淺析高速公路綠色格賓加筋土擋墻施工技術(shù)

岳好輝 王育寬 馬 梁

（1、中交二公局東萌工程有限公司，陜西 西安 710005 2、共青團(tuán)陜西省委，陜西 西安 710005）

作者簡(jiǎn)介：岳好輝（1979-），男，山東聊城人，高級(jí)工程師，主要從事工作：路橋隧施工生產(chǎn)管理。

綠色格賓擋墻是一種新型的柔性生態(tài)擋墻，由一系列綠色格賓單元拼裝而成。以其良好的柔韌性、滲透性、耐久性、環(huán)保性等優(yōu)點(diǎn)在公路建設(shè)，特別是山區(qū)公路的建設(shè)中逐漸推廣應(yīng)用。作為一種新型柔性擋墻，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者圍繞其受力性能、設(shè)計(jì)方法與施工技術(shù)開展了大量研究工作。李昀[1]通過(guò)室內(nèi)靜力拉拔試驗(yàn)和數(shù)值模擬，分析了新型加筋土擋墻的結(jié)構(gòu)特征、加筋機(jī)理、可靠性、動(dòng)態(tài)力學(xué)響應(yīng)和抗震性能，揭示了綠色格賓擋墻的受力性能。黃向京等[2]借鑒國(guó)外先進(jìn)加筋擋墻，通過(guò)拉伸、拉拔試驗(yàn)，給出了加筋格賓合理的滑裂面形狀。柴賀軍，孟云偉等[3]采用PFC2D 模型，結(jié)合工程實(shí)踐對(duì)柔性石籠擋墻的土壓力情況進(jìn)行了詳細(xì)觀測(cè)記錄和分析，觀測(cè)結(jié)果表明該柔性石籠擋土墻工作性能良好，使用壽命較長(zhǎng)。楊貞貞等[4]分析了不同工況下加筋格賓擋土墻的力學(xué)性能，并對(duì)其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能進(jìn)行了深入分析，得到了在基巖類型、土基邊坡填料及支護(hù)形式等綜合影響下，擋土墻破裂面出現(xiàn)滑動(dòng)破壞的具體型式，并提出了相應(yīng)的質(zhì)量控制要點(diǎn)[5-7]。陳瑜[8]調(diào)研與分析了多處已建格賓支擋結(jié)構(gòu)，歸納形成了格賓支擋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。李志平等[9]通過(guò)對(duì)護(hù)岸整體穩(wěn)定及格賓護(hù)坡內(nèi)部穩(wěn)定進(jìn)行計(jì)算，驗(yàn)證了擋土墻穩(wěn)定性可滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。綠色格賓擋墻作為一種新型的柔性生態(tài)擋墻，在國(guó)內(nèi)首先被應(yīng)用于水利工程建設(shè)領(lǐng)域，主要用于沿河護(hù)堤和河床沖刷防護(hù)方面，隨著技術(shù)的不斷推廣，在鐵路和公路建設(shè)中也逐受到廣泛推廣和應(yīng)用。盡管國(guó)內(nèi)外學(xué)者圍繞該新型擋墻的受力性能、耐久性等方面開展了大量工作，但高速公路邊坡中施工方法及質(zhì)量控制等研究較少，缺乏相對(duì)成熟的施工經(jīng)驗(yàn)和施工工藝，這將影響到該類擋墻在我國(guó)進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用?；诖?，論文依托某高速公路邊坡工程，對(duì)比分析綠色格賓加筋土擋墻施工工序、工藝及其經(jīng)濟(jì)性，為進(jìn)一步推廣應(yīng)用該新型擋墻提供參考。

