韓馨
正平路橋建設(shè)股份有限公司
摘 要：裝配式波紋鋼板擋土墻可適應(yīng)于氣溫低、大溫差及凍土地質(zhì)條件的高海拔高寒區(qū)，能夠克服高海拔高寒區(qū)擋土墻施工難度大、強(qiáng)度低、凍脹、裂縫、變形、斷裂、工后病害多等問題?？裳b配化施工，工期短、速度快、效率高。還具有減少大量施工機(jī)械設(shè)備和人工操作，大幅降低工程造價(jià)和工后病害及養(yǎng)護(hù)成本等優(yōu)勢。本文為波紋鋼板擋土墻工程應(yīng)用提供了技術(shù)參考。
關(guān)鍵詞：裝配式;波紋鋼板;擋土墻;工程應(yīng)用;
作者簡介：韓馨(1986-),女，高級工程師，主要研究方向：公路與橋梁施工管理。;
引言
在青海省高海拔、高寒凍土地區(qū)的公路建設(shè)中，邊坡防護(hù)工程采用傳統(tǒng)的混凝土或砌體結(jié)構(gòu)擋土墻，由于氣溫低、溫差大、凍土及其他因素等影響，施工困難，易造成構(gòu)筑物強(qiáng)度低、裂縫、凍脹、變形、破壞等諸多質(zhì)量問題，另外，大量開采砂石材料、環(huán)境恢復(fù)、維護(hù)量大等不利于綠色交通建設(shè)問題。針對特殊氣候環(huán)境和地質(zhì)條件下傳統(tǒng)擋土墻的諸多問題，采用波紋鋼板作為擋土墻面板，利用加筋土結(jié)構(gòu)受力的原理，經(jīng)過近幾年來在高海拔、高寒凍土地區(qū)多項(xiàng)公路波紋鋼板擋土墻實(shí)際工程中應(yīng)用實(shí)踐，克服了傳統(tǒng)擋土墻難以克服的質(zhì)量通病及運(yùn)營安全等問題，取得了良好效果。
1 基本結(jié)構(gòu)及截面
1.1 結(jié)構(gòu)組成
波紋鋼板擋土墻由基礎(chǔ)或地基、波紋鋼面板、筋帶、面板與筋帶連接螺栓、加筋體、排水系統(tǒng)、壓頂帽石等組成。
1.2 基礎(chǔ)
1.2.1 基礎(chǔ)形式
一般采用混凝土不等邊槽鋼連接形基礎(chǔ)、混凝土“L”形基礎(chǔ)。一般采用明挖基礎(chǔ)，波紋鋼面板(墻身)地基為基巖(巖石)或穩(wěn)定密實(shí)地基、波紋鋼面板高度小于3.0m且地基穩(wěn)定密實(shí)、位于砌體結(jié)構(gòu)或混凝土結(jié)構(gòu)之上時(shí)，不設(shè)混凝土基礎(chǔ)。
1.2.2 基底縱坡
地基及基礎(chǔ)、波紋鋼面板(墻腳)底設(shè)置成水平或結(jié)合地形設(shè)置成臺階形的水平分段。設(shè)置臺階式地基時(shí)，地基頂面分段長度錯(cuò)臺部位應(yīng)與底層波紋鋼板面板的豎向接縫位置一致。
1.2.3 基礎(chǔ)埋深及基底承載力
基礎(chǔ)埋深核基底承載力應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D30的有關(guān)規(guī)定。
1.3 截面形式
波紋鋼板擋土墻加筋體的橫截面型式一般采用矩形，如圖1(a)所示。當(dāng)受地形、地質(zhì)條件等限制，如圖1(b)所示，當(dāng)墻體較低等條件如圖1(c)所示的截面型式。
1.4 多級坡結(jié)構(gòu)截面
兩級或多級坡面墻的上、下級墻體之間設(shè)置寬度不小于2m、厚度不小于15cm的C20混凝土平臺及壓頂如圖2所示。平臺外緣壓頂伸出波紋鋼面板(波峰)不小于5.0cm, 平臺及壓頂?shù)捻斆鎽?yīng)設(shè)置不小于2% 的排水橫坡?；炷疗脚_及混凝土壓頂以10～20m設(shè)置一道與波紋鋼板接縫連接一致位置的伸縮縫，縫寬一般為2～3cm, 采用瀝青麻絮或其他新型填縫材料等填塞伸縮縫。
圖1 波紋鋼板擋土墻截面形式示意圖
1—波紋鋼面板墻體;2—筋帶;3—加筋體填料
圖2 二級或多級坡結(jié)構(gòu)截面示意圖
1—一級坡;2—二級坡;3—砼平臺;4—地面
1.5 波紋鋼面板厚度與墻高
波紋鋼面板厚度和分級坡高度，以單塊波紋鋼面板單獨(dú)受力、土壓力均勻分布并由加筋體內(nèi)的筋帶平均承擔(dān)。根據(jù)波紋鋼面板內(nèi)側(cè)土壓力強(qiáng)度、斷面內(nèi)彎矩、波紋鋼面板容許彎拉應(yīng)力、筋帶容許應(yīng)力及提高系數(shù)等因素計(jì)算波紋鋼面板最小厚度和分級坡高度，當(dāng)處于腐蝕環(huán)境時(shí)，其耐久性因素應(yīng)適當(dāng)增加波紋鋼面板厚度，確保滿足承載能力、穩(wěn)定性、耐久性等要求。波紋鋼面板壁厚、墻高如表1所示，但計(jì)算的波紋鋼面板厚度小于表1所示最小厚度時(shí)應(yīng)采用表1所示厚度。
