浅谈加筋土挡土墙的设计与施工

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  摘要:加筋土挡土墙是依靠拉筋与填料之间的摩擦力来拉住墙面,用来支挡路基填土或山坡坡体的墙式结构物。熟悉及了解加筋土挡土墙的形式、构造、特点和工作原理,将能够准确地布置和使用加筋土挡土墙,为路基的防护增添一种选择。
  关键词:加筋土挡土墙;要求;设计与施工
  1、引言
  近年来,随着我国建设行业的迅猛发展,加筋土挡土墙凭借其工期短、节约用地、质量可靠、造价低廉等方面的综合优势,在工程建设中得到越来越多的推广和应用。
  2、加筋土挡土墙的设计
  2.1加筋土挡土墙原理
  加筋土技术是以土为填料,通过布置适量的加筋土带,与土结合成为一种复合结构。加筋土挡土墙是利用填土与加筋土带之间所产生的摩擦力,使土体成为复合体,提高土体强度,抵抗墙后填土产生的侧压力。
  作用机理是填料中的水平方向按设计要求埋置加筋土带,加筋土带之间的土层按要求已经夯压密实,土和加筋土带之间将产生摩擦力,如果这个结构内部有摩擦力发生作用而不产生滑移,那么填土的颗粒将与加筋土带通过摩擦连在一起共同作用,从而改良土体的力学特性。当填土与加筋土带之间的摩擦条件成立时,则加筋土带上的拉力由填土与加筋土带表面直接接触的土体传递给没有相邻的土体而消散,因而可以把加筋土土结构看做是土和加筋土带所组成的一个整体结构物。根据需要,为避免在加筋土带的外墙部分,两加筋土带之间的土体发生坍塌,必须设置墙面板或其它相应的措施。
  2.2加筋土挡土墙构造设计
  1. 墙身。加筋土挡土墙的墙面一般采用混凝土预制板构件拼装。拉筋可用钢带、钢筋混凝土带、聚丙烯土工带和多孔废钢片等。一般拉筋的横向间距为0.5~1.0m,最大不超过1.5m,竖向间距为0.25~0.75m。前面构件(面板)与拉筋之间可通过连接件(如螺栓、锚头、销钉等)或其他方式(如咬口、焊接、胶合等)连接起来。此外还可采用化纤无纺布作为墙面和拉筋材料,实现柔性联结一体化。

  (2)基础。加筋土挡土墙基础,应视地形、地质条件,埋设足够的深度,以保证挡土墙的稳定性。对于土质地基,基地埋设深度一般应在天然地面以下不小于0.5m;受水流冲刷时,应在冲刷线以下不小于1.0m。对于岩石地基,应消除表面风化层。当墙趾前地面横坡较大时,基础除嵌入岩层一定深度外,还应留出足够的襟边宽度,以防止墙趾前地基剪切破坏。地基中如发现有软土层,当埋深较浅时可通过换填处理提高基底的承载力,埋深较深时可通过施打CFG桩或水泥搅拌桩等来提高挡土墙基底的地基承载力。
  (3)填料。填料是加筋土体的主体材料,由它与筋带产生摩擦力,宜采用透水性好的砂砾或碎石材料。为增加拉筋与填料间的摩擦力,宜选用饱水内摩擦角大于25°的砂砾等材料,但最大颗粒的尺寸不应超过25cm,其中料径大于15cm的颗粒不得超过25%。对采用聚丙烯土工带的填料,不宜含有二价以上铜、锰、铁离子及氯化钙、碳酸钠、硫化物等化学物质,因它们会加速聚丙烯土工带的老化和融解。
  (4)排水。加筋土体内部的填料被水饱和时,将在水压力作用下使筋带所受拉力增加,而且当填料中含有细料土时还会降低土与筋带之间的摩擦力。因此应设置必要的排水或防水工程。挡土墙墙身左右及上下每2~3m设置泄水孔,孔眼尺寸为?10cm,采用硬质空心管,孔眼应高出墙腋顶边线或地面线0.3m以上。挡土墙泄水孔管伸入墙背10cm,泄水管内管口端部20cm处采用两层土工布包裹。泄水孔墙背入口处附近以具有反滤作用的粗颗粒材料盖之,以免淤塞。
