摘要：铁路工程中应用加筋土挡墙较少，加筋土挡墙的外部稳定性与地基土（承载能力、沿基础底面滑动等）对挡墙整体有较大影响，本文对铁路路基加筋土挡墙土工格室工程施工的技术，进行了分析和研究。
关键词：土工格室；地基承载力；铁路路基；稳定性；沉降
土工格室加筋土挡墙在列车荷载作用下的结构行为研究具有重要的理论价值和现实意义。研究成果对完善加筋土挡墙设计理论、保证铁路路基结构的安全与稳定，将对铁路安全运营具有重大的现实意义。
1、工程概况
本工点位于站场牵出线跨横河大桥小里程端，线路以填方通过，地貌为丘陵缓坡，地形起伏较大，地表局部被辟为耕地。路堤中心最大填高5.17m。路堤边坡最大高度5.70m。
地层：粉土：黄褐色，稍湿~潮湿，松散，σ0=120KPa；粉质粘土：黄褐色，软塑~硬塑，ф=3.7~9.6º，C=2KPa，Es=3.5~7.1，σ0=120KPa；淤泥质粉质粘土：灰褐色，褐黄色，流塑~软塑，ф=1.1~4.1º，C=2~7KPa，Es=2.2~4.7KPa，σ0=60KPa；细沙：黄褐色，松散，潮湿，该层位地震液化层，σ0=60KPa；中砂：灰褐色，稍密，饱和，σ0=220KPa；粗砂：灰褐色，松散，饱和，该层位地震液化，σ0=80KPa；粗砂：黄褐色，稍密，饱和，σ0=240KPa；花岗岩：黄褐色，全风化，σ0=300KPa。
水文地质条件：地下水为基岩裂隙水，地下水位埋深1.50~2.00m，地下水主要由大气降水补给，水位季节变幅2~4m。该地下水对混凝土结构具有侵蚀性，化学侵蚀环境作用等级H1、盐类结晶破坏环境等级作用等级Y1氯盐侵蚀环境作用等级L1。土壤最大冻结深度0.1g，地震动峰值加速度为0.1g）（地震基本烈度Ⅶ度）
加筋土挡墙的外部稳定分析可将加筋体视为实体墙，并满足重力式挡墙稳定性相关要求。基底存在软土层，设计采用搅拌桩加固，其中加筋挡土墙基底范围内水泥搅拌桩桩间距1.0m，正三角形布置，其余路堤基底水泥搅拌桩桩间距1.5m，正方形布置。
2、加筋挡土墙土工格室的现状
采用悬臂式挡土墙收坡施工难度一般，用地、土方节省明显，但挡土墙圬工量较大，费用较高；采用加筋土挡土墙收坡施工较复杂，但节省了用地和土石方，消除了路基放坡对正线大桥桥墩的侧向压力，同时挡墙圬工也较小，费用相对悬臂式挡墙方案降低64%。本段基底为软土，考虑加筋土挡墙的变形协调性较好，对地基承载力要相对悬臂式挡墙要求低，设计采用土工格室加筋土挡墙。
3、加筋土挡土墙土工格室路基稳定性
3.1在收集国内外相关研究成果的基础上，首先基于依托工程加筋挡土墙土工格室的锚固特性，通过理论计算，土工格室路基稳定性。构建有效的数值计算模型，对不同情况下土工格室加筋挡土墙影响机理与可能的破坏模式进行研究。然后，结合现场试验成果与理论计算结果，总结出 加筋土挡土墙土工格室路基稳定性，及挡土墙抗滑移、抗倾覆安全系数，内部稳定性检算包括格室拉力检算以及格室抗拔力检算。检算时格室锚固区与非锚固区分界采用0.3H分界线，
第i层格室拉力
。
式中K为格室拉力峰值附加系数；Sx、Sy格室间水平以及垂直距离。
T：格室拉伸试验极限抗拉强度；Fi：格室拉力影响系数。
经检算，满足强度要求。
3.2加筋挡土墙路基内部加筋材料锚固