表1 波紋鋼面板壁厚、墻高推薦值
波紋鋼面板的波形 | 200×55 | 400×150 | |||||
波紋鋼面板壁厚(mm) | 3.0～4.0 | 4.5～5.0 | 6.0～7.0 | 7.5～8.5 | 9.0～ | 10.5～ | |
高速公路、 | 總高度(m) | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 |
單級坡墻高(m) | H ≤6 | H ≤8 | H ≤6 | H ≤8 | H ≤10 | H ≤12 | |
多級坡墻高(m/級) | 6<H ≤8 | 6<H ≤8 | 10<H ≤12 | ||||
二級及 | 總高度(m) | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
單級坡墻高(m) | H ≤6 | H ≤8 | H ≤6 | H ≤8 | H ≤10 | H ≤12 | |
多級坡高(m/級) | 6<H ≤8 | 6<H ≤8 | 10<H ≤12 | ||||
2 主要材料(構(gòu)件)及技術(shù)要求
2.1 波紋鋼面板
2.1.1 波紋鋼面板鋼材的選用
采用符合規(guī)定厚度和性能的熱軋鋼板為板材，按照規(guī)定的尺寸和波形參數(shù)軋制及冷彎成型、增加結(jié)構(gòu)剛度的波紋鋼板作為擋土墻面板。
波紋鋼面板采用碳素結(jié)構(gòu)鋼時(shí)，一般宜選用Q235 鋼牌號的鋼材。采用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼時(shí)，宜選用Q355牌號的鋼材。對耐腐蝕有特殊要求或處于侵蝕性介質(zhì)環(huán)境中的波紋鋼板擋土墻，波紋鋼面板應(yīng)采用耐候結(jié)構(gòu)鋼，宜選用Q235NH、Q355NH牌號的鋼材。
Q235B級沸騰鋼軋制的鋼板(鋼號：Q235AF-U12350、Q235BF-U12353)不宜用于環(huán)境溫度低于-20℃的波紋鋼板擋土墻結(jié)構(gòu)。
2.1.2 波紋鋼面板波形與尺寸
常用波形[1]及尺寸如表2所示。
表2 波紋鋼面板波形結(jié)構(gòu)參數(shù)
表2 波紋鋼面板波形結(jié)構(gòu)參數(shù)
2.1.3 波紋鋼面板螺栓孔布置
波紋鋼面板與筋帶連接結(jié)點(diǎn)(螺栓孔)布置，應(yīng)充分考慮面板厚度、墻體高度、波紋鋼面板容許彎拉應(yīng)力等因素，水平和垂直結(jié)點(diǎn)間距如表3所示。筋帶結(jié)點(diǎn)的螺栓孔徑不大于螺栓公稱直徑3.0mm。
表3 波紋鋼面板筋帶結(jié)點(diǎn)間距推薦值
波紋鋼面板波形 | 200×55 | 400×150 | |
水平結(jié)點(diǎn)間距Sx(mm) | 200 | 400 | |
垂直結(jié)點(diǎn)間距Sy(mm) | 680～720 | 330～370 | 550～600 |
波紋鋼面板搭接接縫(板側(cè)邊和板端頭)處連接螺栓孔除利用筋帶結(jié)點(diǎn)螺栓連接外，搭接連接螺栓孔的孔距應(yīng)滿足連接強(qiáng)度要求，孔徑不大于螺栓公稱直徑3.0m。
2.2 筋帶
2.2.1 筋帶一般要求
筋帶拉力及加筋體填料與筋帶間的摩擦力，是保證波紋鋼板擋土墻復(fù)合結(jié)構(gòu)內(nèi)部穩(wěn)定的重要前提條件。筋帶采用具有較高的強(qiáng)度、受力后變形小、能與加筋體填料產(chǎn)生足夠的摩擦力，且抗蝕性能強(qiáng)，并便于接長與連接的拉筋帶。常用的筋帶為表面經(jīng)熱擠壓而成的粗糙花紋和肋條的鋼塑復(fù)合筋帶。
2.2.2 筋帶技術(shù)指標(biāo)
筋帶寬度大于或等于30mm、厚度大于或等于2.0mm、標(biāo)準(zhǔn)拉力大于或等于9.3kN、容許應(yīng)力大于或等于100MPa、伸長率小于1%。
2.2.3 筋帶長度
筋帶總長度包括筋帶在加筋體活動區(qū)的長度和在加筋體穩(wěn)定區(qū)的有效錨固長度，非垂直(斜向)布置的筋帶長度以垂直于波紋鋼面板的距離為標(biāo)準(zhǔn)長度。波紋鋼面板(墻體)高大于或等于3.0m時(shí)，筋帶長度大于或等于0.8倍墻體高，且不小于5.0m; 當(dāng)采用不等長拉筋帶時(shí)，同長度拉筋帶的墻段高度不應(yīng)小于3.0m; 波紋鋼面板(墻體)高小于3.0m時(shí)，采用長度不小于3.0m的等長拉筋帶；筋帶長度根據(jù)加筋體高度、筋帶結(jié)點(diǎn)至加筋體頂面的垂直距離、簡化破裂面的上段高度、填料內(nèi)摩擦角、筋帶在加筋體活動區(qū)和穩(wěn)定區(qū)的長度等計(jì)算確定。筋帶的計(jì)算長度大于規(guī)定長度時(shí)，采用計(jì)算長度；小于規(guī)定長度時(shí)，采用規(guī)定長度。
