土工格栅加筋挡土墙的应用技术研究

高勇

摘要 土工格栅加筋挡土墙的施工质量对高速公路的边坡安全有重要影响。为进一步提升加筋挡土墙的施工质量，确保其承载性能和抵抗水平变形能力，文章通过对格栅加筋挡土墙施工的关键环节及承载性能进行系统分析，提出了一套全面有效的施工流程及质量控制方法，旨在确保挡土墙的长期变形稳定性和可靠性，为高速公路边坡工程中格栅加筋挡土墙的稳定性和施工提供有力的理论支持。

关键词 加筋挡土墙；土工格栅；施工；质量控制

中图分类号 U41文献标识码 A文章编号 2096-8949（2024）10-0138-03

0 引言

土工格栅挡土墙可以有效解决土体侧向的稳定性和防止滑坡侵蚀，而传统的挡土墙难以应对地势变化和水土流失存在的问题。因此，引入土工格栅挡土墙以提高边坡的竖向承载、抗滑性能。挡土墙的性能直接关系到工程的安全稳定性与边坡抗滑移能力[1]。随着公路基础设施建设的不断发展，需要承载力高的挡土墙结构应对地震过程中的边坡破坏或者是雨季滑坡问题。土工格栅是一种具有拉伸和抗剪强度的材料。这种网状结构作为挡土墙结构有更大的抗滑性能，使挡土墙能在复杂地形和地质条件中保持稳定[2-3]。为了确保格栅加筋挡土墙的稳定性和抗滑移能力，需对格栅加筋挡土墙的加固承载性能及水平变形能力进行探究。该文通过模型试验对比分析土工格栅加筋挡土墙的承载与变形能力，探讨土工格栅挡土墙的结构特点、优势、施工技术以及质量控制等方面。通过对土工格栅挡土墙的深入研究，详细介绍了挡土墙的施工、承载力和日常维护工序，保证格栅加筋挡土墙在公路边坡应用过程中的安全。

1 土工格栅加筋挡土墙施工

1.1 施工前期准备

高速公路的高边坡工程可以采用土工格栅加筋挡土墙进行加固处理。格栅加筋挡土墙在施工前的准备工作主要做好以下三方面：

（1）工程地质勘测和设计：土工格栅加筋挡土墙施工前应进行工程勘测，同时结合边坡的排水方案设计土坡的坡比。发现设计中不合理的地方应及时上报复核原设计，同时对设计挡土墙方案进行稳定性及抗滑移能力的评估。根据现场原位地质勘探结果，了解场地的土壤性质、地下水位、地质层位等信息。结合地质情况选择格栅和加筋土种类。

（2）材料检验：对采用的格栅、加筋土等材料进行质量检验，确保所有材料符合相关标准，并对格栅的力学性能和抗腐蚀进行测试。

（3）制定施工细则：根据设计要求和施工条件，制定可靠的施工方案，包括施工工艺、施工步骤、施工时程、人员配备计划，以确保施工过程的有序进行。严格确保挡土墙施工符合规范要求，施工阶段确保施工过程中的人员安全。检查施工所需的设备，包括土工格栅铺设机械、加筋土填充和夯实设备是否可以正常运转等。

1.2 土工格栅的正确铺设

土工格栅铺设质量直接影响挡土墙的稳定性和抗滑性能[4]，应在施工现场确定格栅的铺设起点和方向。选择挡土墙的底部或坡道的最底端作为起点[5]，然后按照设计要求确定铺设位置和方向。展开卷装格栅过程中应确保不发生扭曲或折叠。格栅在展开阶段应保持均匀，避免出现过度张力或松弛。使用钉子或地钉，将土工格栅固定在挡土墙的基底或坡面上，固定位置应密实而均匀，确保土工格栅与基底之间的紧密结合。在格栅铺设过程中，保持格栅的拉直和平整。测量阶段确保格栅在垂直和水平方向上都满足设计要求。

