装配式生态挡墙在绿色公路建设中的应用

孟秀元

（山西路桥建设集团有限公司，山西 太原 030006）

一、引言

公路边坡防护大体上可分为两类，即工程防护和植物防护。工程防护多为钢筋、水泥组成的刚性防护；植物防护则为柔性防护。工程防护是植被防护的基础，两类防护形式是相互支持相互渗透的，只有将两者有机结合，才能达到永久防护、美观耐用的目的。

传统的工程防护主要有挡土墙和护坡两类，在山区公路中，挡土墙应用尤为广泛。常见的挡土墙有重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙、锚杆式挡土墙、锚定板式挡土墙等，这些挡墙多为刚性挡墙，除施工不方便外，长期受冻融循环影响，易产生裂缝、变形等病害，继而塌方。

护坡主要是保护路基边坡表面免受雨水冲刷，减缓温差及湿度变化的影响，从而保护路基边坡的整体稳定性。常见的护坡包括锚杆格构式护坡、浆砌石护坡、混凝土喷射等，大多数施工工艺较为复杂，现场需要使用高耗能材料，将会严重破坏环境，且无法与植被防护有效结合，往往需要二次施工，经济效益和社会效益较差。

为了彰显绿色美韵，山西路桥建设集团有限公司技术人员在边坡防护中使用了“装配式生态挡墙系统”。该系统将挡墙具有的结构优势与立体绿化完美结合，不仅起到了应有的防护作用，而且增加了绿化水保效果，不仅能够节约资源能源、减少施工污染、提升劳动生产效率和质量安全水平，而且有利于促进建筑业与信息化工业化深度融合、培育新产业新动能、推动化解过剩产能。

二、装配式生态挡墙特点

2016年9月27日，国务院办公厅发布了《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》国办发〔2016〕71号。意见中强调“发展装配式建筑是建造方式的重大变革，是推进供给侧结构性改革和新型城镇化发展的重要举措，有利于节约资源能源、减少施工污染、提升劳动生产效率和质量安全水平，有利于促进建筑业与信息化工业化深度融合、培育新产业新动能、推动化解过剩产能。”

装配式生态挡墙设计安全等级为一级、二级，设计使用年限50年以上，一般同主体使用年限。一般布设在公路两侧山体支护绿化中，采用刚柔相济的方式作用在山体上，结合复合纤维网及保水体系，配合前侧微型梯田及植物，起到了有效保持水土的作用。另外，装配式生态挡墙采用前置式护坡工艺，两侧的挡墙面层比夯实区高，可有效降低降雨对土体的冲刷作用，且无需任何多余的建设成本。

装配式生态挡墙施工时，使用预制块现场组装，速度快、工序简单，现场不使用重型机械及耗能材料，不产生任何建筑垃圾。且在路基施工中，能有效改变坡比，在道路宽度不变的基础上，大幅减少占地面积，减少土方的使用量，起到节能降耗的作用。

装配式生态挡墙结构与绿化相结合，前侧的种植槽可用来栽植植物，也可播撒草种，符合国家生态文明建设的要求。采用组装形式施工，工期短、速度快，响应了国家政府提倡的装配式建筑、生态建筑等政策。且该挡墙结构安全稳定，刚柔相济，能够有效解决冻融循环等问题。

表1.装配式生态路基占地及其他对比

三、工艺原理

装配式生态挡墙是以新型预制块、抗老化纤维材料为主，利用回填土、建筑垃圾等固体废弃物组成的刚柔结合生态挡土墙，并结合“微型水库”“温差式自动提水系统”等发明形成挡墙系统，成功替代了传统毛石、混凝土等刚性挡土墙，可应用于公路、水利、农业种植等多个领域，并集结构优良、绿化美观为一体。

四、施工工艺流程

（一）施工工序

装配式生态挡墙施工工序为：基槽开挖→浇注基础→安装首层预制块→“V”形组装件施工→插筋施工→层层组装至标高→冠梁浇注→绿化养护。

上述为装配式生态挡墙一般必要施工工序，可根据具体项目需增加工序。

（二）基础施工

基础施工包括基础开挖（至设计基底）、基槽清理、绑扎钢筋、混凝土浇筑；基槽开挖后，需根据设计要求进行验槽，达到设计所需承载力。

（三）预制块施工

首层预制块根据设计要求找好坡比并进行临时固定，浇注混凝土；预制块采用组装形式，中间8孔内插入HRB400φ22钢筋，建议钢筋长度为1.5m，安装上层预制块前，需将“V”形组装件放于预制块槽内。组装件长度为6m，可采用大小连接棒搭接；插筋连接需选用钢筋套筒灌浆连接接头，采用直螺纹钢筋灌浆套筒时，钢筋直螺纹连接部分应符合行业标准《钢筋机械连接技术规程》（JGJ107-2016）的规定，钢筋套筒灌浆连接部分应符合设计要求及建筑工业行业标准《钢筋连接用灌浆套筒》（JG/T398—2012）和《钢筋套筒连接用灌浆料》（JG/T408—2013）的规定。

