拉錨式擋土墻在橋梁工程中的研究與應用

胡靖宇

摘要：本文以中東地區某市政橋梁工程建設為例，介紹了一種新型拉錨式擋土墻（以下簡稱拉錨墻）工藝，詳述了拉錨墻施工的工藝原理和操作要點，使工程在保證質量的前提下，達到縮短工期，降低成本的效果，為今后橋梁設計和施工積累了經驗，提供了參考。

Abstract： This paper takes a municipal bridge project in the Middle East as an example， describes a new type technology of MSE wall， describes the key technologies and key points of construction for MSE wall in detail， so that under the premise of guaranteeing quality， to shorten the duration and reduce the cost effectiveness， accumulate experience for future bridge design and construction and provide reference.

關鍵詞：拉錨墻;拉錨塊;拉錨帶;選擇回填料

Key words： MSE wall;concrete panel;geostrip;selected backfill

中圖分類號：TU476+.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）13-0170-05

0 引言

中東地區建筑裝飾風格具有濃厚的沙漠風情特色，多采用大型直立式帶有特殊圖案的預制混凝土安裝而成。雖構造簡單，但不失外形美觀大氣，可充分體現大型公共建筑獨特的表現力。

本文介紹了其中一種被廣泛應用于橋梁施工中的拉錨式擋土墻即拉錨墻施工工藝，它具有構造簡單，結構穩定，施工快，防震抗裂性能好，易更換維修等特點。期望通過國外比較成熟的施工經驗，為國內建筑施工進行技術補充，以及對類似施工均具有一定的指導和推廣意義。

1 工程概況

中東地區某市政公園建設項目毗鄰著名的波斯灣，位于該城市的休息生活區，施工主要包括人工沙丘、植被綠化、地下水罐、泵站、雨水系統、污水系統、灌溉系統、飲用水消防系統、中低壓供電系統及公園照明系統，同時包含河道護岸及橋梁工程。

其中橋梁工程包括一座3孔的景觀拱形橋，用于河道兩岸的游客和車輛通行。橋面長106.41m，寬13m，拱橋采用預制拱安裝成形，橋身填土應用預制拉錨塊和拉錨帶組成的拉錨墻進行擋土，回填土為標準級配的選擇回填料。工程量主要包括拉錨塊安裝336塊，拉錨帶鋪設8700m，回填料回填6100方。

2 工藝技術研究內容

2.1 拉錨墻結構及工作原理

拉錨墻作為一種擋土結構形式，其作用原理是土體對拉錨墻面板即拉錨塊的側壓力通過埋置在土體內的拉錨帶與土體之間產生的摩擦力來抵消，形成了自身穩定性，其結構型式如圖3示意。

根據受力計算和拱橋形狀，將拉錨墻分割成不同尺寸型號的拉錨塊，如圖4分布。標準塊尺寸為1610mm×1980mm，混凝土厚210mm，單塊重1.6T，混凝土圓柱體試塊抗壓強度為C40（等同于立方體試塊抗壓強度C45）。拉錨塊安裝的豎向縫通過凹凸式咬合口連接固定，水平縫之間通過插入預留孔的PVC連接銷固定，同時放置橡膠墊塊支撐。拉錨塊頂端設有預留絲孔作為吊點。各部位詳圖見圖5和圖6。

拉錨帶的安裝分為兩種，一種是貫通對拉形式（如圖7），適用于橋梁等工作空間較大或對拉錨墻抗壓要求較高的位置，另一種是土體為端頭的非貫通形式（如圖8），適用于空間較小或對墻體抗壓要求較小的位置。

2.2 拉錨墻安裝

2.2.1 拉錨塊安裝順序

拉錨塊安裝順序由下到上逐層安裝，每層逐塊安裝。

2.2.2 拉錨塊安裝流程（圖9）

2.2.3 底層拉錨塊安裝

為了抵消在回填過程中的拉錨塊外張情況，對拉錨塊進行預傾設置，底層塊預傾量控制為5mm，標準塊預傾量為15mm，在回填至3層高度時對預傾情況進行復核，并對后續預傾量進行校正。

底層拉錨塊就位后用木楔作為臨時支撐進行加固，同時用鋼管對拉錨塊進行斜撐，斜撐與拉錨塊間使用方木進行隔離，一是可以避免對拉錨塊面層的破壞，二是保證后續移除過程順利，如圖11所示。待底層拉錨塊調整完畢后，使用非伸縮性砂漿對基礎底進行填充。澆筑砂漿前對底層拉錨塊的線型、頂標高、預傾量等參數進行復核。

待基礎砂漿完成后，進行瀝青涂層及土工布作業，由于本工程為水下工程，為了防止在使用期間的回填料流失造成結構破壞，因此，在水下部分每層回填前都鋪設土工布包裹進行防護，如圖12所示。

底層拉錨塊的瀝青涂層及土工布施工完成后即可進行回填施工，將回填料分層回填至第一層拉錨帶安裝位置下5公分，過程中嚴格控制回填料分層厚度（15公分），并對每層進行壓實度檢測，壓實度不得低于98%。

