拉錨式擋土墻在橋梁工程中的研究與應(yīng)用

胡靖宇

摘要：本文以中東地區(qū)某市政橋梁工程建設(shè)為例，介紹了一種新型拉錨式擋土墻（以下簡稱拉錨墻）工藝，詳述了拉錨墻施工的工藝原理和操作要點(diǎn)，使工程在保證質(zhì)量的前提下，達(dá)到縮短工期，降低成本的效果，為今后橋梁設(shè)計和施工積累了經(jīng)驗，提供了參考。

Abstract： This paper takes a municipal bridge project in the Middle East as an example， describes a new type technology of MSE wall， describes the key technologies and key points of construction for MSE wall in detail， so that under the premise of guaranteeing quality， to shorten the duration and reduce the cost effectiveness， accumulate experience for future bridge design and construction and provide reference.

關(guān)鍵詞：拉錨墻;拉錨塊;拉錨帶;選擇回填料

Key words： MSE wall;concrete panel;geostrip;selected backfill

中圖分類號：TU476+.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）13-0170-05

0 引言

中東地區(qū)建筑裝飾風(fēng)格具有濃厚的沙漠風(fēng)情特色，多采用大型直立式帶有特殊圖案的預(yù)制混凝土安裝而成。雖構(gòu)造簡單，但不失外形美觀大氣，可充分體現(xiàn)大型公共建筑獨(dú)特的表現(xiàn)力。

本文介紹了其中一種被廣泛應(yīng)用于橋梁施工中的拉錨式擋土墻即拉錨墻施工工藝，它具有構(gòu)造簡單，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，施工快，防震抗裂性能好，易更換維修等特點(diǎn)。期望通過國外比較成熟的施工經(jīng)驗，為國內(nèi)建筑施工進(jìn)行技術(shù)補(bǔ)充，以及對類似施工均具有一定的指導(dǎo)和推廣意義。

1 工程概況

中東地區(qū)某市政公園建設(shè)項目毗鄰著名的波斯灣，位于該城市的休息生活區(qū)，施工主要包括人工沙丘、植被綠化、地下水罐、泵站、雨水系統(tǒng)、污水系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)、飲用水消防系統(tǒng)、中低壓供電系統(tǒng)及公園照明系統(tǒng)，同時包含河道護(hù)岸及橋梁工程。

其中橋梁工程包括一座3孔的景觀拱形橋，用于河道兩岸的游客和車輛通行。橋面長106.41m，寬13m，拱橋采用預(yù)制拱安裝成形，橋身填土應(yīng)用預(yù)制拉錨塊和拉錨帶組成的拉錨墻進(jìn)行擋土，回填土為標(biāo)準(zhǔn)級配的選擇回填料。工程量主要包括拉錨塊安裝336塊，拉錨帶鋪設(shè)8700m，回填料回填6100方。

2 工藝技術(shù)研究內(nèi)容

2.1 拉錨墻結(jié)構(gòu)及工作原理

拉錨墻作為一種擋土結(jié)構(gòu)形式，其作用原理是土體對拉錨墻面板即拉錨塊的側(cè)壓力通過埋置在土體內(nèi)的拉錨帶與土體之間產(chǎn)生的摩擦力來抵消，形成了自身穩(wěn)定性，其結(jié)構(gòu)型式如圖3示意。

根據(jù)受力計算和拱橋形狀，將拉錨墻分割成不同尺寸型號的拉錨塊，如圖4分布。標(biāo)準(zhǔn)塊尺寸為1610mm×1980mm，混凝土厚210mm，單塊重1.6T，混凝土圓柱體試塊抗壓強(qiáng)度為C40（等同于立方體試塊抗壓強(qiáng)度C45）。拉錨塊安裝的豎向縫通過凹凸式咬合口連接固定，水平縫之間通過插入預(yù)留孔的PVC連接銷固定，同時放置橡膠墊塊支撐。拉錨塊頂端設(shè)有預(yù)留絲孔作為吊點(diǎn)。各部位詳圖見圖5和圖6。

