中东欧高速公路加筋土挡墙施工关键技术

严少发

(中交一公局集团有限公司，北京 100024)

1 工程概况

黑山南北高速公路四分部加筋土挡墙共4段，长608m，最高墙高25.52m，填料17.3万m3。面板预制块尺寸40cm×22cm×(22～23)cm，共10.5万块，每层预制块对应1层填筑。筋带型号从下至上分别为U7，U5，U4，U2共4种，每1层或2层填筑铺设1层筋带，筋带铺设宽度4～22m，共31.9万m2。纵向排水管布置在墙后50cm排水层内，与横向排水管连接，将水排至挡墙外。加筋土结构如图1所示。

图1 加筋土挡墙结构示意

2 材料选择

根据黑山国家技术委员会批复的施工图设计要求，加筋土挡墙涉及的材料有面板预制块、土工格栅、填料、滤水层、土工布、排水管等，所有用于工程实体的材料均须上报MAR(材料报验)至监理工程师批复同意后方可使用，材料审批时需提供厂家相关资料、CE认证、ETA认证、检测试验报告等。

2.1 面板预制块

预制块由黑山当地或塞尔维亚有资质的厂家进行生产，最底层砖块不同于上层砖块，最底层砖块底部需与条形基础完美相接。因每个台阶的长度不同，所以存在砖块需切除一部分情况，在需安装排水管三通出口的砖块还需进行取芯钻孔预留孔洞。在正常施工期间，这些砖块可在露天处保存在牢固且平坦的地面上。混凝土强度等级为MB40，V8抗渗和M150抗冻，生产制造和验收采用黑山规范《砌筑块材规格.第3部分：集料混凝土砌筑块材(密实和轻骨料)》(MEST EN 771-3∶2011+A1∶2015, IDT)中的D2标准，标准高于国内，公差分别为长度1～-3mm，宽度1～-3mm，高度±2mm。

暴露等级XF2，防火等级为欧洲A1级，最大吸水率6%，最小密度2 100kg/m3。在顶部的全宽上有一个凹槽，在底部的全宽上有一个特殊形状的舌片，相互连接，与墙面的水平面呈86°。

结构选型采用中东欧市场现有常用结构类型，面板预制块结构如图2所示。

图2 面板预制块结构示意(单位：cm)

2.2 土工格栅

整体式刚性土工格栅由高密度聚乙烯聚合物制成，仅包含原始聚合物、适当的炭黑母料和加工中的再生材料。土工格栅应具有由欧洲认证机构颁发的关于土壤加固系统性能的BBA体系认证，该认证声明土工格栅适合用作设计寿命高达120年的斜坡和墙壁的拉伸加固元件。土工格栅由中国厂家生产，通过货轮运送到施工现场，厂家根据施工计划，考虑运输周期约2个月，分批次运送U7，U5，U4，U2 4种土工格栅。在正常施工期间，土工格栅可在室外保存但需进行覆盖防晒、防雨淋处理。其主要特性如表1所示。

表1 土工格栅主要特性

2.3 填料

加筋土挡墙回填料选用从Tara河挖取的级配卵石材料，由碎石场加工破碎，送往马其顿实验室进行内摩擦角试验和CPL中心实验室做常规筛分试验，试验结果均必须满足设计要求，填料的岩土工程性质最小指标主要有压实后重度γ为20.5kN/m3、内摩擦角φ为38°、黏聚力c为0～5kPa。

填料为摩擦填料，不含有机材料、塑料、金属、橡胶或其他合成材料、无机污染物、危险或有毒材料或易受燃烧的材料，同时为惰性、坚硬、耐用的颗粒状材料，不会导致部件不可接受的劣化。页岩、黏土岩等易破碎的材料或其他易碎材料不得使用，可由石灰石、不含黏土或泥灰岩的复理石和河卵石制成，填料在满足前述岩土工程性质最小指标要求的同时还需满足图3所示级配曲线要求，通过多次委外取样进行内摩擦角试验，同时满足级配和内摩擦角的要求难度较大，需通过不断试验寻找二者的交集平衡点，内摩擦角必须采用大型直剪试验取得相关数据，中东欧地区具备该条件的实验室数量很少。

