中東歐高速公路加筋土擋墻施工關(guān)鍵技術(shù)

嚴少發(fā)

(中交一公局集團有限公司，北京 100024)

1 工程概況

黑山南北高速公路四分部加筋土擋墻共4段，長608m，最高墻高25.52m，填料17.3萬m3。面板預(yù)制塊尺寸40cm×22cm×(22～23)cm，共10.5萬塊，每層預(yù)制塊對應(yīng)1層填筑。筋帶型號從下至上分別為U7，U5，U4，U2共4種，每1層或2層填筑鋪設(shè)1層筋帶，筋帶鋪設(shè)寬度4～22m，共31.9萬m2。縱向排水管布置在墻后50cm排水層內(nèi)，與橫向排水管連接，將水排至擋墻外。加筋土結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 加筋土擋墻結(jié)構(gòu)示意

2 材料選擇

根據(jù)黑山國家技術(shù)委員會批復(fù)的施工圖設(shè)計要求，加筋土擋墻涉及的材料有面板預(yù)制塊、土工格柵、填料、濾水層、土工布、排水管等，所有用于工程實體的材料均須上報MAR(材料報驗)至監(jiān)理工程師批復(fù)同意后方可使用，材料審批時需提供廠家相關(guān)資料、CE認證、ETA認證、檢測試驗報告等。

2.1 面板預(yù)制塊

預(yù)制塊由黑山當(dāng)?shù)鼗蛉麪柧S亞有資質(zhì)的廠家進行生產(chǎn)，最底層磚塊不同于上層磚塊，最底層磚塊底部需與條形基礎(chǔ)完美相接。因每個臺階的長度不同，所以存在磚塊需切除一部分情況，在需安裝排水管三通出口的磚塊還需進行取芯鉆孔預(yù)留孔洞。在正常施工期間，這些磚塊可在露天處保存在牢固且平坦的地面上。混凝土強度等級為MB40，V8抗?jié)B和M150抗凍，生產(chǎn)制造和驗收采用黑山規(guī)范《砌筑塊材規(guī)格.第3部分：集料混凝土砌筑塊材(密實和輕骨料)》(MEST EN 771-3∶2011+A1∶2015, IDT)中的D2標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)高于國內(nèi)，公差分別為長度1～-3mm，寬度1～-3mm，高度±2mm。

暴露等級XF2，防火等級為歐洲A1級，最大吸水率6%，最小密度2 100kg/m3。在頂部的全寬上有一個凹槽，在底部的全寬上有一個特殊形狀的舌片，相互連接，與墻面的水平面呈86°。

結(jié)構(gòu)選型采用中東歐市場現(xiàn)有常用結(jié)構(gòu)類型，面板預(yù)制塊結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 面板預(yù)制塊結(jié)構(gòu)示意(單位：cm)

2.2 土工格柵

整體式剛性土工格柵由高密度聚乙烯聚合物制成，僅包含原始聚合物、適當(dāng)?shù)奶亢谀噶虾图庸ぶ械脑偕牧稀Ｍ凉じ駯艖?yīng)具有由歐洲認證機構(gòu)頒發(fā)的關(guān)于土壤加固系統(tǒng)性能的BBA體系認證，該認證聲明土工格柵適合用作設(shè)計壽命高達120年的斜坡和墻壁的拉伸加固元件。土工格柵由中國廠家生產(chǎn)，通過貨輪運送到施工現(xiàn)場，廠家根據(jù)施工計劃，考慮運輸周期約2個月，分批次運送U7，U5，U4，U2 4種土工格柵。在正常施工期間，土工格柵可在室外保存但需進行覆蓋防曬、防雨淋處理。其主要特性如表1所示。

表1 土工格柵主要特性

2.3 填料

加筋土擋墻回填料選用從Tara河挖取的級配卵石材料，由碎石場加工破碎，送往馬其頓實驗室進行內(nèi)摩擦角試驗和CPL中心實驗室做常規(guī)篩分試驗，試驗結(jié)果均必須滿足設(shè)計要求，填料的巖土工程性質(zhì)最小指標(biāo)主要有壓實后重度γ為20.5kN/m3、內(nèi)摩擦角φ為38°、黏聚力c為0～5kPa。

