吳穎峰

（浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 311112）

0 引言

傳統(tǒng)的公路重力式擋土墻具有構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便和就地取材等優(yōu)點(diǎn)。但這類擋土墻主要以自重來(lái)保持整體穩(wěn)定，同時(shí)其體積較大并占用較多土地，也不易開(kāi)展結(jié)構(gòu)物的工廠化與裝配化施工。新型加筋格賓型擋土墻是一種最新的加筋類支擋技術(shù)，它是將抗腐耐磨的低碳鍍鋅網(wǎng)或鍍鋅鋁合金紡織成雙絞六邊形網(wǎng)孔的網(wǎng)片。其中，組成網(wǎng)片的鋼絲是由高溫鍍鋅處理與表層覆蓋塑膜加工而成，因此具有良好抗侵蝕能力與耐磨能力，鋼絲經(jīng)加工機(jī)械編織成金屬網(wǎng)，它綜合了傳統(tǒng)加筋土擋土墻的拉筋作用與新的格賓固土功能，能有效收縮路基邊坡坡腳，減少公路的用地面積。此外，擋土墻采用生態(tài)加筋格賓取代面板后，可直接通過(guò)綠色植物種子實(shí)現(xiàn)在填料上噴播，達(dá)到路基邊坡長(zhǎng)期綠化的目的，為建設(shè)綠色公路起到了重要的作用。

新型加筋格賓型擋土墻為無(wú)面板類加筋擋墻，屬于柔性的結(jié)構(gòu)體[1]，可以適應(yīng)地基一定范圍內(nèi)的變形，通過(guò)反包式土工格柵的加筋錨固作用，約束土體的側(cè)向變形，保證路基的穩(wěn)定。

1 結(jié)構(gòu)計(jì)算

新型加筋格賓擋土墻采用抗拉模量低、延伸率高的筋材，其潛在破裂面簡(jiǎn)化為圖1 所示破裂面，破裂面與水平面夾角為45°+φ/2。

圖1 加筋格賓擋土墻的破裂面示意圖

土壓力系數(shù)按式（1）計(jì)算。

式中：Ki為面板后結(jié)構(gòu)內(nèi)深度Zi位置的土壓力系數(shù)；Ka為面板后主動(dòng)土壓力系數(shù)，Ka=tan2（45°+φ/2）

作用于第i 層假想面板上的水平土壓應(yīng)力按式（2）計(jì)算。

式中：σEi為結(jié)構(gòu)體內(nèi)深度Zi處作用于假想面板上的水平土壓應(yīng)力，kPa；σi為結(jié)構(gòu)體內(nèi)深度Zi位置的豎向壓應(yīng)力（永久荷載作用），kPa；σfi為結(jié)構(gòu)體內(nèi)深度Zi處的豎向壓應(yīng)力（車輛荷載、人群荷載作用），kPa。

由抗拔穩(wěn)定性驗(yàn)算確定筋材的錨固段長(zhǎng)度后，筋材總長(zhǎng)度按式（3）計(jì)算，見(jiàn)圖2 所示。

圖2 筋材長(zhǎng)度計(jì)算示意圖

式中：Li為Zi層深度位置的筋體總長(zhǎng)度，m；Lei為主動(dòng)區(qū)內(nèi)筋體的長(zhǎng)度，m；Lai為穩(wěn)定區(qū)內(nèi)筋體的有效錨固長(zhǎng)度，m，應(yīng)不小于2 m；Lwi為面墻側(cè)包裹長(zhǎng)度，應(yīng)不小于di/cos α，di為第i 層加筋體厚度，α 為墻面與豎直線的夾角；Lbi為回折反包部分長(zhǎng)度，不宜小于2 m。

筋材有效錨固長(zhǎng)度和在主動(dòng)區(qū)長(zhǎng)度之和還應(yīng)滿足下列要求：

（1）筋材最小長(zhǎng)度宜大于0.8 倍墻高，且不小于5 m；當(dāng)墻高小于3 m 時(shí)，筋材長(zhǎng)度不應(yīng)小于3 m，且應(yīng)采用等長(zhǎng)筋材。