拉錨帶的安裝分為兩種，一種是貫通對拉形式（如圖7），適用于橋梁等工作空間較大或?qū)^墻抗壓要求較高的位置，另一種是土體為端頭的非貫通形式（如圖8），適用于空間較小或?qū)w抗壓要求較小的位置。

2.2 拉錨墻安裝

2.2.1 拉錨塊安裝順序

拉錨塊安裝順序由下到上逐層安裝，每層逐塊安裝。

2.2.2 拉錨塊安裝流程（圖9）

2.2.3 底層拉錨塊安裝

為了抵消在回填過程中的拉錨塊外張情況，對拉錨塊進(jìn)行預(yù)傾設(shè)置，底層塊預(yù)傾量控制為5mm，標(biāo)準(zhǔn)塊預(yù)傾量為15mm，在回填至3層高度時對預(yù)傾情況進(jìn)行復(fù)核，并對后續(xù)預(yù)傾量進(jìn)行校正。

底層拉錨塊就位后用木楔作為臨時支撐進(jìn)行加固，同時用鋼管對拉錨塊進(jìn)行斜撐，斜撐與拉錨塊間使用方木進(jìn)行隔離，一是可以避免對拉錨塊面層的破壞，二是保證后續(xù)移除過程順利，如圖11所示。待底層拉錨塊調(diào)整完畢后，使用非伸縮性砂漿對基礎(chǔ)底進(jìn)行填充。澆筑砂漿前對底層拉錨塊的線型、頂標(biāo)高、預(yù)傾量等參數(shù)進(jìn)行復(fù)核。

待基礎(chǔ)砂漿完成后，進(jìn)行瀝青涂層及土工布作業(yè)，由于本工程為水下工程，為了防止在使用期間的回填料流失造成結(jié)構(gòu)破壞，因此，在水下部分每層回填前都鋪設(shè)土工布包裹進(jìn)行防護(hù)，如圖12所示。

底層拉錨塊的瀝青涂層及土工布施工完成后即可進(jìn)行回填施工，將回填料分層回填至第一層拉錨帶安裝位置下5公分，過程中嚴(yán)格控制回填料分層厚度（15公分），并對每層進(jìn)行壓實(shí)度檢測，壓實(shí)度不得低于98%。

2.2.4 拉錨帶安裝

拉錨帶規(guī)格：本項目所使用的拉錨帶共有兩種型號，分別是底層使用的50kN和上層使用的30kN，材質(zhì)為高強(qiáng)聚酯纖維材料。

穿拉錨帶作業(yè)：首先將安裝口附近的回填料移除，根據(jù)橋面寬度計算出安裝所需拉錨帶的長度，將端頭從安裝口穿出并連接至對面的拉錨塊安裝口上，以此重復(fù)，直至整個拉錨帶均較為寬松的鋪設(shè)在整個安裝區(qū)域。

對拉錨帶進(jìn)行位置調(diào)整，使拉錨帶均居中，之后對起點(diǎn)使用人工拉緊，拉錨帶不能拉得太緊，以免面板向內(nèi)傾斜，最終拉錨帶將通過中心的壓實(shí)槽進(jìn)行緊固，如圖13所示。

拉錨帶搭接：拉錨帶的搭接位置應(yīng)處于橋梁的中點(diǎn)處，搭接長度不低于50公分，拉錨帶通過厚層訂書器臨時固定，以防止在回填過程中分離。

拉錨帶端頭處理：起點(diǎn)和端頭對折50公分，并使用U型鋼筋進(jìn)行固定，如圖14所示。

2.2.5 分層回填壓實(shí)

首先將壓實(shí)槽回填并壓實(shí)，之后將回填料鋪設(shè)在回填區(qū)并攤平、壓實(shí)，遵循先中間后兩邊的原則?；靥钸^程中要小心防止拉錨帶翻轉(zhuǎn)或扭曲，當(dāng)使用震動壓路機(jī)時，壓路機(jī)每米壓力質(zhì)量不得大于3600kg。每層回填都要進(jìn)行壓實(shí)度檢測，以滿足回填質(zhì)量要求。距拉錨墻0.5米范圍內(nèi)最小壓實(shí)度可降至90%。