填料為摩擦填料，不含有機材料、塑料、金屬、橡膠或其他合成材料、無機污染物、危險或有毒材料或易受燃燒的材料，同時為惰性、堅硬、耐用的顆粒狀材料，不會導(dǎo)致部件不可接受的劣化。頁巖、黏土巖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?guī)r的復(fù)理石和河卵石制成，填料在滿足前述巖土工程性質(zhì)最小指標(biāo)要求的同時還需滿足圖3所示級配曲線要求，通過多次委外取樣進行內(nèi)摩擦角試驗，同時滿足級配和內(nèi)摩擦角的要求難度較大，需通過不斷試驗尋找二者的交集平衡點，內(nèi)摩擦角必須采用大型直剪試驗取得相關(guān)數(shù)據(jù)，中東歐地區(qū)具備該條件的實驗室數(shù)量很少。

圖3 加筋土擋墻填料的粒徑分布

2.4 內(nèi)部排水

內(nèi)部排水主要由濾水層、排水管、土工布組成。在第1層砌塊的背面放置1根打孔排水管(管徑100mm，打孔尺寸為75～100mm，水平和垂直間距為2.0m)，并在其周圍安裝1層由50cm厚礫石層(16～31.5mm)構(gòu)成的貫通排水層(最小滲透系數(shù)為10-2m/s)，直至墻體頂部。

在礫石層和填料之間放置300g/m2的土工布作為過濾器。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

施工工藝流程如圖4所示。

圖4 加筋土施工工藝流程

3.1 基底處理

由于復(fù)理石地層較復(fù)雜，根據(jù)設(shè)計要求，所有加筋土擋墻必須建在堅固巖石上，如果在設(shè)計的基礎(chǔ)水平?jīng)]有找到堅固巖石，則應(yīng)進一步挖掘土壤直到找到堅硬巖石。在這種情況下，墻的高度增加，土工格柵類型、長度和垂直間距根據(jù)設(shè)計圖紙進行相應(yīng)修改并出具相關(guān)設(shè)計聲明報監(jiān)理工程師審批后實施。

如果增加的擋墻高度未在施工圖設(shè)計中分析過，加筋土擋墻的構(gòu)件(土工格柵類型、長度和垂直間隔)由設(shè)計者再次計算決定。反之，如果硬巖在達到設(shè)計標(biāo)高之前發(fā)現(xiàn)，加筋土擋墻的高度可最多降低2.5m，然后土工格柵類型、長度和垂直間隔也應(yīng)按設(shè)計圖紙的表格進行對照更改。

在中東歐地區(qū)，由于地質(zhì)確認需經(jīng)過較繁雜手續(xù)，地質(zhì)不符需進行冗長的變更審批程序，因此基底確認需綜合考慮各種因素提前進行，以免因基底的不確定性導(dǎo)致停工、窩工。

加筋土擋墻施工在山區(qū)從最低點開始，易出現(xiàn)基底圍巖滲水，一般沿開挖坡面匯入基礎(chǔ)。該地區(qū)缺乏石灰等原材料，回填壓實料很難達到設(shè)計要求，需設(shè)計院出具關(guān)于加筋土擋墻場內(nèi)底部盲溝排水的設(shè)計聲明，解決場內(nèi)低點回填料的含水率較高問題，邊坡滲水在坡腳也采用同樣的方法進行處理，盲溝結(jié)構(gòu)如圖5所示，排水管240°范圍內(nèi)打孔，并用土工布包裹。