2.2.4 筋帶寬度與根數(shù)
一個(gè)結(jié)點(diǎn)的筋帶總寬度和筋帶根數(shù)應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)、筋帶所承受的水平拉力、筋帶有效長度所提供的抗拔力、土壓力分項(xiàng)系數(shù)、填料與筋帶間的似摩擦系數(shù)、作用于筋帶上的豎直壓應(yīng)力、有效錨固長度、波紋鋼面板上的水平土壓應(yīng)力、筋帶容許應(yīng)力和不同作用組合工況下的提高系數(shù)、筋帶結(jié)點(diǎn)水平間距和垂直間距等計(jì)算，采用滿足內(nèi)部穩(wěn)定性要求總寬度和根數(shù)的筋帶。
2.2.5 筋帶平面布置
筋帶按結(jié)點(diǎn)分層水平布設(shè)于加筋體填料中。當(dāng)加筋體填料采用粗粒土?xí)r或一個(gè)結(jié)點(diǎn)(螺栓)為1根筋帶時(shí)，筋帶布設(shè)垂直于波紋鋼面板；當(dāng)加筋體填料采用細(xì)粒土需提高抗拔穩(wěn)定性或一個(gè)結(jié)點(diǎn)(螺栓)為2根及以上根數(shù)筋帶時(shí)，筋帶與波紋鋼面板呈75°角度布置；當(dāng)一個(gè)結(jié)點(diǎn)(螺栓)為多根及以上筋帶時(shí)，筋帶按扇形分開布置；當(dāng)相鄰波紋鋼面板的夾角小于90°時(shí)，將不能垂直布設(shè)的筋帶逐漸斜向布置，必要時(shí)在角隅處增設(shè)加強(qiáng)筋帶。
2.3 連接件
2.3.1 筋帶與波紋鋼面板結(jié)點(diǎn)連接件
筋帶與波紋鋼面板結(jié)點(diǎn)連接，一般采用性能等級為8.8S或10.9S的高強(qiáng)度螺栓，規(guī)格應(yīng)根據(jù)波紋鋼面板波形參數(shù)、厚度和面板墻高等綜合確定，如表4所示。螺栓尾端為三角形構(gòu)造，筋帶可自由穿入三角構(gòu)造內(nèi)，三角形內(nèi)底邊長應(yīng)大于或等于筋帶寬度。螺栓用鋼墊圈，其外形設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)螺栓所連接的波紋鋼面板的波縫或波谷處圓弧半徑(弧度)一致的凸凹形。鋼墊圈的孔徑不大于螺栓公稱直徑3.0mm。
表4 筋帶與波紋鋼面板結(jié)點(diǎn)連接螺栓規(guī)格
表4 筋帶與波紋鋼面板結(jié)點(diǎn)連接螺栓規(guī)格
2.3.2 波紋鋼面板搭接連接件
波紋鋼面板接縫(板側(cè)邊和板端頭)搭接連接除了兼作筋帶結(jié)點(diǎn)(筋帶連接螺栓)一體化連接外，在筋帶結(jié)點(diǎn)連接點(diǎn)之間采用的高強(qiáng)度螺栓性能等級和連接件規(guī)格(表4)與筋帶連接件相同。高強(qiáng)度螺栓連接副組合和機(jī)械性能應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓、大六角螺母、墊圈技術(shù)條件》GB/T 1231的有關(guān)規(guī)定。
2.3.3 波紋鋼面板與混凝土基礎(chǔ)的連接件
當(dāng)混凝土基礎(chǔ)為非“L”形，波紋鋼面板底端與混凝土基礎(chǔ)采用預(yù)埋不等邊槽鋼和高強(qiáng)度螺栓連接時(shí)，槽鋼底面焊接鋼筋預(yù)埋與混凝土基礎(chǔ)上。不等邊槽鋼內(nèi)凈寬應(yīng)滿足波紋鋼面板的厚度和波高或波深要求，截面尺寸如表5所示。不等邊槽鋼力學(xué)性能應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《冷彎型鋼通用技術(shù)要求》GB/T 6725的有關(guān)規(guī)定。不等邊槽鋼螺栓孔布置與波紋鋼面板上的螺栓孔一致，高強(qiáng)度螺栓性能等級和規(guī)格(表4)與筋帶連接件相同，連接副組合和機(jī)械性能與波紋鋼面板搭接連相同，凸凹型鋼墊圈與筋帶連接波紋鋼面板結(jié)點(diǎn)連接件相同。
表5 不等邊槽鋼截面尺寸
波紋鋼面板波形 | 尺寸(mm) | |||
邊厚t | 內(nèi)凈寬h | 長邊寬B | 短邊寬b | |
