整体现浇面板包裹式加筋土挡土墙施工工艺

雷 涛 王 宁 王智猛

（1.西南交通大学土木工程学院 四川成都 610031；2.中国中铁二院工程集团有限责任公司 四川成都 610031）

1 引言

传统重力式挡土墙和普通加筋土挡土墙在各种土建工程中应用广泛，比如公路、桥台、铁路等。传统重力式挡土墙依靠重力平衡墙后土压力，取材容易，施工方便，技术成熟，但圬工材料需要多，受地基影响较大，在地震作用下易产生滑移、倾斜、沉降等破坏［1-3］。普通加筋土挡土墙是由拉筋、填料和面板三个部分组成的柔性复合结构，依靠填料与拉筋的摩擦力来平衡填料与拉筋有相对错动时填料作用在面板上的土压力。加筋土挡土墙自身的结构特点使得其具有良好的变形协调能力以及地形适应能力。大型振动台模型试验和震后调查研究结果证明，在地震的作用下，加筋土挡土墙整体结构不会发生较大的破坏，但同时变形也不容易控制［4-6］。

近年来，结合重力式挡土墙和加筋土挡土墙提出了“重力式加筋土挡土墙”，并被用于了工程实践［7-8］。改建铁路成昆线在现有“重力式加筋土挡土墙”的研究应用基础上，采用了整体现浇面板包裹式加筋土挡土墙，与“重力式加筋土挡土墙”有所区别的是：整体现浇面板通过连接钢筋与墙后包裹体构成整体来平衡墙后土体压力，同时作为裸露在外面的土工格栅的保护层，避免土工格栅直接受到阳光、雨水的侵蚀。这种整体现浇面板包裹式加筋土挡土墙较传统挡土墙在安全性、耐久性以及变形控制方面有了明显的提高。而国内目前工程应用较少，缺乏相关施工经验，而施工工艺直接影响加筋土挡土墙的支挡性能［9-10］，因此有必要总结现场的施工流程和技术要点，为将来类似挡土墙的施工提供参考。

2 工程概况

整体现浇面板包裹式加筋土挡土墙位于改建铁路成昆线峨眉至米易段 DK443＋764.81～DK443＋894.56位置处，总长度129.75 m。挡土墙高6.5 m，墙面坡率1∶0.05。基本结构形式如图1所示。

图1 挡土墙结构示意

经过地质勘查，该段为浅丘坡洪积地貌，地势较为平缓，出露地层为第四系全新统，坡洪积层（Q4dl＋pl）软土、粉土、粗圆砾土，未见基岩出露。地表水发育，主要为沟水，受大气降水补给，水量随季节性波动。地下水主要为粗圆砾土中的孔隙潜水，主要受大气降水和地表水补给，水量较丰富。在化学侵蚀环境、氯盐环境及盐类结晶破坏环境下，该水对混凝土结构无侵蚀性。测区地震基本烈度为Ⅷ度，地震动峰值加速度为0.30 g，地震动反应谱特征周期为0.40 s。

3 施工流程

根据加筋土挡土墙的结构特点，主要的施工流程是：地基处理→加筋体施工→填料摊铺压实→埋设连接钢筋→浇筑挡墙面板。

4 技术要点

4.1 地基处理

考虑到软弱地基会引起后期沉降变形过大，甚至导致路基破坏［11］，测量放线确定基座轴线和边桩位置后，挖除软基并换填硬块石。压路机压实并平整，待地基承载力检查合格后，在两侧开挖沟槽并铺设一层10 cm厚、120 cm宽的C20混凝土基础垫层，并在基础垫层上浇筑条形挡墙基础。

4.2 加筋体施工

包裹式加筋体使用的土工材料有高密度聚乙烯单向拉伸土工格栅、透水土工袋和扁形高密度聚乙烯土工棒。土工格栅单幅宽度1 m，纵向抗拉强度不低于120 kN／m，具有良好的抗拉伸、抗老化和抗蠕变性能。为避免紫外线长时间照射影响土工格栅的性能，在每层包裹体施工完毕后注意使用篷布进行遮盖。土工袋的主要材料是聚丙烯和聚酯，能很好地抵抗酸碱盐、微生物等的侵蚀。经过试验分析，装填土工袋的级配良好砂卵石质量应保持一致为60 kg，装袋后用电动封口器封口，尺寸为80 cm（长）×45 cm（宽）×10 cm（高）。

土工格栅回折包裹有2种方式：（1）回折后下压与本层土工格栅连接；（2）回折后与上层土工格栅连接。经过试验比选，发现方式（1）在受力与变形方面更能满足施工质量的要求［12］。