圖5 加筋土擋墻基底滲水處理盲溝

3.2 條形基礎(chǔ)施工

完成墊層混凝土后，測量放樣定位出鋼筋位置，進行鋼筋綁扎。鋼筋籠按圖紙進行加工。澆筑混凝土前注意檢查鋼筋保護層是否滿足設(shè)計要求，歐洲質(zhì)量管理程序要求鋼筋屬于監(jiān)理工程師報檢項。混凝土強度達到設(shè)計要求強度的30%時，將模板拆除。基礎(chǔ)按設(shè)計分臺階施工，施工時基礎(chǔ)端部與原地表結(jié)合部必須用混凝土填充密貼且形成垂直面，確保基礎(chǔ)和面板預(yù)制塊安裝時牢固可靠。

條形基礎(chǔ)的表面必須光滑平整，混凝土強度等級MB30，V8抗?jié)B性和M100抗凍性，條形基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 混凝土砌塊基礎(chǔ)墊層示意

3.3 面板安裝

第1層面板是控制全墻基線的基準(zhǔn)，必須做到準(zhǔn)確無誤，鋪設(shè)第1層砌塊時，應(yīng)特別注意其縱向?qū)R，確保土工格柵的第1橫筋不在砌塊下方，從而保持上側(cè)完全平整。安裝前，首先將條形基礎(chǔ)表面雜物清理干凈，并設(shè)置中線控制點，間距為5m，在清潔干凈的條形基礎(chǔ)上標(biāo)識出面板外緣線及每塊板的安放位置。

在第1層上鋪設(shè)第2層砌塊，將砌塊底面的舌片安裝到下面砌塊頂面上的凹槽中；特別注意它們要縱向?qū)R，保持上側(cè)完全水平。確保上部的舌片緊靠下一排凹槽的前邊緣，以確保與水平面86°的整體墻面角度，使用水平尺對磚塊進行調(diào)平，不平整的預(yù)制塊需打磨合格后方可使用。

3.4 筋帶安裝

根據(jù)批復(fù)的設(shè)計圖中規(guī)定的尺寸裁剪土工格柵，裁剪后的尺寸必須保證有效長度(即格柵縱向肋條長度整數(shù)倍的長度)符合設(shè)計長度要求，在格柵縱向肋條的中央位置進行裁剪。

第1層筋帶鋪設(shè)時，磚塊與基礎(chǔ)頂部不存在凹凸榫，無須使用連接件，將筋帶平鋪于磚塊底部即可。考慮端頭與磚塊間無連接件，因此需預(yù)先使用短鋼筋將筋帶靠墻體一端的端頭進行固定，以防止筋帶加拉時造成筋帶移動。

在土工格柵的自由端采用張拉梁勾住，向后對格柵進行張拉，使格柵處于繃緊狀態(tài)，并保持格柵連接件立起、緊貼模塊的后槽面上。

繼續(xù)保持格柵的張拉狀態(tài)，并用不少于2個銷釘在格柵末端固定，確保格柵在上料攤鋪和碾壓時仍能保持平整不會起皺褶，然后在格柵上進行填料攤鋪，以免釋放張拉力時格柵產(chǎn)生回縮，最后釋放張拉力，移去張拉梁。

為保證筋帶緊貼上一層回填料，現(xiàn)場需使用φ8或φ10鋼筋做成U型卡扣對筋帶進行固定。

安裝筋帶連接器時，需再次調(diào)整鋪設(shè)的筋帶位置，將準(zhǔn)備好的格柵端置于預(yù)制塊的凹槽內(nèi)并用連接件套住格柵橫擋，連接器需對格柵網(wǎng)孔逐一扣住，并在面板預(yù)制塊的凹槽內(nèi)準(zhǔn)確定位，如圖7所示。

圖7 連接器安裝示意

3.5 內(nèi)部排水施工

擋墻回填前將預(yù)先剪裁好的土工布置于擋墻內(nèi)側(cè)，土工布必須在土工格柵和壓實填料之間的每層土工格柵的上方和下方返回，以確保過濾連續(xù)性。