200×55 | 6±1 | 80～110 | ≥166 | ≥40 |
400×150 | 8±1 | 190～220 | ≥208 | ≥40 |
2.4 加勁肋
當(dāng)波紋鋼板擋土墻面板較高采用不等邊角鋼或槽鋼橫向布置于波紋鋼面板外側(cè)和墻頂控制墻體線形和大面平整度時(shí)，其截面尺寸如表6所示，力學(xué)性能應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《冷彎型鋼通用技術(shù)要求》GB/T 6725的有關(guān)規(guī)定。
螺栓孔布置與波紋鋼面板上的螺栓孔一致。
表6 加勁肋截面尺寸
波紋鋼面 | 部位 | 不等邊角鋼尺寸(mm) | 槽鋼尺寸(mm) | ||||
邊厚t | 長邊寬B | 短邊寬b | 邊厚t | 邊寬B | 高度H | ||
200×55 | 壓頂 | 3.5～4.5 | 60～70 | 95～105 | 3.5～4.5 | 70～80 | 80～90 |
加勁肋 | 5.0～6.0 | 60～70 | 40～50 | 5.0～6.0 | 50～60 | 80～90 | |
| 壓頂 | 4.0～5.0 | 160～170 | 150～160 | 3.5～4.5 | 130～140 | 190～200 |
加勁肋 | 6.0～7.0 | 160～170 | 70～80 | 6.0～7.0 | 60～70 | 90～100 | |
2.5 排水滲濾管
當(dāng)加筋體背后有地下水滲入或加筋體填料為細(xì)粒土?xí)r，波紋鋼板擋土墻的墻背排水采用滲濾排水管代替濾水層時(shí)，采用鍍鋅螺旋波紋鋼管，其波形和尺寸如表7所示。滲濾排水管的接長連接采用一段式波紋鋼管箍連接，管箍長度不少于6個(gè)波距(≥408mm),管箍扣件采用3個(gè)M12高強(qiáng)度螺栓連接。管箍的波形應(yīng)與滲濾排水管的波形一致。
表7 滲濾排水管波形和尺寸
波形(mm) | 壁厚(mm) | 內(nèi)徑(mm) | 濾水孔(mm) | |||||
波距 | 波高 | 強(qiáng)腐蝕性 | 中腐蝕性 | 弱腐蝕性 | 主管 | 支管 | 孔徑 | 孔距 |
68 | 13 | 3.5～4.0 | 2.5～3.5 | 1.3～2.5 | 300～500 | 300 | 5～15 | ≤200 |
2.6 防腐材料及鍍鋅防腐
2.6.1 金屬材料及構(gòu)件鍍鋅防腐材料
波紋鋼面板、金屬連接件(螺栓、螺母、鋼墊圈)、角鋼、槽鋼、滲濾排水管及管箍等，均采用熱浸鍍鋅防腐，鍍鋅防腐層采用的鋅應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋅錠》GB/T 470規(guī)定的0 號鋅或1號鋅技術(shù)指標(biāo)要求。鍍鋅防腐層厚度及質(zhì)量按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《冷彎波紋鋼管》GB/T34567的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。
2.6.2 隱蔽部位現(xiàn)場二次噴涂防腐材料
當(dāng)土體腐蝕性等級(表8)為中腐蝕性或弱腐蝕性時(shí)，為確保耐久性或延長使用壽命，在鍍鋅層表面采用環(huán)氧瀝青或改性瀝青二次噴涂防腐處理。采用環(huán)氧瀝青時(shí)，其技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《環(huán)氧瀝青防腐涂料》GB/T 27806的有關(guān)規(guī)定，采用改性瀝青時(shí)，其技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《防水用彈性體(SBS)改性瀝青》GB/T 26528的有關(guān)規(guī)定。
表8 土體腐蝕性等級指標(biāo)
土體腐蝕性等級 | 電阻率(Ω·m) | 含鹽率(%) | 含水率(%) | pH值 |
強(qiáng)腐蝕性 | < 20 | > 0.75 | > 12 | < 5或> 9 |
中腐蝕性 | 20～50 | 0.75～0.05 | 5～12 | 5～6 |
弱腐蝕性 | > 50 | < 0.05 | < 5 | 6～9 |
2.6.3 波紋鋼面板外露面防腐涂裝材料
當(dāng)波紋鋼面板外露面和加勁肋等需在鍍鋅層表面采用防腐涂裝時(shí)，腐蝕環(huán)境、涂裝材料的品種、規(guī)格、性能等應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)條件》JT/T 722的有關(guān)規(guī)定。