包裹式加筋体施工时，铺设路基两侧的土工格栅长度为10～11 m，预留不少于2 m的回折包裹长度，最上面两层不少于3 m。竖向间隔0.3 m，为增强路基的整体性，每隔1.2 m高度沿路基横断面拉通铺设一次。铺设过程中土工格栅不得卷曲和扭结。在路基两侧拉线确定位置后，将土工袋分三层呈品字形错缝码放在土工格栅上，每层土工袋码放完毕后，均需使用振动平板夯夯实。为防止浇筑挡墙面板过程中混凝土浆液渗入包裹体，应在土工袋的外侧包裹一层复合土工膜。在土工袋的内侧角落铺上适量的碎石土后，将预留的土工格栅回折包裹，并通过土工棒与本层土工格栅上下错孔连接在一起，如图2所示。

利用自制拉紧装置，如图3所示，将两侧土工格栅的末端拉在一起，均匀施加不少于1 000 N／m的预拉力，并用U型钉进行固定。将回折包裹的土工格栅调整为适当的松紧程度，要求是使得填料压实后回折包裹后的土工格栅能保证受力，但又不至于太紧而拉动包裹体，在末端位置和相邻两幅土工格栅的边缘中间位置处用U型钉固定。

图2 土工棒连接

图3 自制拉紧装置示意

4.3 填料摊铺压实

基床底层以下选用的填料是A、B、C组圆砾土，基床底层选用A、B组圆砾土。填料中粒径大于10 cm和尖锐棱角的碎石应人工予以剔除。在两侧边缘1.0 m范围以外，通过试验研究确定，每层填料虚铺厚度不少于35 cm时能保证填料压实质量，采用22 t的重型振动压路机，沿着线路方向先从格栅中间位置处向格栅末端，然后再逐步向边缘位置按照2遍静压、2遍弱振、2遍强振再2遍静压的顺序压实，严禁沿着横断面方向碾压。在两侧边缘1.0 m范围以内，使用小型振动平板夯分两层夯实。压实整平后路基表面呈4%的人字形横坡。严禁施工车辆在未覆盖填料的土工格栅上直接碾压，如需行驶，应保证填料覆盖厚度不少于20 cm。

每层夯实后需按照《铁路工程土工试验规程》相关规定进行地基系数试验，检测路基边缘和中间位置的压实质量。按照上述压实顺序和遍数后测得的结果满足K30≥120 MPa／m，且最上面两层满足K30≥130 MPa／m的要求。

4.4 埋设连接钢筋

加筋体与面板的连接方式是整体现浇面板包裹式加筋土挡土墙的关键技术，直接影响着铁路路基的安全和稳定性能［13］。填料摊铺压实整平完毕后，将锚固长度为3 m的φ25HPB镀锌连接钢筋沿着路基横断面方向平铺，铺设的横向间隔0.6 m，竖向间隔0.6 m。连接钢筋弯钩一端伸出加筋体外，另一端焊接规格为50 mm×50 mm×5 mm的水平向镀锌角钢，埋入填料中的钢筋部分使用土工布包裹。为使得接下来铺设的土工格栅能与底部填料保持密贴，使用中粗砂将镀锌连接钢筋之间的沟槽垫平。

重复加筋体施工、填料摊铺压实和埋设连接钢筋直至填筑到预定高度。

4.5 浇筑挡墙面板

通过预先埋设的变形量测仪器确定路基变形稳定后，挂铺挡墙面板钢筋网，并与连接钢筋绑扎在一起。挡墙面板厚30 cm，采用C35混凝土现场支模浇筑，定型钢模长25 m，高1.2 m，可使用手动葫芦起重机调整钢模板的高度来配合竖向分段浇筑面板。定型钢模安装如图4所示。

图4 定型钢模安装

在离基础表面约1 m高度处设置一排泄水孔，泄水孔采用φ100 mm的PVC管，水平方向间隔2 m，坡度4%。进水口伸入砂卵石反滤层中至少20 cm，为防止填料中细粒物质流失，应使用透水土工布包裹；为防止混凝土流入泄水管道，出水口应采用不透水土工膜包裹，并在面板浇筑完毕后，将不透水土工膜取下，使得排水通畅。安装并确认钢模支撑牢固和位置准确后，利用泵车将C35混凝土泵入钢模内，边浇筑边使用插入式振捣器振捣，在混凝土终凝前根据现场湿度和温度条件覆盖破旧棉被浇水进行养护。每隔25 m设置一道伸缩缝，缝宽2 cm，内部用沥青木板填塞，以减少路基不均匀沉降对内部应力的影响。

5 结束语

经过专家评审，整体现浇面板包裹式加筋土挡土墙施工工艺合理，质量控制标准全面。由于其具有施工快捷、安全性高、耐久性好、结构美观等优点，必然会在将来的公路、铁路、矿山等更多的基础工程建设中得到广泛应用。施工中需要注意的细节比较多，施工工艺的好坏直接影响挡土墙质量的优劣，需要在建设过程中不断总结和积累经验，在施工过程中严格控制各项技术要点。