（四）“V”形组装件施工

“V”形组装件可分为绿化件和绿化结构一体件，绿化与结构一体（含筋带）的施工工艺如下：预制块与连接棒搭配稳定后，将“V”形组装件拉伸至后侧土体，拉伸过程中不可出现褶皱、破裂等现象；“V”形组装件要求紧实，施工时，用张拉梁将“V”形组装件拉紧，自由段用“U”型钉或木楔固定于地面，然后放开张拉梁；用装载机将填料垂直倾倒在铺好的“V”形组装件上，再用挖掘机或推土机进行整平；采用光轮振动碾压机将回填料压实，确保每层压实厚度为33cm，压实系数≥0.94，压实后的地面平整高度差≤10cm；采用小型振动碾压机械碾压距离立柱1.5m内的区域，确保总质量≤1000kg；压实系数≥0.94，在所有碾压工作完成后，将多余的筋带反包至回填料处。

在施工过程中应当注意以下几点：为避免格栅在施工中受损，严禁履带机械直接接触格栅；严格控制填方压实度，确保挡土墙结构稳定；填筑时，应严格按照《土工合成材料应用技术规范》（GB50290-98）有关规定执行。

图1.“V”形组装件设计图

（五）灌浆料施工

灌浆料采用自重法灌浆，机械或人工拌和。采用机械拌和时，时间一般控制在1～2分钟。采用人工拌和时，宜先加入灌浆料总量2/3的水，均匀拌和2分钟后，直至搅拌均匀。浆料要求连续、不间断从顶部灌入，直至从顶部溢出，一般灌浆高度以1.5m为宜。

（六）冠梁施工

冠梁采用现场浇注方式施工，施工时需严格按照《混凝土结构工程施工规范》（GB50666—2011）有关规定执行。

五、操作要点

（一）支护结构体系

装配式生态挡墙目前有斜拉式、加筋式、锚定板式等多种形式，可根据实际情况选择不同形式进行设计。将其应用在护坡中后，需结合勘测结果对边坡稳定性做出评估，再对边坡进行清表处理。在将预制块从坡底进行装配时，预制块装配而成的混凝土立柱轴向间距应控制在2～4m左右，“V”形组装件间距应为330mm以及330mm的倍数，具体可根据实际情况进行调节。

装配式生态挡墙可利用前侧预制块与“V”形组装件构成的面板结合后侧土体结构形成稳定的整体，按结构形式可分为斜拉式、锚定板式、加筋式等，设计时可根据不同地质条件选择不同结构形式。

装配式生态挡墙在进行理论计算时，应依据不同结构形式选用不同计算模型，总体需满足滑动稳定、倾覆稳定、基础承载能力等，各项安全系数参数值如表2所示。

表2.挡土墙安全系数取值

（二）排水体系

碎石排水层的竖向间距应设定为2m，采用土工布环包；排水板的横竖向间距设定为1m；顶部黏土夯实，顶部、底部均设置排水沟。

（三）预制块

预制块尺寸应以设计图纸为准，可在构件厂生产，也可现场预制，预制时采用强度等级为C30的混凝土。

（四）其他

施工和使用期间严禁坡顶超负荷；各层高强复合纤维网及土工格栅必须保持水平且互相平行铺设，具有足够的锚固力，铺设时需平顺展铺，填土时防止位移；回填料应从中部向尾部碾压，再由中部压向立柱碾压，全面轻压后再重压。

六、材料与设备

（一）主要材料

表3.主要材料表

（二）主要设备

表4.主要设备表

七、质量控制

施工过程中，应严格执行相关行业规范技术要求，生态挡墙的型号、质量和规格必x须符合设计标准。同时，严格实施自检、互检、交接检的“三检”制度。严禁上道标准不合格，转入下道工序继续施工。

八、安全措施

人工挖掘土方时，两人操作间距应保持在2～3m左右，并由上而下逐层挖掘清理。开挖坡顶截水沟时，工作人员不能靠山体边沿太近，并将开挖后的土方装袋，以防雨水冲刷。且现场施工人员应佩戴安全帽，高空作业时还应佩带安全绳索。在施工期间，挡墙结构外围应设置安全警示，在道路交叉路口设置醒目警示灯、标牌，必要时，在主要路口设专人指挥、疏导交通。同时，加强现场的安全保障工作，严禁场外人员进入。夜间施工时，必须保证作业场地的照明。加强施工现场的监督检查力度，现场安全员做到每天巡视检查，发现隐患及时处理。

九、环保措施

严格执行《中华人民共和国环境保护法》等相关法律、法规。尽量选用噪声小的施工设备，加强设备维修保养。施工现场应采取洒水、覆盖等措施降低粉尘对周边环境的影响。

十、结语

阳蟒高速公路在建设过程中，研究使用了“装配式生态挡墙系统”，有效解决了传统公路边坡防护中存在的耗材耗能高、严重破坏环境、无法与植被防护有效的结合、达不到绿色公路标准等缺陷。

“装配式生态挡墙系统”设计简单、明了，着力打造机械操作、流水作业，彻底摒弃人为施工。与机械自动化行业合作，生产机械操作手，彻底做到机械组装、流水施工。现场除操作及检测人员外，不需要任何技术工种。实践证明，该系统不仅能起到防护作用，而且经济美观、经久耐用，具有良好的推广前景。