余茂华
(江西省上饶市公路管理局信州分局,江西 上饶 334000)
江西省上饶市天佑大道跨紫阳大道立交桥桥头引道挡土墙(原设计钢筋混凝土),其中20m受城市综合地下管廊影响无法实施,后改为加筋格宾挡土墙,有效提高了结构的整体稳定性,实施后通车一年多效果良好,平纵横没有任何变形。当前,国内并无加筋格宾挡土墙相关的技术规范可供参考,本文结合具体工程对加筋格宾挡土墙施工关键技术和方法进行探讨,供相关工程参考借鉴。
加筋格宾结构中的双绞合六边形金属网面由机械编制而成,使用的主要材料为镀锌(或5%铝+锌合金+稀土元素的高尔凡)并覆塑的低碳钢丝,格宾网箱构成面墙,钢丝网面则由拉筋组成,拉筋和面墙以无节点方式连接。在施工现场向加筋格宾笼内充填块石料以构成面墙,还可分层填土与压实,使格宾网箱、网面及压实填土共同构成受拉结构体系。由于格宾网箱和网面均通过工厂化无缝连接技术预制,能有效避免传统加筋挡土墙筋材与面板之间连接薄弱的弊端,低碳钢丝六边形双绞合网面设计能使结构牢固性、整体性显著提升。通过在格宾网箱中充填块石料所形成的多空隙结构面板排水性能优良,能有效避免排水不畅而导致的结构变形问题。其六边形双绞合钢丝网设计还能预防结构开裂、松散,其“高尔凡材料+覆塑”的设计可使结构寿命达到100a以上。与此同时,加筋格宾挡土墙结构还具有柔韧性特征,能适应各种程度的不均匀沉降及水流冲刷导致的局部沉陷,通过撒籽、插枝绿化处理后的加筋格宾还能与周围自然环境有机融合。
严格根据设计要求清理基底,并确保基底平整度和承载力均达到设计要求。对于施工现场存在的流沙、淤泥等不良土质,必须进行加固处理。认真核对设计中的数据和施工图中的几何尺寸,并将平面位置误差允许值、高程误差允许值和基底不平整高差允许值分别控制在±30~40mm、±30mm和±30mm范围内。考虑到设计期间对施工现场实际情况的调查较为粗糙,因此在加筋格宾施工前必须对施工场地高程进行详细调查和测量。
1.加筋格宾组装
组装时必须将折叠的箱体放置在平整坚硬的地面并展开,使箱体前后面板、侧面板均垂直摆放,具体如图1所示。通过绞合钢丝将各面板按照10~15cm的间隔单圈缠绕,并双圈锁紧,边缘绞合部位的长度应控制在1m以内,并将绞合边缘钢丝末端继续缠绕在格宾网面上。
图1.加筋格宾结构构成示意图
本工程加筋格宾技术参数详见表1,钢丝抗拉强度至少为350MPa,延展率应达到9%以上,并通过热重镀技术对钢丝进行防腐处理。利用机器将钢丝编织成双绞合六边形网格,联结处钢丝应缠绕3圈,并按设计尺寸编织成钢丝网格,偏差控制在±5%以内,钢丝网面极限受拉承载力设计值为50kN/m。采用热重镀并覆塑的加筋格宾钢丝完成编织工作后,应标识TM6*3*1*0.8ZNP等字样,便于施工单位操作人员辨识尺寸。
表1.加筋格宾各网面的钢丝设计直径及公差
在空间较大且地面平整坚硬的区域组装加筋格宾,既能充分利用场地优势,又不影响和干扰其他作业项目。将一个完整的加筋格宾单元取出并通过钳子或脚踩的方式校正其弯曲和变形,将前后面板和隔板立起后,通过边缘延长的钢丝将角点初步固定,并保证各竖直面板边缘均位于同一水平面。按照10~15cm间隔及“双圈→单圈→双圈→单圈”的次序进行绞合处理,在绞合隔板时必须确保绞合线竖直、隔板绞合处理后位于同一竖直面,而且组装后的加筋格宾必须形状规则、绞合连接牢固、竖直边缘位于同一平面。
2.加筋格宾安装
在安装加筋格宾前,先按设计要求测放出外边缘线,并测量地基实际倾斜度,将组装完成的加筋格宾“面对面、背对背”整齐而紧密地摆放在正确的位置,方便填充块石料及绞合施工等操作。通过1.4m长的钢丝将相邻加筋格宾边缘按照10~15cm间隔和“双圈→单圈→双圈→单圈”次序绞合起来,再按照同样方式绞合第二层及以上部分格宾的底部边缘和下层。
3.加筋格宾填石
选用表面平整、粒径均匀的填充石料,并按石料自身颜色进行搭配,规则摆放。格宾笼四周干砌石应选择粒径较大的块石,中间可填充粒径较小的块石,避免块石料在不同格宾单元间窜动,保证整体结构的稳定性。为避免加筋格宾面板在压力的作用下出现鼓包、凹陷、隔板弯曲变形等病害,应采用方格面板固定面墙,并严格按照设计要求分层、分级装填块石料,在各格宾单元均增加四根钢丝加固。在填装块石料时,将每个格宾单元分为3层施工,并向其余方向格宾单元逐级递推填装,相邻格宾单元的填充高度差应为33mm。完成一层石料填充后,及时安装两根长度2.5m的钢丝加固,并在钢丝中间插入细长石块绕转1~2圈,以强化固定。为防止填石发生沉降,在块石料填充过程中应保持2.5~4cm的超高。需要注意的是,为防止格宾单元变形、面板受损,加筋格宾填石全过程必须由人工完成。
4.绞合盖板
块石料填充结束后,对格宾单元进行整体、全面的检查,及时校正检查过程中发现的隔板弯曲变形、石料表面不平整等问题,无误后使用1.4m长的钢丝按照设计间隔和绞合方式对盖板边缘和竖直面板边缘、盖板面板和隔板上边缘等进行绞合处理。完成盖板绞合施工后,必须确保全部绞合边缘均位于一条直线上,并通过钢钎校正方式确保绞合节点的全部钢丝紧密靠拢。
5.路基回填
在路基回填前,应将一层土工布平铺在格宾内侧以发挥反滤和抗顶破作用。格宾挡土墙周围1m以内的区域应用小型夯机代替压路机,避免压路机碾压造成格宾结构变形,碾压施工应由外向内进行。针对加筋格宾挡土墙位于填石路基及土石混合填筑路基的情况,应先回填10cm素土层覆盖筋板,再回填土石混合料,填至上面层后也必须回填10cm厚度的素土层,避免上面层筋材受损。
研究发现,与传统的重力式挡土墙、桩板式挡土墙相比,加筋格宾挡土墙成本低,施工周期短,与周围环境融合性好,景观效果十分显著。本工程格宾结构层数较多,在结构自重及路基填筑施工荷载等因素共同作用下,加筋格宾结构发生压缩沉降的可能性较大,所以在施工过程中及工后均进行了连续沉降观测和位移观测,观测结果显示,所有格宾结构质量、规格及沉降均符合设计要求,且加筋格宾结构表面平整、曲线圆滑、线条顺直。