图3 加筋土挡墙填料的粒径分布

2.4 内部排水

内部排水主要由滤水层、排水管、土工布组成。在第1层砌块的背面放置1根打孔排水管(管径100mm，打孔尺寸为75～100mm，水平和垂直间距为2.0m)，并在其周围安装1层由50cm厚砾石层(16～31.5mm)构成的贯通排水层(最小渗透系数为10-2m/s)，直至墙体顶部。

在砾石层和填料之间放置300g/m2的土工布作为过滤器。

3 施工关键技术

施工工艺流程如图4所示。

图4 加筋土施工工艺流程

3.1 基底处理

由于复理石地层较复杂，根据设计要求，所有加筋土挡墙必须建在坚固岩石上，如果在设计的基础水平没有找到坚固岩石，则应进一步挖掘土壤直到找到坚硬岩石。在这种情况下，墙的高度增加，土工格栅类型、长度和垂直间距根据设计图纸进行相应修改并出具相关设计声明报监理工程师审批后实施。

如果增加的挡墙高度未在施工图设计中分析过，加筋土挡墙的构件(土工格栅类型、长度和垂直间隔)由设计者再次计算决定。反之，如果硬岩在达到设计标高之前发现，加筋土挡墙的高度可最多降低2.5m，然后土工格栅类型、长度和垂直间隔也应按设计图纸的表格进行对照更改。

在中东欧地区，由于地质确认需经过较繁杂手续，地质不符需进行冗长的变更审批程序，因此基底确认需综合考虑各种因素提前进行，以免因基底的不确定性导致停工、窝工。

加筋土挡墙施工在山区从最低点开始，易出现基底围岩渗水，一般沿开挖坡面汇入基础。该地区缺乏石灰等原材料，回填压实料很难达到设计要求，需设计院出具关于加筋土挡墙场内底部盲沟排水的设计声明，解决场内低点回填料的含水率较高问题，边坡渗水在坡脚也采用同样的方法进行处理，盲沟结构如图5所示，排水管240°范围内打孔，并用土工布包裹。

图5 加筋土挡墙基底渗水处理盲沟

3.2 条形基础施工

完成垫层混凝土后，测量放样定位出钢筋位置，进行钢筋绑扎。钢筋笼按图纸进行加工。浇筑混凝土前注意检查钢筋保护层是否满足设计要求，欧洲质量管理程序要求钢筋属于监理工程师报检项。混凝土强度达到设计要求强度的30%时，将模板拆除。基础按设计分台阶施工，施工时基础端部与原地表结合部必须用混凝土填充密贴且形成垂直面，确保基础和面板预制块安装时牢固可靠。

条形基础的表面必须光滑平整，混凝土强度等级MB30，V8抗渗性和M100抗冻性，条形基础结构如图6所示。

图6 混凝土砌块基础垫层示意

3.3 面板安装

第1层面板是控制全墙基线的基准，必须做到准确无误，铺设第1层砌块时，应特别注意其纵向对齐，确保土工格栅的第1横筋不在砌块下方，从而保持上侧完全平整。安装前，首先将条形基础表面杂物清理干净，并设置中线控制点，间距为5m，在清洁干净的条形基础上标识出面板外缘线及每块板的安放位置。

在第1层上铺设第2层砌块，将砌块底面的舌片安装到下面砌块顶面上的凹槽中；特别注意它们要纵向对齐，保持上侧完全水平。确保上部的舌片紧靠下一排凹槽的前边缘，以确保与水平面86°的整体墙面角度，使用水平尺对砖块进行调平，不平整的预制块需打磨合格后方可使用。

3.4 筋带安装

根据批复的设计图中规定的尺寸裁剪土工格栅，裁剪后的尺寸必须保证有效长度(即格栅纵向肋条长度整数倍的长度)符合设计长度要求，在格栅纵向肋条的中央位置进行裁剪。

第1层筋带铺设时，砖块与基础顶部不存在凹凸榫，无须使用连接件，将筋带平铺于砖块底部即可。考虑端头与砖块间无连接件，因此需预先使用短钢筋将筋带靠墙体一端的端头进行固定，以防止筋带加拉时造成筋带移动。