2.7 加筋體(防凍脹)填料
2.7.1 一般性填料
應(yīng)優(yōu)先選用有一定級配的礫類土、砂類土，粒徑不大于分層壓實(shí)厚度的2/3,且不應(yīng)大于100mm。當(dāng)缺乏礫類土、砂類土?xí)r，碎石土、黃土、中低液限黏性土、穩(wěn)定土(水泥、粉煤灰、石灰和其他無機(jī)結(jié)合料的穩(wěn)定土)及滿足質(zhì)量要求的工業(yè)廢渣(粉煤灰及粉煤灰土、及礦渣)可采用。
2.7.2 防凍脹及排水填料
對防凍脹和排水反濾層要求的加筋體填料，采用非凍脹性、透水性的粗粒料，其含泥量和小于0.075mm顆粒含量應(yīng)小于5%。
2.7.3 禁止填料
高液限黏性土及其它特殊土(如紅黏土、膨脹土 、腐殖土、凍結(jié)土或凍土塊、鹽漬土、白堊土、硅藻土、有機(jī)料等)和垃圾土等禁止使用。
2.8 基礎(chǔ)及附屬工程材料
混凝土基礎(chǔ)、混凝土平臺及混凝土壓頂帽石等的材料性能、質(zhì)量和強(qiáng)度指標(biāo)，按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D30的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。
3 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗(yàn)算控制
3.1 一般要求
波紋鋼板擋土墻設(shè)計(jì)采用以極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的分項(xiàng)系數(shù)法為主的設(shè)計(jì)方法。車輛荷載計(jì)算采用附加荷載強(qiáng)度法。并進(jìn)行其承載能力極限狀態(tài)計(jì)算和正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算，以及抗滑穩(wěn)定、抗傾覆穩(wěn)定和整體穩(wěn)定性等驗(yàn)算。
3.2 地基沉降控制
波紋鋼板擋土墻位于軟土地基或下臥層有軟弱夾層的地基、地基應(yīng)力接近地基允許承載力、基底的地基沉降不符合設(shè)計(jì)規(guī)定的要求等，均應(yīng)按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D30的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行地基沉降計(jì)算。
3.3 作用(荷載)及其組合
施加于波紋鋼板擋土墻的作用(或荷載),按性質(zhì)分為永久作用、可變作用和偶然作用[2],各類作用(或荷載)分類及常用作用(或荷載)組合按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D30的有關(guān)規(guī)定確定作用(荷載)及其組合。
3.4 波紋鋼面板厚度
作用于單板上的土壓力視為均勻分布，波紋鋼面板沿豎直方向和水平方向應(yīng)分別計(jì)算內(nèi)力。
3.5 內(nèi)部穩(wěn)定控制
在壓實(shí)土層(土體)中加入筋帶(拉筋帶),利用筋帶與壓實(shí)土層之間的摩擦作用，改善土體的變形條件和提高土體的工程特性，從而達(dá)到穩(wěn)定土體的目的。
內(nèi)部穩(wěn)定驗(yàn)算[2]控制主要包括：筋帶抗拉承載力驗(yàn)算、抗拔驗(yàn)算，并確定筋帶的截面積、筋帶長度。筋帶截面計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮車輛(或人群)附加荷載引起的拉力。筋帶錨固長度計(jì)算時(shí)，不計(jì)附加荷載引起的抗拔力。
3.6 外部穩(wěn)定性控制
外部穩(wěn)定驗(yàn)算[2]控制主要包括：基底地基承載力驗(yàn)算、加筋體沿基底抗滑動穩(wěn)定性驗(yàn)算、抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算、整體滑動穩(wěn)定驗(yàn)算；地基下可能存在深層滑動時(shí)，應(yīng)進(jìn)行地基與波紋鋼面板(墻)背后加筋體的整體滑動穩(wěn)定驗(yàn)算。當(dāng)受地震作用時(shí)，按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《 公路工程抗震規(guī)范》JTG B02 的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行抗震驗(yàn)算。
