程中压实机械需要保持距离网箱1.5m，墙后填土采取人工压实处理。一般网箱安装层次结束时，应间断性地回填层间土。

4 结语

格宾网挡土墙具备使用耐久性强、整体性高、工程造价成本较低、材料柔软性大、透水性及生态保护能力良好的特点，在公路工程路基防护中得到了大范围应用，尤其在一些沿海土工结构物的防护中，其优势极为显著。针对格宾网挡土墙的设计、施工检验标准存在较多不足，完善相关规范操作指标对于格宾网挡土墙的应用推广具有巨大价值。