（2）采用不等長(zhǎng)的筋材時(shí)，同等長(zhǎng)度筋材的墻段高度應(yīng)大于3 m；相鄰不等長(zhǎng)筋材的長(zhǎng)度差不宜小于1 m。

（3）當(dāng)墻高大于6 m 時(shí)，為控制擋土墻變形，宜在擋土墻中下部加設(shè)長(zhǎng)度不小于2 m 的輔筋，輔筋間距不宜大于0.3 m。

為了便于施工作業(yè)，不同層次的筋材應(yīng)按照規(guī)定長(zhǎng)度的最大值進(jìn)行作業(yè)。

在全墻抗拔穩(wěn)定性驗(yàn)算中，穩(wěn)定性系數(shù)一般取值為2，按式（4）進(jìn)行驗(yàn)算。

式中：Kb為擋墻的總體抗拔穩(wěn)定性系數(shù)；∑Tpi為各種類型的筋體材料產(chǎn)生的抗拔力總和，kN；∑Ti為各個(gè)層次筋體材料承受的水平拉力總和，kN。

此外，還要對(duì)擋土墻進(jìn)行抗滑動(dòng)性能驗(yàn)算、抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算、地基承載力計(jì)算[2]，以確保其穩(wěn)定性。

土質(zhì)地基上的擋土墻，凡屬下列情況之一者，應(yīng)進(jìn)行地基沉降計(jì)算：

（1）軟土地基或下臥層有軟弱夾層的地基；

（2）擋土墻地基應(yīng)力接近地基允許承載力；

（3）擋土墻基底的地基沉降不符合設(shè)計(jì)規(guī)定的要求。

地基沉降一般應(yīng)按《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D 30）進(jìn)行計(jì)算[3]。對(duì)于軟土地基上的擋土墻，當(dāng)?shù)鼗畲蟪两盗坑?jì)算值大于設(shè)計(jì)規(guī)定的允許值時(shí)，應(yīng)采用調(diào)整擋土墻結(jié)構(gòu)形式、斷面尺寸、埋置深度和地基處理等措施，使沉降量滿足規(guī)范要求。

對(duì)于地基而言，其下方也可能會(huì)遇到深層滑動(dòng)情況，應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)體與地基滑動(dòng)穩(wěn)定驗(yàn)算，計(jì)算模型見(jiàn)圖3 所示，新型加筋格賓型擋土墻整體滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)不應(yīng)小于1.25。

圖3 加筋格賓擋土墻整體穩(wěn)定性計(jì)算模型

整體滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)Ks 按式（5）計(jì)算。

式中：ci為黏聚力（第i 土條），kPa；xi為弧長(zhǎng)（第i 土條），m；Wi為重力（第i 土條），kN；βi為滑動(dòng)弧法線與豎直線的夾角（第i 土條），（°）；φi為滑動(dòng)面位置的內(nèi)摩擦角（第i 土條），（°）。

2 施工應(yīng)用

某新建高速公路，地形變化大，構(gòu)造發(fā)育，線路跨越地貌單元多，主要有侵蝕剝蝕低山丘陵區(qū)及溝谷凹地。項(xiàng)目有一段310 m 長(zhǎng)的加筋格賓擋土墻，其結(jié)構(gòu)組成由加筋格賓+ 墻背結(jié)構(gòu)回填+ 麥克排水墊+土工格柵+ 噴播綠化構(gòu)成；新型加筋格賓采用抗侵蝕與耐磨的鍍鋅網(wǎng)，網(wǎng)面抗拉強(qiáng)度50 kN/m。擋墻面坡比為1∶0.466，墻頂設(shè)置2 m 寬平臺(tái)，平臺(tái)要進(jìn)行防沖刷處理，路基邊坡坡度為1∶1.5，擋墻底部埋深不小于1 m，擋土墻沿縱向方向頂面為階梯型，擋土墻布置見(jiàn)圖4 所示。