采用相邻格栅的搭接或焊接，应确保连接处牢固可靠，使整个格栅系统形成一个坚固的结构。确保相邻格栅的重叠部分符合设计要求，同时注意处理接缝处，避免出现裂缝或漏空的情况。在格栅铺设完成后，根据设计要求和实际需要，對多余的格栅部分进行修剪。确保格栅的铺设质量符合设计要求。格栅铺设过程中，保持施工现场的整洁有序，保证施工人员安全，并采取相应的防尘、防水等措施，避免在施工过程中产生大量的扬尘影响周围环境。通过以上格栅的正确铺设、搭接和固定，可以确保格栅能够充分发挥其加筋作用，提高格栅加筋挡土墙的长期稳定性和抗滑移能力。

1.3 加筋土的填充与夯实

加筋土的填充与夯实是确保挡土墙稳定性和强度的重要步骤。第一，进行加筋土的分层填充。根据格栅加筋土的设计要求，将加筋土分层均匀地填入土工格栅之间，每一层的厚度应符合设计规范，采用机械设备进行土料的均匀覆盖。第二，在填充加筋土的过程中，确保土料保持一定的湿润度，这种做法的目的是有利于夯实过程中形成均匀的土体。第三，采用合适的夯实设备对每层加筋土进行夯实，增加土料的密实度，减小土料之间的孔隙，提高土体的整体强度。夯实设备的选择和调整应根据土工格栅挡土墙的高度和土料的性质进行。在夯实过程中尽可能地采用高频振动夯实，改善土料的密实性，提高土体的抗剪强度。确保夯实过程中的均匀性，特别是在土工格栅附近和接缝处。第四，在夯实过程中应对挡土墙进行实时监测，以确保夯实效果符合设计要求。每层填筑后进行夯实，确保每一层土料的夯实效果均匀一致。第五，在夯实过程中，根据实际情况进行调整和修正。对于出现不均匀夯实或夯实效果不理想的地方，及时采取纠正措施，保证整体的夯实质量，提高整个挡土墙的长期安全。

1.4 挡土墙结构表面处理与防护

挡土墙的结构表面处理与防护是确保挡土墙长期稳定和延长使用寿命的重要工序。在挡土墙施工完成后，首先对挡土墙表面进行清理，清除附着的杂物、尘土和其他污物，确保格栅表面干净整洁。对于不平整、凹凸不平的部分，应进行修整，使格栅表面平滑一致。如有表面裂缝出现，应及时进行填充处理，以防止水分侵入并避免进一步扩大裂缝。在表面进行防水涂层处理，以防止雨水渗透，减缓土体侵蚀和增加墙体抗渗性能。考虑户外环境中紫外线的影响，在挡土墙表面添加防护层，提高表面的抗磨损和抗侵蚀性能。对于可能受到潮湿环境、化学物质侵蚀的部分格栅，需要采用防腐处理措施，增加挡土墙结果的耐久性。施工完成后，应进行定期的表面检查，一旦发现裂缝、破损和表面涂层脱落等问题，应进行及时处理。

2 土工格栅加筋挡土墙效果研究

采用离心模型试验验证土工格栅加筋挡土墙的加固效果，对天然土坡和格栅加筋土坡进行试验研究，试验土坡的坡比均为1∶0.3的工况。通过对比试验分析格栅加筋挡土墙的处理效果以及坡顶的荷载传递规律。实验过程中在坡顶位置布置位移传感器，在坡顶放置应变片，监测试验坡顶加载过程中坡顶的竖向沉降与应力变化。

2.1 坡顶竖向沉降分析

如图1所示为2种模型试验工况的坡顶竖向沉降随荷载等级的变化规律曲线。从图中可知，加载初期天然土坡与格栅加筋土坡的沉降明显增加，这是由于试验过程中模型逐渐密实，导致初期的沉降量显著增加。随着加载等级继续增大，天然土坡的坡顶竖向沉降迅速增加，但是格栅加筋土坡坡顶的竖向沉降增加并不明显。当坡顶荷载增加至45 kPa时，天然土坡产生了明显的裂缝，说明天然土坡结构已经遭到了破坏。根据试验可知坡比为1∶0.3的天然土坡的破坏荷载为45 kPa，而此荷载下格栅加筋土坡并未产生破坏。随着荷载继续增加，格栅加筋土坡的沉降量逐渐增大，在荷载增加至140 kPa时，格栅产生了严重变形，土坡靠近坡顶位置出现明显的竖向裂缝。与天然土坡相比，格栅加筋土坡的破坏荷载提高了311%，说明格栅加筋处理公路土坡可以显著提高边坡的竖向承载力和稳定性能。