  (5)沉降缝。为避免地基不均匀沉降而给墙身受力带来不利影响,在地基性质和墙高等情况突变处,应设置沉降缝。对于非岩石地基,宜每隔10~15m设置一道沉降缝;对于岩石地基,其沉降缝间距可适当增大。沉降缝缝宽约2至3cm。
  3、加筋土挡土墙的施工技术与方法
  3.1施工技术
  加筋土挡土墙的施工技术主要包括:
  (1)基槽挖土方。挖基槽土方采用挖掘挖机及人工配合进行开挖,在施工过程中,应根据实际需要设置排水沟及集水坑进行施工排水,保证工作面干燥以及基底不被水浸。
  (2)地基处理。如果挖基发现有淤泥层或软土层,当埋深较浅时可通过换填处理提高基底的承载力,埋深较深时可通过施打CFG桩或水泥搅拌桩等来提高挡土墙基底的地基承载力。
  (3)碎石垫层施工。根据设计图纸现浇钢筋砼挡土墙,预制挡土墙的基础垫层为C10砼垫层10公分厚。
  (4)钢筋安装。现浇钢筋基础先安装基础钢筋,预理墙身竖向钢筋,待基础浇灌砼完后且强度达到设计指定要求后,进行墙身钢筋安装。预制钢筋砼挡土墙的基础钢筋分二次安装,第一次安装最底层的钢筋,基础达到一定强度,安装好预制墙身后,再安装第二阶的基础钢筋。
  (5)现浇砼基础。在清理好的垫层表面测量放线,按设计图纸中挡土墙的分段长度,整段进行一次性浇灌,立模浇灌。
  (6)现浇墙身砼。现浇钢筋砼挡土墙与基础的结合面,应按施工缝处理,即先进行凿毛,将松散部分的砼及浮浆凿除,然后架立墙身模板,砼开始浇灌时,先在结合面上刷一层水泥浆或垫一层2-3公分厚的1:2水泥砂浆再浇灌墙身砼。
  (7)伸缩缝、沉降缝及泄水孔的处理。以上技术,需要施工人员熟练掌握并按照一定的工序进行施工。
  3.2施工方法
  在具体施工中,应根据“开挖基坑-处理基底-砂浆的制作与运输-填筑墙背-现浇挡土墙-模板制作与安装-钢筋绑扎-拌制混凝土-浇筑-养生-墙背填料且压实”的工艺流程进行有组织、有步骤地施工作业。现以浆砌重力式挡土墙为例分析其操作方法:
  (1)对于基坑的开挖,首先要做好场地排水工作,挖至标高后不得长时间将坑底暴露、浸泡,避免消减基底的承载能力。在基坑开挖时不应破坏基底土的结构,若出现超挖现象,必须采用原土回填,且必须夯实或换填处理。   (2)对于基底的处理,若基底为土质,应将其整平夯实;如是岩石地基,应根据空洞的大小用水泥混凝土或者碎石子来做填充处理;如是基底岩层有外露的软弱夹层时,宜在墙趾前对此面层做特殊保护及处理,保证挡土墙基底的承载力能满足设计的要求。
  (3)对于砂浆的拌制,应以均匀、充分为准,配置精度不宜超过相应规定,如水泥、外加剂等以质量比为上下2%;对于砂浆的运输,应检查其稠度和是否分层。
  (4)对于砌筑,在砌筑前应进行基底表面风化、松散土层予以清除干净,在砌筑第一层砌块时,应将表面洗净、润湿、再坐浆砌筑,以此保证砌体与基层间的抗拉弯能力和抗剪能力。若采用台阶式基础时,台阶转弯处不应砌筑成通缝,砌体与台阶壁间的缝隙应当插满浆塞满。基础完成后,应立即做回填处理,应以小型机械进行压实,并在表面留下3%的向外倾斜坡,以防积水渗入基底。
  (5)对于沉降缝、伸缩缝等的砌筑,一般为2至3cm,两种接缝应当垂直,并且在两侧的砌体表面需要平整,不能搭接,必要时需要加修槽工序。接缝中若需要做防水处理,当采用胶泥做填充材料时,应该沿着墙内、外、顶三边填塞并捣实。但是无论采用任何一种填塞材料时,其填塞深度不得小于15cm,以此来满足防水要求。
  4、加筋土挡土墙的注意事项
  由于加筋土挡土墙施工较传统重力式挡土墙简单便捷,往往不被重视,只是将其作为一般填方施工,这样就造成施工质量的降低,常常在验收上达不到标准,甚至还会导致严重的工程质量隐患,因此要在施工中注意以下几个方面的内容:
  (1)基础处理问题
  基础处理中加筋土土工程都是在土基之上的,然而,面板基础往往都是进行了处理的。这就使得筋床基础与面板不同造成基础不均匀的沉降发生。因此,常常采用灰土加固处理或碎石垫层处理的方法等,造价低,而且效果较好。
  (2)填料横坡问题
  填料的横坡问题往往会被施工单位忽视掉。施工规范要求填料必须保持3%的横坡,这样就保证了面板和填料发生不均匀沉降时产生附加压力的出现,还会避免施工中出现积水的情况。因此,施工中要按照施工规范进行施工。
  (3)填料压实密度及厚度问题
  要按照设计要求和施工规范,严格进行分层压实。压实的厚度要在施工现场标明,有违反规定的要给与处罚。密实度要一层一层检测,没有达标的要进行返工,对级配差的填料造成压实及检测上的难度加大的问题,要根据实际情况,进行反复的碾压和检测。
  (4)填料内摩擦角C值问题
  施工时,对使用填料内摩擦角进行检测,看是否与设计值相符,如果不符合,要告知设计单位进行修改。内摩擦角是加筋土工程设计中一项极为重要的设计参数,对筋带的数量与长度有直接影响,还影响着挡土墙内、外部的稳定验算,设计阶段,由于难以对填料的内摩擦角C值进行检测,因此采用设计规范推荐值来设计。
  5、结束语
  加筋土挡土墙是利用加筋土技术修建的一种支挡结构物,加筋土具有一定的柔性,能适应一定的变形,它与传统的重力式挡土墙以自重等因素抵抗墙后土压力和保护自身稳定不同,有广阔的发展空间。其节约用地、因地制宜、施工简便、造型美观、造价较低和适应性强的特征,在工程建设中应用具有一定的优势。
  参考文献:
  [1]孙永祥.关于挡土墙的设计与施工浅析[J].城市建设理论研究,2011.12
  [2]陆健.挡土墙的设计优化[J].中国市政工程,2006.5
  [3]赵亮.挡土墙的设计及建议[J].交通标准化,2012.11
  3、不可预见事件引发的变更
  在项目的实施过程中地质条件的变化使得原先的设计方案不能满足要求,需要进行设计变更,如公路工程施工过程中,设计路基基底出现软土层,为保证工程建设质量,通常采用换土或打桩等工程技术措施,从而产生设计变更和相应的施工措施变更。如果出现罕见的暴风雨就会延缓项目实施过程,则需要进行进度变更。
  4、工程合同引发的变更
  市政工程合同外费用所占比例较高,包含在大多数合同中的正常的变更价款大约是合同价的10%,这类合同的运行情况相当不错,此时,业主能迅速按进度支付款项,双方都能满意协商。当变更价款超过合同价的大约15% 时,变更的效应将基于承包商的管理技能和每一个不同项目的独特条件开始影响变更工程和未变更工程的进度和成本费用。当变更总量超过合同价的大约20%时,无论是变更工程还是未发生变更的工程都会经受变更的潜在影响在持续的变更环境中,变更工程和未变更工程的成本估价将变得非常困难。
  四、加强对变更的各方面控制措施
  1、做好工程设计
  首先,择优选择设计单位,可以进行设计招投标和设计方案竞选,按照经济、合理、先进等要求,综合评定设计方案的优劣,择优确定设计单位。
  其次,可推行限额设计,按照批准的可行性研究报告及其投资估算确定初步设计限额,然后根据批准的初步设计及其投资估算确定施工图设计限额。设计过程中要求设计人员与经济管理人员密切配合,设计人员在设计时以造价为出发点,进行多方案比较,优化设计;经济管理人员及时进
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