圖4 擋墻布置圖

2.1 測(cè)量放樣與地基處理

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙基礎(chǔ)、基底整平處理；放樣結(jié)構(gòu)位置坐標(biāo)。在實(shí)地測(cè)量出擋墻腳點(diǎn)、邊線等控制點(diǎn)，布置坐標(biāo)、標(biāo)高控制點(diǎn)，然后依據(jù)擋墻底座寬，進(jìn)行基礎(chǔ)的挖深、放坡測(cè)量定位。

（2）擋墻開(kāi)挖前將場(chǎng)地清理平整，做好排水坡向，檢查在施工紅線范圍內(nèi)是否有地下管線、電纜，如有應(yīng)先排除后，方可進(jìn)行開(kāi)挖。

（3）擋墻基槽土石方部份主要采用挖掘機(jī)開(kāi)挖，按設(shè)計(jì)圖紙分段跳槽開(kāi)挖，按設(shè)計(jì)要求分層放坡開(kāi)挖?；组_(kāi)挖完成后通知監(jiān)理單位進(jìn)行驗(yàn)收，同時(shí)作好隱蔽檢查記錄并簽證。

（4）對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整處理，并做好地面排水，向有關(guān)部門(mén)了解和查閱資料，在施工紅線范圍內(nèi)是否有地下管線、電纜，洞穴，如有應(yīng)先排除后方進(jìn)行開(kāi)挖。開(kāi)挖時(shí)，須注意落石，清除上方弧石，碎石夾土低邊坡不要陡于1∶1～1∶1.25。開(kāi)挖時(shí)，須注意基坑支護(hù)，開(kāi)挖后應(yīng)立即施工擋墻及墻背回填，避免基坑坍塌。

2.2 排水墊施工

施工流程：放樣出墻體位置→鋪設(shè)W 型排水墊→錨固。

（1）擋墻開(kāi)挖后清除基坑內(nèi)雜物，對(duì)地基進(jìn)行承載力試驗(yàn)測(cè)試，滿足要求的進(jìn)行施工，承載力不滿足要求進(jìn)行地基回填處理，必須達(dá)到承載力滿足要求。

（2）擋土墻施工時(shí)，結(jié)構(gòu)體墻頂和墻底要做好截排水處理，背部設(shè)計(jì)W 型排水墊，排水墊邊緣應(yīng)至少搭接6 cm，并將搭接處用U 型釘進(jìn)行錨固。

（3）麥克墊具有粗糙、平滑兩面，沿坡面展開(kāi)時(shí)，應(yīng)將平滑面接觸土體，并沿坡面自上而下鋪裝。用φ8 鋼筋加工制作U 型金屬錨釘，將麥克墊固定于坡面，鍍鋅鋼絲網(wǎng)通過(guò)錨釘固定于坡面，將U 型釘間距保持1～1.2 m 且與地面齊平，此舉可有效提升錨釘?shù)目拱瘟?，從而可起到穩(wěn)定邊坡的作用。相鄰兩麥克墊卷要保證不少于6 cm 寬度的重疊，并將重疊部分錨固。錨固溝對(duì)于易侵蝕土壤開(kāi)挖一個(gè)距坡緣長(zhǎng)0.6-1 m、深0.3 m、寬1 m 的溝槽，緊貼溝底將墊卷固定。

2.3 土工格柵施工

上述施工完成后，按設(shè)計(jì)要求開(kāi)始土工格柵的施工。格柵進(jìn)行搭設(shè)搭接寬度不小于設(shè)計(jì)要求，且要求高端壓在低端上。并在土工格柵的接頭上每隔1.0 m 用U 形釘固定一處。

（1）鋪土工格柵前，將鋪設(shè)面層做成向兩側(cè)≥2%的排水坡并壓實(shí)平整，再人工鋪設(shè)20 cm 厚碎石排水層，外包聚酯長(zhǎng)纖無(wú)紡布，碾壓密實(shí)，清除可能刺破土工格柵的尖銳雜物和碎石，鋪設(shè)時(shí)理順，拉直、繃緊，無(wú)褶皺和破損。