1 工程概況

某高速公路主線主線全長(zhǎng)12.9km，其中綠色格賓加筋土擋墻共有兩處，總長(zhǎng)度為680m，設(shè)計(jì)開挖土方5975m3，結(jié)構(gòu)填土87200m3。本文選取其中1 處即K100+320～K100+640 左幅段格賓加筋土擋墻為例進(jìn)行施工技術(shù)分析，擋墻基本情況見表1。綠色格賓加筋土擋墻面坡比為1:0.466，單級(jí)放坡高度為8m，擋墻高度超過(guò)8m，擋墻分為兩級(jí)填筑；一級(jí)擋墻平臺(tái)頂面至路基頂面高度9m，平臺(tái)寬2m，擋墻頂面至路基頂面高度為1m，平臺(tái)寬80cm；綠色格賓加筋土擋墻施工完成后對(duì)擋墻坡面進(jìn)行噴播植草。綠色格賓加筋土擋墻結(jié)構(gòu)組成：加筋格賓+高韌性聚酯紗線集束格柵+可降解生物墊+結(jié)構(gòu)填土，如圖1 所示。

表1 K100+320～K100+640 左幅段格賓加筋土擋墻工程量

圖1 綠色賓格加筋土擋墻立面圖

2 施工技術(shù)分析

2.1 測(cè)量放樣

在施工開始前，需要按照設(shè)計(jì)圖紙放樣綠色格賓擋土墻的位置和坐標(biāo)，根據(jù)擋墻墻址腳點(diǎn)、基礎(chǔ)及底座寬度、基礎(chǔ)開挖長(zhǎng)度和寬度及擋墻頂面標(biāo)高等控制要素，用白灰標(biāo)識(shí)其邊線范圍，從而確定擋墻的具體位置和高度，完成測(cè)量放樣工作。

2.2 基坑開挖及處理

基坑開挖及處理與傳統(tǒng)擋墻一致?；娱_挖的寬度應(yīng)留有一定的施工空間，方便基礎(chǔ)底座填料的填筑及攤鋪施工。基底開挖結(jié)束后采用壓路機(jī)對(duì)基底進(jìn)行壓實(shí)處理，由試驗(yàn)檢測(cè)人員對(duì)基底壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，確?；讐簩?shí)度符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

2.3 高韌性聚酯紗線集束格柵鋪設(shè)

高韌性聚酯紗線集束格柵鋪設(shè)是綠色格賓擋墻施工中的一項(xiàng)關(guān)鍵施工工藝。高韌性聚酯紗線集束格柵，施工方便快捷，與土工格柵反包式加筋土相比，其韌性性能好，集束布置，緊貼接土層，各組成部分之間接觸牢靠，整體性能好，這種格柵疲勞性能明顯，在土里不易脫粘，發(fā)生損傷破壞。建造完工后坡面平整美觀，變形很小。高韌性聚酯紗線集束格柵可以增進(jìn)擋墻排水，不僅可節(jié)省排水設(shè)施的費(fèi)用，規(guī)避傳統(tǒng)預(yù)制混凝土塊面板加筋土結(jié)構(gòu)由于排水不暢而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)崩潰的風(fēng)險(xiǎn)，還具有良好的透水透氣、消能、保土、植被等作用，是真正“有生命會(huì)呼吸”的擋土墻系統(tǒng)。

其具體施工方法為：（1）土工格柵運(yùn)到工地后，按規(guī)定存放，并逐批檢查以確保材料的物理力學(xué)指標(biāo)滿足施工要求。（2）高韌性聚酯紗線集束格柵鋪設(shè)前根據(jù)測(cè)量放樣數(shù)據(jù)，拉線定出擋墻坡腳位置；確保擋墻位置準(zhǔn)確。（3）高韌性聚酯紗線集束格柵分為100 型和150 型，根據(jù)設(shè)計(jì)要求及相關(guān)規(guī)范規(guī)定鋪設(shè)時(shí)一級(jí)擋墻內(nèi)各結(jié)構(gòu)層應(yīng)采用150 型，二級(jí)擋墻內(nèi)各結(jié)構(gòu)層采用100 型，當(dāng)擋墻總高度小于8m，綠色加筋格賓土擋墻各單元均采用150 型紗線集束格柵。（4）格柵鋪設(shè)時(shí)應(yīng)從低到高依次鋪設(shè)，相鄰兩幅之間采用綁扎連接；格柵強(qiáng)度高的方向鋪設(shè)時(shí)須垂直于擋墻墻面，施工時(shí)須嚴(yán)格注意格柵鋪設(shè)方向。（5）在鋪筑土工格柵時(shí)，應(yīng)緊貼土基頂部，將其拉直、整平，尤其要處理好相鄰?fù)凉じ駯牌唇咏宇^處，采用U 型鋼筋將其固定，U 型鋼筋間隔1m 左右布設(shè)。（6）與土工格柵直接接觸的土基頂層，其填料要求最大粒徑應(yīng)小于10cm，且粒徑大于6cm 的填料含量不得超過(guò)30%，土基填料應(yīng)均勻，表面平整，避免對(duì)土工格柵造成破壞。（7）在土工格柵鋪筑完成后，需要技術(shù)在表面覆蓋一層土基填料，防止土工格柵受到曝曬，影響其使用性能。圖2 為格柵鋪設(shè)及固定流程。格柵鋪設(shè)及固定如圖3 所示。