在土工格栅的自由端采用张拉梁勾住，向后对格栅进行张拉，使格栅处于绷紧状态，并保持格栅连接件立起、紧贴模块的后槽面上。

继续保持格栅的张拉状态，并用不少于2个销钉在格栅末端固定，确保格栅在上料摊铺和碾压时仍能保持平整不会起皱褶，然后在格栅上进行填料摊铺，以免释放张拉力时格栅产生回缩，最后释放张拉力，移去张拉梁。

为保证筋带紧贴上一层回填料，现场需使用φ8或φ10钢筋做成U型卡扣对筋带进行固定。

安装筋带连接器时，需再次调整铺设的筋带位置，将准备好的格栅端置于预制块的凹槽内并用连接件套住格栅横挡，连接器需对格栅网孔逐一扣住，并在面板预制块的凹槽内准确定位，如图7所示。

图7 连接器安装示意

3.5 内部排水施工

挡墙回填前将预先剪裁好的土工布置于挡墙内侧，土工布必须在土工格栅和压实填料之间的每层土工格栅的上方和下方返回，以确保过滤连续性。

砾石排水材料于挡墙回填之后铺设。为避免排水材料与回填料混合，可使用木板进行隔离挡护，待排水材料摊铺完成后，撤出木板。

加筋土挡墙内侧纵向排水管位于砾石排水层范围内，沿纵向每隔10m设置1道三通管道穿出挡墙用于排水。纵向管道与墙内侧的筋带冲突时将筋带割断，纵向排水管道需使用土工布包裹后进行安装，安装时要注意打孔的方向朝上，确保排水通道顺畅。

3.6 填料填筑与压实

填料填筑时采取分层铺设。填料碾压均匀、密实,振压4遍、静压2遍,从筋带中部压向筋带尾部，再由中部碾压至面板附近，压实机械与面板距离应≥1.5m，在此范围内采用小型打夯机夯实填料。在运输或压实之前，土工格栅上的最小填充层厚度为150mm。

填料采用自卸车运输至场外附近，由装载机摊铺，逐步推至筋带尾部，避免机械直接作用在格栅上。范围较小时采用自制小工具进行人工平整，具备条件时采用平地机进行平整。

采用光轮压路机进行碾压，由于填料较薄，可在当地租赁前后钢轮的小型光轮压路机，碾压时有别于正常路基填筑，在未经压实的填料上严禁进行急刹车、急掉头等违规操作，避免因此扰动筋带产生变形从而影响加筋土挡墙整体质量。

4 质量验收

每层施工压实厚度为22cm，经与监理工程师沟通后，在非筋带铺设的填料层只需取样进行压缩模量MS试验或换算的动态变形模量EVD试验。当填筑44cm达到铺设筋带层时，需进行压缩模量MS试验、压实度试验和平整度检验，平整度直尺需从中国购买。每10层需上报当地国家技术接收委员会(State Technical Audit Board，STAB，同时具备国内质监站和验收机构功能，阶段质量检查和过程验收需要该委员会参与)进行验收。主要验收标准如表2所示。

表2 加筋土挡墙过程验收标准

5 结语

通过该工程的加筋土施工实践，在中东欧施工需重点注意以下几点。

1)各种材料的选择和审批是前提，需提前12个月办理各种材料的审批手续，土工格栅、连接器、预制块需进行系统性认证和ETA认证，填料需反复试验同时满足级配和内摩擦角要求，排水材料需进行全项试验和滤水性试验，部分试验项目需委外，试验过程将耗费大量时间和精力。

2)基底地质确认是关键，中东欧地区基底地质确认需经有资质的地质工程师进行地质素描并报地质监理工程师审批，与设计计算模型的地质参数进行对照，若偏弱则需出具设计声明或重新计算并变更，地质的不确定和变更程序的复杂漫长特点将严重制约进度。

3)施工细节处理决定成败，预制块安装、筋带铺设、排水系统安装、摊铺碾压等每个环节的任何一个细节未做好都将导致返工而延长工期和增加费用。

4)确保施工质量是加快进度的充要条件，由于每22cm都要报监理工程师验收，监理工程师的工作时间、复检次数等因素都对报检影响较大，因此确保施工质量，提高一次报检通过率，减少监理报验对进度的影响。