（2）土工格柵運(yùn)到工地后，按規(guī)定存放，對(duì)其主要性能指標(biāo)進(jìn)行抽樣檢測(cè)，一般要求每批不少于一次。

（3）回填土層時(shí)，填土施工順序一般為先邊后中，同時(shí)要盡量不推擠砂土。回填土壓實(shí)不同于一般的結(jié)構(gòu)體，應(yīng)注意輕型與重型壓路機(jī)組合使用，即先由輕型壓路機(jī)沿縱向由兩側(cè)逐步向中間壓實(shí)，待碾壓3 次后，再用重型壓路機(jī)壓實(shí)至設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)度。

（4）土工格柵需分層施工，將格柵拉平后用防銹鋼釘固定。為避免土工格柵鋪設(shè)后受陽(yáng)光直接曝曬時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，應(yīng)在鋪設(shè)完成后迅速回填土。

2.4 新型加筋格賓體與回填土施工

加筋格賓體一般由鍍鋅鋼絲網(wǎng)、金屬網(wǎng)、結(jié)構(gòu)支架、結(jié)構(gòu)支撐桿組合而成。將新型加筋格賓構(gòu)件按設(shè)計(jì)要求放置完成，相鄰構(gòu)件的邊緣使用絞合法進(jìn)行連接，按15 cm 左右單圈繞結(jié)- 雙圈扣緊絞合。相鄰單元拉筋帶之間采用點(diǎn)綁扎連接，間距取值一般不超過(guò)0.5 m，將筋帶網(wǎng)面全部展開(kāi)，每隔1 m 在邊緣用鋼筋固定。

墻背拉筋錨固段填料宜采用具有一定級(jí)配、透水性好的砂類土或碎礫石土，土中的粗顆粒不應(yīng)含有在壓實(shí)過(guò)程中可能破壞拉筋的帶尖銳棱角的顆粒。

拉筋應(yīng)按設(shè)計(jì)位置水平鋪設(shè)在經(jīng)過(guò)整平、壓實(shí)的土層上，單根拉筋應(yīng)垂直于擋墻面板，多根拉筋應(yīng)按設(shè)計(jì)扇形鋪設(shè)。拉筋應(yīng)理順，放平拉直，不可彎折、扭曲，不能與硬質(zhì)、棱角填料直接接觸。墻面板安裝應(yīng)根據(jù)高度和填料情況設(shè)置適當(dāng)?shù)膬A斜（1∶0.02~1∶0.05），安裝完成的面板不得向外傾斜。拉筋與面板之間的連接應(yīng)牢固，連接部位強(qiáng)度應(yīng)不低于拉筋強(qiáng)度。

墻背回填土應(yīng)采用設(shè)計(jì)要求的填料，不應(yīng)含各類雜物或垃圾，其化學(xué)及電化學(xué)性能應(yīng)符合筋帶的防腐和耐久性要求，嚴(yán)禁采用腐殖性土、結(jié)冰塊體、膨脹土、軟質(zhì)淤泥和高液限黏土等不良填料。填料攤鋪、碾壓應(yīng)從拉筋中部開(kāi)始平行于墻面進(jìn)行，不能沿著拉筋方向碾壓。攤鋪、碾壓方向應(yīng)先向拉筋尾部，再向墻面方向作業(yè)。根據(jù)拉筋間的距離、碾壓機(jī)械和密實(shí)度要求，經(jīng)試驗(yàn)確定路基分層施工厚度、碾壓遍數(shù)。應(yīng)分層填筑分層壓實(shí)，各層形成平順表面，頂層路拱合適。為防止結(jié)構(gòu)體被碾壓破壞，在靠近墻面板處應(yīng)使用小型機(jī)具或人工夯實(shí)，并嚴(yán)禁車輛與機(jī)械設(shè)備在未經(jīng)壓實(shí)的填料上通行。

3 結(jié)語(yǔ)

新型加筋格賓型擋土墻屬于柔性生態(tài)加筋類擋土墻，它既起到支擋路基填土作用，又有生態(tài)綠化功能，并能節(jié)約用地。將來(lái)還需在擋土墻新材料研究與施工工藝優(yōu)化方面作進(jìn)一步研究，在路基生態(tài)支擋方面全面推廣新型加筋格賓型擋墻技術(shù)。