圖2 格柵鋪設(shè)及固定流程

圖3 格柵鋪設(shè)及固定

2.4 鍍鋅覆塑加筋賓格鋪設(shè)

加筋格賓體系由機(jī)器編織的鋼絲網(wǎng)面、焊接鋼筋加絲面板、三角支架、支撐桿、可降解生物墊組合而成，鋼絲表面經(jīng)鍍鋅并在鍍層之外再覆塑防腐處理；單個(gè)格賓構(gòu)件幅寬2m，高度為0.73m，支撐傾角為65°。加筋格賓構(gòu)件在施工場(chǎng)地進(jìn)行組裝，構(gòu)件取出后，使用三角支架、支撐桿依照設(shè)計(jì)傾角安裝各單元組件。加筋格賓構(gòu)件鋪設(shè)應(yīng)保證平整齊平，格賓緊貼覆蓋面表層，相鄰加筋構(gòu)件四周用鋼絲絞合連接在一起，采用鋼絲的規(guī)格和材料應(yīng)與網(wǎng)面鋼絲一致，即直徑φ=0.22cm 的鍍鋅覆塑鋼絲，絞合形式為“單圈纏繞+雙圈緊縮”，并依次間隔設(shè)置，雙圈的間距保持約15c。在每層格賓構(gòu)件安裝施工后，需快速覆蓋一層回填土，以保證格賓體系穩(wěn)定牢固。下部邊坡處三角鋼筋支撐、內(nèi)部筋帶、面層構(gòu)造鋼筋和邊坡鋼筋網(wǎng)均采用鍍高爾凡防腐處理，結(jié)構(gòu)耐久性能良好，傳統(tǒng)剛性面板加筋土結(jié)構(gòu)面板與筋材是分開的，需要進(jìn)行連接，而且施工質(zhì)量難以控制，在連接處往往由于強(qiáng)度不足而成為結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，尤其在地震區(qū)域，容易在連接處遭到破壞；而綠色格賓面板、反包段與筋材為同一網(wǎng)面制成，無(wú)需進(jìn)行連接，結(jié)構(gòu)的整體性更強(qiáng)，墻體結(jié)構(gòu)不易開裂。面墻和加筋網(wǎng)材是連續(xù)生產(chǎn)出來(lái)的，為無(wú)縫連接，同時(shí)綠色格賓結(jié)構(gòu)單元之間采用鋼絲進(jìn)行綁扎連接，整體性能好，上下結(jié)構(gòu)連接優(yōu)良，不易脫粘，具有較優(yōu)越的承載能力與變形小的特點(diǎn)。