3.7 抗凍脹力控制
基礎(chǔ)或波紋鋼面板(墻腳)底端埋深在凍結(jié)深度(線)以下規(guī)定深度時(shí)，可不考慮基礎(chǔ)或波紋鋼板底端切向凍脹力的影響。
抗凍及抗凍脹力計(jì)算按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《水工建筑物抗冰凍設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T 50662的有關(guān)規(guī)定及擋土(結(jié)構(gòu))墻水平凍脹力計(jì)算和現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》JGT D30有關(guān)凍土地區(qū)路基設(shè)計(jì)規(guī)定執(zhí)行。
4 裝配化施工工藝技術(shù)
4.1 波紋鋼面板裝配化安裝施工技術(shù)要點(diǎn)
4.1.1 一般要求
波紋鋼面板安裝時(shí)，可采用小型汽車吊吊裝、鋼管支架臨時(shí)支撐、人工輔助作業(yè)的方法進(jìn)行。
安裝前，復(fù)核測量放樣、平面位置(坐標(biāo))、安裝部位、標(biāo)高等。
混凝土基礎(chǔ)上安裝波紋鋼面板時(shí)，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級的80%以上進(jìn)行安裝。
波紋鋼面板安裝時(shí)，應(yīng)預(yù)置向內(nèi)傾斜1︰0.02～1︰0.05的仰斜坡，以確保波紋鋼面板在墻背回填后垂直度或坡度符合設(shè)計(jì)要求。
4.1.2 混凝土基礎(chǔ)上的安裝與護(hù)腳
對混凝土基礎(chǔ)上預(yù)埋不等邊槽鋼的波紋鋼面板安裝，波紋鋼面板豎向波紋逐片排列立置安裝于不等邊槽鋼內(nèi)，波紋鋼面板波峰處采用高強(qiáng)度等級螺栓連接于槽鋼的高邊，安裝完成對螺栓扭矩(表9)檢查合格。
對無槽鋼連接的“L”形混凝土基礎(chǔ)，波紋鋼面板豎向波紋逐片排列立置于基礎(chǔ)內(nèi)側(cè)的低側(cè)頂面位置上，并緊靠于基礎(chǔ)高邊內(nèi)側(cè)面安裝。
波紋鋼面板立直安裝與基礎(chǔ)之上后，在混凝土基礎(chǔ)頂面后澆C25混凝土護(hù)腳，后澆混凝土與基礎(chǔ)同寬，高度應(yīng)自混凝土基礎(chǔ)頂面以上不小于15cm。
4.1.3 波紋鋼面板接縫連接
波紋鋼面板上、下層和同層搭接連接的橫縫、豎縫呈“T”形縫連接形式，上、下層波紋鋼面板的搭接連接縫處不得重疊四層波紋鋼面板；波紋鋼面板連接接縫處兼作筋帶結(jié)點(diǎn)的連接螺栓一體化連接，非筋帶結(jié)點(diǎn)的螺栓孔位置采用高強(qiáng)度螺栓連接。螺栓扭矩如表9所示。連接螺栓扭矩檢查方法按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》GB 50205規(guī)定的方法執(zhí)行。
表9 波紋鋼面板搭接連接螺栓扭矩
| 螺栓扭矩(N·m) | ||||
M16 | M20 | M22 | M24 | M27 | |
8.8 S | 170～210 | 330～400 | 420～520 | 550～670 | 800～990 |
10.9 S | 200～250 | 390～490 | 540～660 | 700～860 | 1010～1240 |
4.1.4 加勁肋安裝
加筋肋橫向通長布置于波紋鋼面板(墻體)外側(cè)，位置安裝于同一排(層)筋帶連接結(jié)點(diǎn)螺栓連接一體，相鄰加勁肋間距不宜大于3.0m。最底層加勁肋距波紋鋼面板底端頭不大于3.0m、最上層加筋肋距波紋鋼面板頂端頭不大于2.0m。波紋鋼面板(墻身)頂端頭采用不等邊角鋼或槽鋼、高強(qiáng)度螺栓連接通長壓頂。
4.2 筋帶連接、鋪設(shè)安裝
筋帶連接安裝隨加筋體分層填筑同步進(jìn)行。
波紋鋼面板一個(gè)結(jié)點(diǎn)(螺栓)的筋帶采用雙根或多根整長筋帶時(shí)，整根筋帶長度范圍內(nèi)不設(shè)筋帶接頭連接，將筋帶穿入螺栓尾端三角框內(nèi)“回頭”呈雙根整長連接形式。
采用單根整長筋帶穿入螺栓尾端三角框內(nèi)“回頭”段的端頭，采用筋帶扣連接。
筋帶尾端用筋帶扣連接于直徑10～14mm的“
”型鋼釘上，筋帶按規(guī)定角度平順拉直緊繃并將“