3.2.1加筋挡土墙控制内部稳定性检算时格室锚固区与非锚固区分界、确保既有结构和施工安全为宗旨，初步提出格室采用张拉梁进行张拉及U型钉加固措施；然后，通过试验和理论分析，重点路基侧向滑移、路基分层的土压力、施工参数、技术要点等进行了对比分析，得出其作用机理，并结合实体工程的特点，确定其加固措施。格室处于张力状态时用木楔或U型钉固定，准备填土。两幅土工格室宽度方向连接时亦采用U型钉固定。土工格室内每隔1.5米用木楔子固定板材，防止格室因填土而移动。
3.2.2原始地基承载力不能满足挡墙基底压应力要求，同时经检算基沉降也不能满足轨道变形要求，因此对地基进行加固处理。路基基底采用水泥搅拌桩加固，单桩承载力为74KPa，桩径0.5m，四方形布置。桩顶设置C35混凝土基础，宽1m，高0.5m。处理后挡土墙下复合地基承载力满足挡墙承载力要求，同时基底沉降变形也满足要求
路基成型后，沉降速率随时间逐渐减小，最终平稳。路基沉降符合挡土墙土工格室的要求。
4、土工格室加筋土路基施工
4.1基床以下路基填料
4.1.1基床以下部位路堤应选用A、B组填料
4.1.2当选用B组细粒土填料时，要认真进行取样试验确定B组填料的种类，应符合低液限粘土和低液限粉土，液限小于40%，塑性指数小于15。
4.1.3路堤浸水部分应采取水稳性高的渗水性材料填料，严禁填筑易风化的软岩石；粒径小于0.075mm的颗粒含量应不大于10%。
4.2基床底层填料
4.2.1基床底层应选择A、B组填料。当采取C组细粒土进行改良时，应进行认真试验，根据细粒土种类和天然含水量确定采取掺加石灰或水泥适合的改良方法。
4.2.2对于A、B组填料的碎石类土，粗颗粒应为硬质岩及不易风化的软质岩，级配合理，细粒含量（d≤0.075mm）宜小于20%；对于块石类填料，应级配合理，最大粒径不得大于10cm。
4.3基床表层填料
4.3.1基床表层按设计要求选用A组填料。
4.3.2 A组填料应采用碎石类土（角砾或园砾），大于2mm以上的颗粒应坚硬，不得采用风化软质岩类；级配应良好（不均匀系数Cu≥5，且曲率系数Cc=1～3）；细粒含量（小于0.075mm颗粒）宜在2～15%，大于5mm的颗粒含量宜大于50%，大于20mm的颗粒含量宜大于30%；最大粒径不得大于7cm。
5、路基填筑施工工艺及控制要求
5.1基床以下路堤及基床部分填筑应按“三阶段、四区段、八流程”的施工工艺组织，每个区段的长度应根据使用机械的能力、数量确定，一般宜在200m或两涵洞之间。
5.2路堤应横断面全宽、纵向分层填筑。路基边坡两侧超宽不应小于50cm，对于高边坡，应充分考虑沉落加宽值。竣工时刷坡整平，路面宽度应大于设计值。
5.3分层填筑厚度应严格控制，一般应通过现场工艺试验确定，并实行网格法倒料。对于基床以下路堤，采用块石类填筑分层最大压实厚度不应大于50cm，对于碎石类和砾石类填料填筑分层最大压实厚度不应大于40cm，对砂类土和改良土最大压实厚度不应大于30cm。对于基床底层，填筑分层最大压实厚度不宜大于30cm。对于基床表层 A组填料填筑分层最大压实厚度不应大于30cm.，分层填筑的最小压实厚度不宜小于10cm。
6、挡土墙施工措施
6.1包裹式加筋土挡墙墙面采用C30混凝土现浇，墙面坡率1：0.3，面板后为土工格室加筋包裹体，加筋体内预埋钢筋锚杆与墙面相连。墙面板厚0.3m，内置钢筋网，钢筋网纵、横向钢筋采用φ20mmHRB400级钢筋，间距0.2m。包裹袋装填砂夹卵石夯压密实后长0.5m，宽0.3m，高0.3m，砂、卵石内有机物含量不应超5%。墙面板与加筋体之间采用直径φ25mm的HRB400级防锈锚杆连接，纵横间距1.2m，埋入加筋体内锚固长度不小于3.0m，锚杆钢筋填土端部应弯折0.5m，弯起角度90°。钢筋混凝土面板为路基稳定提供了有效保证。