2.2 挡土墙面的水平位移分析

天然土坡墙面中间水平位移与挡土墙高度的关系曲线见图2所示。相同荷载下土工格栅加筋挡土墙各个位置处的水平位移远小于未加固挡土墙，距离墙底2/3位置处的水平位移量最大。随着荷载继续增大至天然土坡坡顶的破坏荷载时，天然土坡挡土墙面的最大水平位移达到4.3 mm，墙体中间凸起，墙面变形严重。而在土体中布设柔性加筋格栅作用的加筋固化挡土墙，因两种材料界面上的摩擦力、咬合力以及土体与筋材之间的嵌合，可以极大地限制坡顶土体的水平位移并且增加土体的整体性。当天然土坡达到破坏荷载时，格栅加筋挡土墙的最大位移仅为1.7 mm。与天然土坡墙面相比，格栅加筋挡土墙的最大水平位移可减少60%左右。由此可见，格栅加筋挡土墙可以最大限度地约束挡土墙内土体的侧向位移，增加公路边坡的抗侧向变形和抗滑能力。

3 土工格栅加筋挡土墙验收与维护

高速公路格栅加筋挡土墙的竣工验收标准，应确保挡土墙在结构、外观和功能等方面都符合设计要求和公路边坡工程的施工规程。

3.1 竣工验收标准

高速公路格栅加筋挡土墙的竣工验收标准应包括以下几个方面，验收过程中确保挡土墙在结构、外观和功能等方面都符合设计要求。

（1）结构稳定性：挡土墙整体稳定，无明显倾斜、滑动、裂缝等现象；格栅的铺设牢固，相邻格栅搭接位置牢固可靠。

（2）格栅铺设与连接：格栅均匀展开，无扭曲、折叠或松弛；连接处紧密结合，符合设计要求。

（3）加筋土填充与夯实：加筋土填充均匀，夯实效果良好，填筑土密实度符合设计要求。

（4）外观质量：表面平整，无明显凹凸、裂缝和破损。

3.2 日常维护

每季度进行一次定期巡视，检查土工格栅加筋挡土墙的整体情况，并检查边坡是否存在滑动迹象。定期清理挡土墙表面的杂物等，一旦在巡查过程中发现裂缝、破损等问题，应及时进行修复，包括填充、重新涂层或者在裂缝位置注射水泥浆液等。植物根系可以有效地增加边坡的抗剪切能力，提高边坡面的稳定。因此，在维护过程中应对挡土墙上的植被进行管理，修剪过高或过密的植被，保持植被的有序生长，确保边坡土体的稳定。同时，定期检查防护层的完整性，修复破损或裂缝，确保其可以有效保护挡土墙。此外，定期进行环境监测，检查地下水位、水质等。记录维护的内容、时间和维护人员，建立完善的维护档案。综上所述，高速公路格栅加筋挡土墙的检查与维护也至关重要。在维护过程中可以及时发现问题，从而解决格栅挡土墙在应用过程中的长期稳定。高速公路边坡格栅加筋挡土墙的施工与维护流程及质量控制见图3所示。

4 结论

高速公路土工格栅加筋挡土墙施工维护以及承载能力影响到公路工程的安全。因此，应对挡土墙的质量准备、格栅铺设、加筋土填充、结构表面处理进行严格监控。通过对比试验可以发现，土工格栅加筋挡土墙提高坡顶的竖向承载力达到311%，同时降低挡土墙的水平位移60%。格栅挡土墙可以最大限度地约束土体的侧向位移，增加公路边坡的抗侧向变形能力，确保公路边坡的稳定与安全。

参考文献

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[5]駱和亮. 高速公路土工格栅加筋挡墙施工技术[J]. 北方建筑， 2023（5）： 71-74.