2.5 結(jié)構(gòu)填土回填

綠色格賓鋪設(shè)完成后，需用砂礫土或者碎石土回填，回填土填料粒徑不宜過(guò)大，最大粒徑一般不超過(guò)10cm，介于6cm 和10cm 之間的填土含量不宜超過(guò)30%，土體內(nèi)摩擦角應(yīng)大于30°。在砂礫土回填時(shí)，應(yīng)分層進(jìn)行施工，每層松鋪厚度約為30cm，回填時(shí)先在墻面處填筑厚度20cm 左右的植生土；在回填時(shí)，應(yīng)按照先兩邊后中間的順序進(jìn)行填筑，其目的在于減少對(duì)填筑土體相互之間的擾動(dòng)和擠壓，減輕由于擠壓對(duì)格賓體系產(chǎn)生的影響；采用后卸式汽車，在卸土?xí)r，沿加筋方向邊緣遞進(jìn)卸土，采用挖機(jī)、裝載機(jī)由兩邊向中間攤鋪布料，回填料攤鋪應(yīng)均勻、平整密實(shí)、厚度一致。壓路機(jī)在碾壓過(guò)程中，應(yīng)按照規(guī)定的行進(jìn)路線碾壓，碾壓順序通常為先由拉筋中部行進(jìn)到尾部，再向面墻行進(jìn)，順著擋墻方向，并與之保持平行。在壓路機(jī)開始碾壓施工前，需要確保拉筋網(wǎng)面緊貼地面并牢固穩(wěn)定，拉筋網(wǎng)面上層填土厚度應(yīng)不小于20cm，確保拉筋網(wǎng)面在碾壓過(guò)程中不會(huì)折彎破壞。綠色格賓加筋土擋墻20cm 夯實(shí)一次，夯實(shí)效果明顯，平整性較好，承載能力得到提高。填土厚度達(dá)到單層格賓網(wǎng)高度時(shí)將格賓網(wǎng)及可降解生物墊回包，可降解生物墊回包寬度為0.3m，回包前先在填土頂面鋪設(shè)土工格柵并固定；回包后鋪設(shè)下一層格賓網(wǎng)結(jié)構(gòu)單元，上下層格賓網(wǎng)之間采用鐵絲相互連接綁扎，依次循環(huán)施工至墻體頂部；頂部施工時(shí)應(yīng)注意對(duì)頂部部件蓋子進(jìn)行修整。

2.6 噴播植草

綠色格賓加筋土擋墻通過(guò)插枝、噴播等綠化技術(shù)，有效防止水土流失，促進(jìn)環(huán)境重建與微生物平衡，賓格填石間的空隙預(yù)埋草種，提高了土壤的穩(wěn)定性能和排水能力，且面墻若有植被的生長(zhǎng)能夠進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)的耐久性能。施工時(shí)，在面墻鋼絲內(nèi)側(cè)鋪墊有椰棕植生墊，人工草種綠化成活率較高，人工植入枝條固土效果和減少擋墻變形效果更佳，采用噴播效率很高，成活率較前兩種偏低。鑒于本工程位于南方氣候適宜，采用噴播、加設(shè)營(yíng)養(yǎng)土和草種綠化，或者人工植入枝條或者藤蔓草種幾種方式均可以進(jìn)行綠化，通過(guò)植入一些高性能生態(tài)基材，真正做到結(jié)構(gòu)與周邊自然環(huán)境的和諧統(tǒng)一，在安全經(jīng)濟(jì)的前提下，將工程修復(fù)與景觀美化融為一體，打造生態(tài)景觀效果。綠色格賓加筋土擋墻施工結(jié)束后采用結(jié)合當(dāng)?shù)氐湫头N子的混合物進(jìn)行草籽噴種，草種選擇抗性強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)、防護(hù)性能良好的植物種類，并摻入種子量的25%灌木種子，噴播時(shí)草子與肥料應(yīng)充分拌和均勻；為使草籽免受表水沖失，應(yīng)盡量避免在雨季施工。

3 同類擋墻對(duì)比分析

綠色格賓加筋土擋墻是一種新型的柔性生態(tài)擋墻，結(jié)構(gòu)新穎、理念先進(jìn)、施工便捷、占地較少、方便地基處理，形成的自擋土、自排水、自反濾、自卡鎖、自定位、整體連鎖的柔性干砌結(jié)構(gòu)，具有良好的透水透氣、消能、保土、植被等作用，是真正“有生命會(huì)呼吸”的擋土墻系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)比分析綠色格賓加筋土擋土墻與傳統(tǒng)的剛性擋墻，其性能優(yōu)勢(shì)分析如下：

