加筋土挡土墙在城区高填方路基挡墙中的应用

□张世文 □李玉龙（中国水利水电第十一工程局有限公司）

1.工程概况

南水北调中线焦作1段第二施工标段，位于河南省焦作市区内，总干渠横穿焦作市老城的解放区、山阳区等居民密集区，建筑物密布，且地下水位较高。沿线有倒虹吸两座、路渠立交桥4座、渠内抽排水小泵站8座。由于倒虹吸两侧施工区范围内拆迁不到位，绕行道路和导流渠只能在基坑内小范围分期绕行和导流，导致倒虹吸基坑分成一、二期进行开挖。普济河倒虹吸基坑开挖深度达18.5 m，闫河倒虹吸基坑开挖深度16.5 m，待一期基坑内的混凝土施工完成后，方能修筑直立挡土墙、二期绕行路和导流渠，完成二期基坑的开挖。

由于拆迁不到位的限制，绕行路起始和结束距离基坑边缘不到30 m，要获得道路合理的40°以下转弯角度，满足大型车辆通行的需要，一二期基坑分界处填土区的挡墙形式的选择就显得至关重要。直立挡墙获得的路面距离原道路中心最近，线路指标最优；如果不做直立挡土墙，按1:2土边坡回填，获得的绕行路路中心距离原道路中心最远，绕行路线路指标最差，行车困难。导流明渠若要减少长度、减少坡降损失、顺畅排洪，同样需要回填边坡采用直立挡墙。普济河倒虹吸二期道路绕行布置见图1。

图1 普济河倒虹吸二期绕行道路布置图

2.方案的选择

根据现有条件，为了绕行路畅通和普济河顺利导流，对普济河倒虹吸一期基坑回填区西侧的边坡支护情况做了多种方案比较和优化，其中直立挡墙是最经济合理的方案。

加筋土挡土墙是近年新兴起的一种挡土墙方式，在国外公路工程中已使用较普遍，国内也有成熟的施工技术。特点是在土体中埋入钢塑复合筋带用以抵抗土的滑动力，边坡外侧以预制的薄体钢筋混凝土板分层抵抗边缘土体下滑力，从而实现直立填土，受力较为合理，造价节省，一个明显的优点是土体重力均匀传递到下部地面，对倒虹吸管身顶部不产生集中荷载，与管身顶部原设计受力状态一致，而且施工速度快，现场没有大范围混凝土浇筑和等强，只有预制块组装、筋带铺设和土方回填，人力和设备大量节省，这对倒虹吸管身上部回填进度是最有利的。

重庆市出版的《加筋土挡墙工程图集》有5～20 m高度的20种挡墙的标准图和材料用量表，使用非常方便，其使用的关键材料——CAT钢塑复合筋带有多家生产厂家，价格也合理。

本工程选择了图集中9 m高的加筋土挡墙的每延米材料用量表和结构简图，外侧挡土板在图集中也有详细施工图，实施时进行了一些改进。管身以上加筋土挡墙长度共32 m，管身以外现浇混凝土重力式挡墙长度54 m。普济河挡墙剖面见图2，挡墙外立面拼装图见图3。

图2 普济河倒虹吸挡墙剖面图

图3 预制板安装外立面照片图

3.挡土预制板设计

原图集中挡土板立面设计为矩形，断面为槽型，由于模板制作比较复杂，混凝土浇筑需要在振动台上振捣，且本工程的挡土墙做为临时工程，外观要求比较低，后期基坑回填时埋入土中。在实际实施时，进行了改进：一是将墙板立面预制成T型和矩形配合组装，便于安装时错缝、咬合，受力更为合理；二是将墙板断面预制成平板，简化模板以便于预制，取消了振动台，用普通振捣棒振捣即可。图集中设计的预制板块体较小，每块高0.5 m，长1.5 m，为了适应现场配置的汽车吊和塔吊，预制块体加大到1 m高，1.5 m宽，厚度20 cm，这样加快了墙板的预制和安装进度。采用T型板的另一优点是，在每层回填土碾压时，本层预制板的筋带有一半被下层压实土体拉紧，更能保证板位置的准确。由于对图集中的预制块形状进行了改进，重新设计了预制墙板的配筋，并将预制墙板分为A、B、C三种规格。

4.施工方法

4.1 施工工艺框图(见图4）

图4 加筋土挡土墙施工工艺框图

4.2 基础施工

根据设计图纸确定挡墙位置和基础断面尺寸，测量放样后，准确划线立模浇筑挡土墙条形基础，基础为C25混凝土。本工程的条形基础下部均有前期浇筑的混凝土，不需要做地面以下部分。条形基础顶部按预制块图纸上的销孔间距预留直径Φ30 mm的销孔，间距为740 mm与520 mm间隔。依照挡墙外侧线形拉线控制销孔的分布线形和间距，混凝土在拌和站集中拌和，用混凝土运输车运至现场浇筑，振动棒振捣密实后覆盖养护。