6.2铺设第一层土工格栅（下）筋材：
按要求剪出底层加筋土工格栅，在规定位置铺设，并预留出格栅反包所需的长度。各层筋材必须保持水平且互相平行铺设。格栅铺设时卷长方向垂直于边坡线，2人平顺展铺，2人采用张拉梁拉紧勿使皱褶，并在铺设的格栅上每隔1.5~2.0m两人用"U"型钉固定地面，防止筋材被风吹掀起，防止填土时位移。
6.3铺设第一层土工格室
在底层格栅上、土袋后，按照土工格室板材方向垂直于坡面将土工格室4人采用张拉梁张拉到规定的尺寸，不允许有松弛感，格室处于张力状态时用木楔或U型钉固定，准备填土。两幅土工格室宽度方向连接时亦采用U型钉固定。土工格室内每隔1.5米用木楔子固定板材，防止格室因填土而移动。
6.4填土施工
为了保证填土通过倾倒的方式摊铺在土工格室上，填土采用是带有铲斗的推土机设备来进行，土工格室上填土厚度为20cm，2名人工配合进行。
6.5填土压实
填料的含水率Wop为最佳含水率±2%，压实系数不小于0.95，并整平，高差不大于10cm。为了避免土工格室在施工中受到损伤，机械履带与格室之间应持有15cm厚的填土层。在临近结构面的1.5m范围内，建议用总质量不大于1000kg的压实机或碾压机压实填土，以保持坡面平整。压实机械不得采用羊角碾。
6.6铺设双向土工格栅
双向土工格栅铺设宽度为2m，双向格栅外端压在上下包裹袋之间，用木楔子或U型钉固定两段。纵向搭接时搭接宽度不小于30cm，并用U型钉固定。
6.劳动组织及机具设备
6.1由于施工土工格室面积大，张拉范围广，四人即可完成一幅（规格：张拉开为6m）所有工序，即码袋、张拉土工格室、固定及预铺土层。根据作业面可增加人数。
6.2路基作业机具：大压路机、平地机、推土机。挡土墙土工格室机具及材料：小型压路机、张拉器、木楔、土工格室、单向土工格栅。
7.工程效益
7.1社会效益：新建董家口港区疏港铁路为重点工程。通过土工格式挡土墙施工，优化了挡土墙施工工艺，在保证安全、质量的前提下，优质高效的完成了加筋挡土墙施工，得到社会的认可。
7.2经济效益：通过加筋挡土墙土工格室的顺利完工，改进了施工方法、掌握了施工技术、节省了施工时间。节省了用地和土石方，费用相对悬臂式挡墙降低64%。
从以上研究及实际数据可以看出，加筋挡土墙土工格室既满足铁路运营安全及稳定又节省占地空间，例如成昆铁路复线首段加筋土挡墙已开工建设。对于建设高路基工程既可以分散土体压力又具备侧向稳定性。在未来加筋挡土墙土工格室，一定会以自身独特的安全性、经济型、稳定性，会更加广泛的应用于基础建设施工当中。
参考文献：
[1] TB10414-2003《铁路路基工程施工质量验收标准》
[2] 《铁路混凝土工程施工技术指南》
[3] Q/CR 9651-2017《客货共线路基工程技术规程》
[4] TB10025-2006 《铁路路基支挡结构设计规范》
论文作者:白高鹏
论文发表刊物:《基层建设》2018年第22期
论文发表时间:2018/9/12
标签：土工论文; 挡土墙论文; 挡墙论文; 路基论文; 填料论文; 路堤论文; 格栅论文; 《基层建设》2018年第22期论文;