”鋼釘壓入壓實(shí)土層中不小于10cm并固定。
當(dāng)路基兩側(cè)均有波紋鋼板擋土墻且拉筋帶貫通整個(gè)路基時(shí)，每一結(jié)點(diǎn)的拉筋帶貫通拉住兩側(cè)波紋鋼面板。當(dāng)路基兩側(cè)波紋鋼板擋土墻的筋帶長度不足、不能貫通拉住兩側(cè)波紋鋼面板時(shí)，拉筋帶尾端相互重疊時(shí)，應(yīng)錯(cuò)開，避免重疊。
在每一層筋帶填料壓實(shí)完成后，應(yīng)對連接螺栓(波紋鋼面板外側(cè))的螺母進(jìn)行復(fù)擰緊，達(dá)到筋帶螺栓受力均勻，擰緊力不超過筋帶計(jì)算拉力，且不小于筋帶計(jì)算拉力的5%。
4.3 現(xiàn)場防腐噴涂(涂裝)技術(shù)要點(diǎn)
4.3.1 一般要求
波紋鋼板擋土墻所處土體(環(huán)境)的腐蝕性等級為弱腐蝕性環(huán)境時(shí)，僅鍍鋅防腐可滿足使用耐久性要求，可不考慮現(xiàn)場防腐涂裝。
波紋鋼面板背面和墻前地面以下(隱蔽)部位、螺旋波紋鋼管及管箍(滲濾排水管)在加筋體填筑前，對與回填土接觸面及連接螺栓進(jìn)行現(xiàn)場防腐噴涂處理。
防腐噴涂(涂裝)采用專用機(jī)械噴涂。遇下雨雪天、大風(fēng)沙天氣、揚(yáng)塵或氣溫低于0℃時(shí)，嚴(yán)禁進(jìn)行防腐噴涂(涂裝)施工。
4.3.2 隱蔽部位防腐噴涂
當(dāng)波紋鋼板擋土墻處于中腐蝕等級時(shí)，采用改性瀝青進(jìn)行防腐涂裝，總干膜平均厚度不宜小于1.0mm; 處于強(qiáng)腐蝕等級時(shí)，采用環(huán)氧瀝青進(jìn)行防腐涂裝，總干膜平均厚度不宜小于2.0mm。
4.3.3 外露面防腐涂裝[3]
紋鋼板墻外側(cè)外露面及外側(cè)干濕交替區(qū)域采用防腐涂裝時(shí)，普通型和長效型涂裝總干膜平均厚度分別不小于210μm 和240μm; 干濕交替區(qū)域涂裝總干膜平均厚度不應(yīng)小于450μm。所有總干膜最小厚度不應(yīng)小于平均厚度的90%。
4.4 排水與防凍脹施工技術(shù)要點(diǎn)
4.4.1 一般要求
當(dāng)加筋體背后有地下水滲入或加筋體填料為細(xì)粒土?xí)r，應(yīng)防止波紋鋼面板(墻體)后積水形成靜水壓力，減少寒冷地區(qū)回填土的凍脹壓力或消除加筋體填料侵水后的膨脹壓力。對可能危害波紋鋼板擋土墻加筋體的地下水和地表水，應(yīng)采取有效的防水或排水技術(shù)措施。
排水與防凍脹施工，與加筋體填筑同步進(jìn)行。
當(dāng)?shù)叵滤^豐富或滲水量較大時(shí)，設(shè)置反濾層作為排水構(gòu)造的組成部分，在加筋體底層采用透水性的粗粒料鋪壓厚度不小于50cm的反濾層(滲水層)或加設(shè)縱向滲(盲)溝[4],將地下水滲排出至擋土墻外。
4.4.2 滲濾排水管排水
當(dāng)加筋體填料為非透水性細(xì)粒料時(shí)，采用滲濾排水管代替粗粒料反濾層時(shí)，在波紋鋼面板背后縱向布置滲濾排水管，滲濾排水管主管應(yīng)延伸到能將滲水排出到墻體外，縱向主管坡度宜為2%～4%。與主管連接的立直支管間距宜為400～500cm。當(dāng)波紋鋼面板設(shè)有排水孔時(shí)，立置支管間距與排水孔一致，并與排水孔的管連為一體。滲濾排水管外部包裹透水土工布防滲濾孔堵塞。
4.4.3 防凍脹
加筋體設(shè)計(jì)有防凍脹要求時(shí)，應(yīng)在波紋鋼面板背后(加筋體側(cè))采用非凍脹性粗粒土防凍脹(隔斷)層填筑，距波紋鋼面板的寬度應(yīng)不小于當(dāng)?shù)氐淖畲髢錾钪怠７纼雒?隔斷)層頂部和加筋體頂層封填厚度不小于30cm的黏土隔水層[5]。地基及基礎(chǔ)的防凍脹，地基或基礎(chǔ)底面的標(biāo)高應(yīng)控制在凍結(jié)深度(線)以下規(guī)定深度。
4.5 加筋體填筑施工技術(shù)要點(diǎn)
4.5.1 一般要求
加筋體填筑施工，與防凍脹、排水同步進(jìn)行。同一層加筋體填筑應(yīng)采用同一種填料，種類或性質(zhì)不同的填料不得在最小連續(xù)厚度范圍內(nèi)混合填筑。每種填料的填筑層壓實(shí)后最小連續(xù)厚度不小于500mm。
加筋體填筑應(yīng)水平分層、分段填筑，分層壓實(shí)。機(jī)械壓實(shí)的分層松浦厚度最大不超過20cm, 打夯機(jī)具或人工夯實(shí)的分層松浦厚度最大不超過15cm。