3.1 綠色格賓擋墻中面墻與拉筋均以鋼絲網(wǎng)面為主，為同一網(wǎng)面制成，消除可能的結(jié)構(gòu)弱點(diǎn)，工廠化程度高。面板可自然透水，可以保證墻背填土地下水較為自然的排放，有利結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定；面墻加強(qiáng)構(gòu)件均為裝配式，施工簡(jiǎn)單快捷；面墻加鋼筋網(wǎng)板增加剛度，并采用支撐架固定，一般以45、65、70°形成坡面；通常加筋網(wǎng)面幅寬2 m，豎向間距0.58 m、0.73 m、0.76m，網(wǎng)面長(zhǎng)度根據(jù)設(shè)計(jì)確定。

3.2 作為一種生態(tài)型加筋技術(shù)，施工時(shí)在面墻鋼絲內(nèi)側(cè)鋪墊有椰棕植生墊，可采用噴播、加設(shè)營(yíng)養(yǎng)土和草種綠化，或者人工植入枝條或藤蔓草種進(jìn)行綠化，全部墻面可完全綠化，具有極佳的生態(tài)效果。

3.3 傳統(tǒng)剛性面板加筋土結(jié)構(gòu)面板與筋材是分開的，需要進(jìn)行連接，而且施工質(zhì)量難以控制，在連接處往往由于強(qiáng)度不足而成為結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，尤其在地震區(qū)域，容易在連接處遭到破壞；而綠色格賓面板、反包段與筋材為同一網(wǎng)面制成，無(wú)需進(jìn)行連接，結(jié)構(gòu)的整體性更強(qiáng)，由于結(jié)構(gòu)本身所具有的柔性能吸收地震的能量，故具有剛性結(jié)構(gòu)物無(wú)法與之比擬的抗震性能。

3.4 綠色格賓加筋擋墻屬于柔性結(jié)構(gòu)，可以適用于存在較大不均勻變形的地基路段，在提高擋墻自身的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時(shí)，也降低了擋墻的自重，降低了擋墻基礎(chǔ)承載能力的要求。經(jīng)過(guò)對(duì)比分析，從擋墻穩(wěn)定性、耐久性及環(huán)保等方面進(jìn)行打分（0-10 分），對(duì)比結(jié)果如圖4 所示。

圖4 綠色格賓加筋土擋土墻與傳統(tǒng)剛性擋墻性能對(duì)比情況

4 結(jié)論

論文以某高速公路綠色格賓加筋土擋墻為依托，介紹了綠色格賓加筋土擋墻的施工工序、施工工藝、質(zhì)量控制等，比較分析了綠色格賓擋墻與傳統(tǒng)剛性擋墻的性能優(yōu)勢(shì)，得到如下結(jié)論。

4.1 填土路段采用綠色生態(tài)擋墻，在保護(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)的同時(shí)，也能夠縮小路基邊坡坡腳，減少土地占用面積，因此，該技術(shù)尤其適用于土地資源較為匱乏的地區(qū)和放坡較困難的路段，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益。

4.2 綠色生態(tài)擋墻面墻具有優(yōu)良的可植被性，可保證結(jié)構(gòu)與周圍自然環(huán)境的和諧統(tǒng)一，通過(guò)一定的綠化措施（噴播高性能生態(tài)基材），可實(shí)現(xiàn)快速綠化的目的。綠色格賓面板內(nèi)部采用焊接鋼筋面板、三腳架以及支撐桿可確保其面墻平整美觀。

4.3 綠色生態(tài)擋墻面墻和加筋網(wǎng)材是連續(xù)生產(chǎn)、無(wú)縫連接，格賓結(jié)構(gòu)單元之間采用鋼絲進(jìn)行綁扎連接，擋墻整體性能較好。組成構(gòu)件（面板、筋材等）均可以預(yù)制，除需壓實(shí)機(jī)械外，施工時(shí)一般不需配備其它機(jī)械，施工效率高，可縮短工期和節(jié)省勞力。三角鋼筋支撐、內(nèi)部筋帶、面層構(gòu)造鋼筋和邊坡鋼筋網(wǎng)等采用鍍高爾凡防腐處理（5%鋁鋅合金），結(jié)構(gòu)耐久性提高。