礫石排水材料于擋墻回填之后鋪設(shè)。為避免排水材料與回填料混合，可使用木板進行隔離擋護，待排水材料攤鋪完成后，撤出木板。

加筋土擋墻內(nèi)側(cè)縱向排水管位于礫石排水層范圍內(nèi)，沿縱向每隔10m設(shè)置1道三通管道穿出擋墻用于排水。縱向管道與墻內(nèi)側(cè)的筋帶沖突時將筋帶割斷，縱向排水管道需使用土工布包裹后進行安裝，安裝時要注意打孔的方向朝上，確保排水通道順暢。

3.6 填料填筑與壓實

填料填筑時采取分層鋪設(shè)。填料碾壓均勻、密實,振壓4遍、靜壓2遍,從筋帶中部壓向筋帶尾部，再由中部碾壓至面板附近，壓實機械與面板距離應(yīng)≥1.5m，在此范圍內(nèi)采用小型打夯機夯實填料。在運輸或壓實之前，土工格柵上的最小填充層厚度為150mm。

填料采用自卸車運輸至場外附近，由裝載機攤鋪，逐步推至筋帶尾部，避免機械直接作用在格柵上。范圍較小時采用自制小工具進行人工平整，具備條件時采用平地機進行平整。

采用光輪壓路機進行碾壓，由于填料較薄，可在當(dāng)?shù)刈赓U前后鋼輪的小型光輪壓路機，碾壓時有別于正常路基填筑，在未經(jīng)壓實的填料上嚴禁進行急剎車、急掉頭等違規(guī)操作，避免因此擾動筋帶產(chǎn)生變形從而影響加筋土擋墻整體質(zhì)量。

4 質(zhì)量驗收

每層施工壓實厚度為22cm，經(jīng)與監(jiān)理工程師溝通后，在非筋帶鋪設(shè)的填料層只需取樣進行壓縮模量MS試驗或換算的動態(tài)變形模量EVD試驗。當(dāng)填筑44cm達到鋪設(shè)筋帶層時，需進行壓縮模量MS試驗、壓實度試驗和平整度檢驗，平整度直尺需從中國購買。每10層需上報當(dāng)?shù)貒壹夹g(shù)接收委員會(State Technical Audit Board，STAB，同時具備國內(nèi)質(zhì)監(jiān)站和驗收機構(gòu)功能，階段質(zhì)量檢查和過程驗收需要該委員會參與)進行驗收。主要驗收標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2 加筋土擋墻過程驗收標(biāo)準(zhǔn)

5 結(jié)語

通過該工程的加筋土施工實踐，在中東歐施工需重點注意以下幾點。

1)各種材料的選擇和審批是前提，需提前12個月辦理各種材料的審批手續(xù)，土工格柵、連接器、預(yù)制塊需進行系統(tǒng)性認證和ETA認證，填料需反復(fù)試驗同時滿足級配和內(nèi)摩擦角要求，排水材料需進行全項試驗和濾水性試驗，部分試驗項目需委外，試驗過程將耗費大量時間和精力。

2)基底地質(zhì)確認是關(guān)鍵，中東歐地區(qū)基底地質(zhì)確認需經(jīng)有資質(zhì)的地質(zhì)工程師進行地質(zhì)素描并報地質(zhì)監(jiān)理工程師審批，與設(shè)計計算模型的地質(zhì)參數(shù)進行對照，若偏弱則需出具設(shè)計聲明或重新計算并變更，地質(zhì)的不確定和變更程序的復(fù)雜漫長特點將嚴重制約進度。

3)施工細節(jié)處理決定成敗，預(yù)制塊安裝、筋帶鋪設(shè)、排水系統(tǒng)安裝、攤鋪碾壓等每個環(huán)節(jié)的任何一個細節(jié)未做好都將導(dǎo)致返工而延長工期和增加費用。

4)確保施工質(zhì)量是加快進度的充要條件，由于每22cm都要報監(jiān)理工程師驗收，監(jiān)理工程師的工作時間、復(fù)檢次數(shù)等因素都對報檢影響較大，因此確保施工質(zhì)量，提高一次報檢通過率，減少監(jiān)理報驗對進度的影響。