4.3 面板预制

加筋土挡土墙墙板采用钢模板在构件预制场集中预制，预制时严格按设计的混凝土标号和规范标准制作，确保预制质量。预制成型的墙板做到表面平整、外光内实，对角线误差≤10 mm，避免出现露筋、掉角、啃边现象，冬季做好保温养护工作。预留的拉环采用埋设筋带同规格的筋带，绑扎在设定位置的主筋上，外露10 cm高的套环，若采用钢筋，则在预制完成后先进行除锈、刷沥青防腐处理。插销孔定位应精确，偏差不超过5 mm，预埋Ф30的塑料套管。脱模后，覆盖保温被养护10 d以上。

4.4 面板拼装

面板拼装时，先在浇筑成型的条型基础上准确挂线。第一层为1.5 m×0.5 m的矩形板，间隔520 mm放置，下部对应预留孔用钢筋销接，上部用T型板嵌入下层空档，面板拼装水平缝采用M5水泥砂浆砌筑拼装，竖向上下两层面板间用Ф20的钢筋制成长40 cm的扦销，提前在销孔内用M5水泥砂浆填充到需要高度。板间的竖向拼装缝，用30cm宽土工布展开挡在缝后面，用碎石压在土工布后面保持其展开。填土碾压之前，上下块之间临时用50×50×500的方木配合螺杆、蝴蝶螺帽制成加固件，夹紧、找直上下块，填土到高度后再拆除加固件，循环使用。T型板砌筑到顶后，上部档口用1.0 m×0.5 m矩形板找平，上部立模现浇断面为0.3 m×0.7 m的压顶混凝土。

预制挡板与边坡的接合处，在边坡上开挖出30 cm宽、台阶形的槽子，将预制板镶嵌在槽内，内外空隙处填入细石混凝土。

4.5 伸缩缝

挡墙每隔10 m设一道伸缩缝，缝宽20 mm，从内侧用20 cm宽土工布粘贴到预制块上，后面填碎石，兼作泄水孔。正常预制块之间竖向均设安装调整缝，缝宽10 mm，水泥砂浆填充。

4.6 筋带铺设

铺设第一层筋带之前，将加筋带拉环以下的土体回填，每层填土压实厚度25 cm，用3 t压路机碾压密实，并做成向边缘倾斜1%的横坡。

普济河加筋带挡墙设计宽度7 m，筋带下料长度14.5 m，将筋带从面板预留的拉环中穿过，然后折回与另一端对齐，扩散状分开但不互相交叉，绷紧平铺在压实整平后的填料上，末端采用拉紧、固定措施。例如加筋带末端距离墙体7 m的位置平行墙体打入土中一排短钢筋，间距1 m，再铺一条横向钢筋，将每根筋带从横向钢筋上折回20 cm后拉紧，用细轧丝将端部绑扎结实,严禁将筋带在预制块拉环上绕成死结。筋带铺设不得重叠，不得卷曲或折弯。筋带竖向分层间距0.5 m，填土分两层，层厚按0.25 m压实厚度，严格按基坑回填标准碾压。

4.7 加筋体填筑

混凝土管身上部0.5 m范围内用3 t碾子压实，每层压实厚度15 cm，用于加筋体填筑的填料粒径选用≤填料压实厚度的2/3的填料，且最大粒径≤10 cm。填筑时，填料应严格分层填筑，分层厚度与拉筋的竖直间距相匹配，每层填筑摊铺要均匀一致，并使表面平整。当用机械摊铺时，摊铺机械与面板保持1.5 m以上距离。在距面板1.5 m范围内，改用人工摊铺。碾压作业时，从筋带中部开始逐步碾压至筋带尾部，再碾压靠近面板部位，在距面板1 m范围内的压实，采用人工夯实，并确保压实系数≥0.95。

4.8 碎石排水及反滤层

墙面板后面0.3 m范围内填筑10～20 mm碎石。每层碎石先于土料填高25 cm。碎石与填土之间设置一道土工布反滤层，在筋带穿过土工布的位置用小刀割开小口，穿过筋带后，保持土工布展开。

4.9 压顶混凝土

加筋体填筑结束后，按设计要求和规范标准，立模浇筑加筋挡土墙压顶混凝土。

5.质量控制要点

加筋土挡土墙面板采用钢模板在构件预制场集中预制，预制时严格按设计的混凝土标号和规范标准制作，确保预制质量。面板拼装时，先在浇筑成型的条型基础上准确挂线。面板采用水泥砂浆砌筑拼装，板间的拼装缝，除预留伸缩缝和泄水孔处外要用水泥砂浆填塞严实。按设计要求设伸缩缝和泄水孔。筋带铺设不得重叠，铺设后用力将筋带拉直，末端固定。临时在上部压少量土，防止回卷。用于加筋体填筑的土料粒径要符合要求，并应严格分层填筑、压实，分层厚度与拉筋的竖直间距相匹配，每层填筑摊铺要均匀一致，并使表面平整。

6.结语

普济河倒虹吸受绕行场地的限制，主体工程分为一、二期施工，其一、二期基坑分界处采用直立挡土墙。既减轻了挡土墙自身重量，保证了下部倒虹吸管身的安全，又使得二期工程绕行路顺利通车，二期导流明渠顺利度汛，整个工程得以正常施工。这一新工艺的引进，由于其基础处理要求低，施工周期短，费用节省，有着较好的经济效益和推广应用前景。