2.2.6 校正及安裝連接銷、橡膠墊

壓實(shí)后再檢查拉錨塊是否對齊，如拉錨塊傾斜或偏移尺寸偏大，則調(diào)整后續(xù)拉錨塊傾斜度。當(dāng)回填到第一層面拉錨塊頂部時，安裝PVC連接銷，并在每個拉錨塊上鋪設(shè)兩塊橡膠墊片。

2.2.7 其余拉錨塊安裝

在安裝下一層拉錨塊時，檢查其標(biāo)高，傾斜度，水平及垂直對齊必須與放樣線一致，將拉錨塊安裝于PVC連接銷上。其余安裝、回填順序相同，直至施工至頂部結(jié)構(gòu)。底部三層都需要安裝斜撐，再向上施工時只需木楔對相鄰預(yù)制塊固定即可。

3 工藝技術(shù)拓展應(yīng)用

拉錨墻應(yīng)用很廣泛，因其可以通過設(shè)計，在很小的占地面積下形成一個良好的綠化及美化效果，也可以通過面板圖案設(shè)計傳播一個城市的歷史文化。

除了圖17案例一所論述的拉錨墻應(yīng)用于拱橋橋身擋土外，還可用于以下兩種案例：

圖18案例二，應(yīng)用于市政立交橋，替代大體積的混凝土橋臺，達(dá)到裝飾美觀和擋土的效果，同時節(jié)省了混凝土用量。

圖19案例三，應(yīng)用于鐵路橋涵，處理了高邊坡，同時營造了優(yōu)美的外觀視覺效果。

4 工藝實(shí)施效果及優(yōu)勢

通過拉錨墻在橋梁工程中的應(yīng)用，使項目在節(jié)約施工成本、加快施工進(jìn)度、優(yōu)化施工工藝、開拓創(chuàng)新性工藝取得了明顯的成效。

①拉錨墻構(gòu)造簡單，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，拉錨塊提前預(yù)制，安裝快捷，有效地縮短了橋梁的施工周期，使工程更快交付使用。②拉錨墻由拉錨塊分割組成，混凝土分縫多，可有效防止高溫環(huán)境下橋身混凝土變形和開裂，延長了橋梁的使用壽命。③拉錨墻通過土體內(nèi)的拉錨帶與土體之間產(chǎn)生的摩擦力拉緊保持平衡，每塊板都有獨(dú)立的若干條拉錨帶拉持，相比靠自重和基礎(chǔ)受力的其他混凝土結(jié)構(gòu)，有一定的防震效果。④拉錨墻易維修，可進(jìn)行局部拉錨塊的維修更換，解決了維修難度大，維修經(jīng)費(fèi)高的問題。⑤拉錨墻結(jié)構(gòu)新穎，造型美觀大氣，提高了橋梁的整體觀賞度?？筛鶕?jù)景觀造型需要，將拉錨塊外面設(shè)計成各式的圖案。⑥因拉錨墻為直立式板面設(shè)計，占地面積小，能最大限度地節(jié)省公共空間，需要地基處理范圍小，同時直立式結(jié)構(gòu)可充分體現(xiàn)大型公共建筑獨(dú)特的表現(xiàn)力。⑦拉錨墻應(yīng)用廣泛，安全環(huán)保，可用于市政立交橋、鐵路橋涵、公園景觀設(shè)計等建筑。

5 結(jié)語

拉錨墻工藝在橋梁工程中的應(yīng)用，創(chuàng)新了橋梁的結(jié)構(gòu)形式，構(gòu)造簡單，結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定，同時能有效縮短施工周期，降低成本，抗裂抗震性能好，易更換維修，外型美觀大氣。通過在該工程的成功應(yīng)用，證明本工藝技術(shù)研究成果具有技術(shù)先進(jìn)、工藝合理、質(zhì)量可靠、安全環(huán)保、施工成本低等特點(diǎn)，為今后橋梁工程的設(shè)計和施工積累了經(jīng)驗，提供了參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]Royal Commission Engineering Manual.

[2]American Concrete Institute （ACI 318-11）.

[3]PCI DESIGN HANDBOOK 7th Edition.

[4]Precast Concrete Institute Manual， CAT-16.