2.2.4 拉錨帶安裝

拉錨帶規格：本項目所使用的拉錨帶共有兩種型號，分別是底層使用的50kN和上層使用的30kN，材質為高強聚酯纖維材料。

穿拉錨帶作業：首先將安裝口附近的回填料移除，根據橋面寬度計算出安裝所需拉錨帶的長度，將端頭從安裝口穿出并連接至對面的拉錨塊安裝口上，以此重復，直至整個拉錨帶均較為寬松的鋪設在整個安裝區域。

對拉錨帶進行位置調整，使拉錨帶均居中，之后對起點使用人工拉緊，拉錨帶不能拉得太緊，以免面板向內傾斜，最終拉錨帶將通過中心的壓實槽進行緊固，如圖13所示。

拉錨帶搭接：拉錨帶的搭接位置應處于橋梁的中點處，搭接長度不低于50公分，拉錨帶通過厚層訂書器臨時固定，以防止在回填過程中分離。

拉錨帶端頭處理：起點和端頭對折50公分，并使用U型鋼筋進行固定，如圖14所示。

2.2.5 分層回填壓實

首先將壓實槽回填并壓實，之后將回填料鋪設在回填區并攤平、壓實，遵循先中間后兩邊的原則。回填過程中要小心防止拉錨帶翻轉或扭曲，當使用震動壓路機時，壓路機每米壓力質量不得大于3600kg。每層回填都要進行壓實度檢測，以滿足回填質量要求。距拉錨墻0.5米范圍內最小壓實度可降至90%。

2.2.6 校正及安裝連接銷、橡膠墊

壓實后再檢查拉錨塊是否對齊，如拉錨塊傾斜或偏移尺寸偏大，則調整后續拉錨塊傾斜度。當回填到第一層面拉錨塊頂部時，安裝PVC連接銷，并在每個拉錨塊上鋪設兩塊橡膠墊片。

2.2.7 其余拉錨塊安裝

在安裝下一層拉錨塊時，檢查其標高，傾斜度，水平及垂直對齊必須與放樣線一致，將拉錨塊安裝于PVC連接銷上。其余安裝、回填順序相同，直至施工至頂部結構。底部三層都需要安裝斜撐，再向上施工時只需木楔對相鄰預制塊固定即可。

3 工藝技術拓展應用

拉錨墻應用很廣泛，因其可以通過設計，在很小的占地面積下形成一個良好的綠化及美化效果，也可以通過面板圖案設計傳播一個城市的歷史文化。

除了圖17案例一所論述的拉錨墻應用于拱橋橋身擋土外，還可用于以下兩種案例：

圖18案例二，應用于市政立交橋，替代大體積的混凝土橋臺，達到裝飾美觀和擋土的效果，同時節省了混凝土用量。

圖19案例三，應用于鐵路橋涵，處理了高邊坡，同時營造了優美的外觀視覺效果。

4 工藝實施效果及優勢

通過拉錨墻在橋梁工程中的應用，使項目在節約施工成本、加快施工進度、優化施工工藝、開拓創新性工藝取得了明顯的成效。

①拉錨墻構造簡單，結構穩定，拉錨塊提前預制，安裝快捷，有效地縮短了橋梁的施工周期，使工程更快交付使用。②拉錨墻由拉錨塊分割組成，混凝土分縫多，可有效防止高溫環境下橋身混凝土變形和開裂，延長了橋梁的使用壽命。③拉錨墻通過土體內的拉錨帶與土體之間產生的摩擦力拉緊保持平衡，每塊板都有獨立的若干條拉錨帶拉持，相比靠自重和基礎受力的其他混凝土結構，有一定的防震效果。④拉錨墻易維修，可進行局部拉錨塊的維修更換，解決了維修難度大，維修經費高的問題。⑤拉錨墻結構新穎，造型美觀大氣，提高了橋梁的整體觀賞度。可根據景觀造型需要，將拉錨塊外面設計成各式的圖案。⑥因拉錨墻為直立式板面設計，占地面積小，能最大限度地節省公共空間，需要地基處理范圍小，同時直立式結構可充分體現大型公共建筑獨特的表現力。⑦拉錨墻應用廣泛，安全環保，可用于市政立交橋、鐵路橋涵、公園景觀設計等建筑。

5 結語

拉錨墻工藝在橋梁工程中的應用，創新了橋梁的結構形式，構造簡單，結構安全穩定，同時能有效縮短施工周期，降低成本，抗裂抗震性能好，易更換維修，外型美觀大氣。通過在該工程的成功應用，證明本工藝技術研究成果具有技術先進、工藝合理、質量可靠、安全環保、施工成本低等特點，為今后橋梁工程的設計和施工積累了經驗，提供了參考。

參考文獻：

[1]Royal Commission Engineering Manual.

[2]American Concrete Institute （ACI 318-11）.

[3]PCI DESIGN HANDBOOK 7th Edition.

[4]Precast Concrete Institute Manual， CAT-16.