加筋體填筑過程中，應(yīng)防止波紋鋼面板外傾或變形、拉筋帶松動或破壞等，并進(jìn)行監(jiān)測。施工過程中波紋鋼面板不得外傾(位移),沉降變形超過墻(面板)高度的 0.5% 時(shí)，應(yīng)立即停止加筋體填筑，并查明原因、采取有效措施糾正處理合格后再繼續(xù)施工；當(dāng)筋帶松動或破壞等，應(yīng)及時(shí)處理合格。
4.5.2 加筋體填壓方法[6]
加筋體每層填料攤鋪、碾壓從拉筋帶中部開始平行于波紋鋼面板進(jìn)行，先向拉筋帶尾部逐步攤鋪、壓實(shí)，然后再向波紋鋼面板方向逐步攤鋪、壓實(shí)。不得平行于拉筋帶方向碾壓。不得使用羊足碾、沖擊碾碾壓。嚴(yán)禁車輛在未經(jīng)壓實(shí)的填料上行走或靠近波紋鋼面板處行走。
距波紋鋼面板背后1.0m寬的分層填料壓實(shí)，應(yīng)使用打夯機(jī)具夯實(shí)或人工夯實(shí)，不得使用重型壓實(shí)機(jī)械振動壓實(shí)。
4.5.3 加筋體填筑壓實(shí)度控制
加筋體填筑(包括防凍脹層、反濾層和黏土隔水層)壓實(shí)度控制如表10所示。
表10 加筋體填筑壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)[3,4]
表10 加筋體填筑壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)[3,4]
4.6 地基處理及基礎(chǔ)與其他施工
波紋鋼板擋土墻端頭與路基邊坡銜接的錐坡、混凝土平臺及帽石、防護(hù)欄等施工及質(zhì)量，冬期雨期施工、安全環(huán)保施工，按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》JTG/T 3610和《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn) 第一冊 土建工程》 JTG F80/1的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。
5 結(jié)語
裝配式波紋鋼板擋土墻成功應(yīng)用于大湟平安公路改造項(xiàng)目、S312線瑪色公路、李坎公路、海東市平安區(qū)星光路等邊坡工程。與傳統(tǒng)的混凝土或砌體結(jié)構(gòu)擋土墻相比，能大量減少砂石材料開采及大幅降低環(huán)境恢復(fù)工程數(shù)量，工廠化制造質(zhì)量穩(wěn)定，裝配化施工工期短速度快效率高，減少大量施工機(jī)械設(shè)備和人工操作，工程造價(jià)和工后病害及養(yǎng)護(hù)成本大幅降低。
裝配式波紋鋼板擋土墻工程應(yīng)用，解決了高海拔高寒區(qū)氣溫低、大溫差及凍土地質(zhì)等因素造成施工難度大、強(qiáng)度低、凍脹、裂縫、變形、斷裂、工后病害多等問題。從工程質(zhì)量、結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)久耐用、施工周期、工程造價(jià)、節(jié)能環(huán)保等方面與傳統(tǒng)的混凝土或砌體結(jié)構(gòu)擋土墻相比有其獨(dú)特優(yōu)(特)點(diǎn)和更具有廣泛的應(yīng)用發(fā)展前景。
參考文獻(xiàn)
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[2] JTG D30-2015,公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2015.
[3] JT/T 722-2008,公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)條件[S].北京：人民交通出版社2008.
[4] 中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，公路擋土墻設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則[M].北京：人民交通出版社，2008.
[5] JTG/T 3610-2019,公路路基施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2019.
[6] JTG F80/1-2017,公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)第一冊土建工程[S].北京：人民交通出版社，2017.
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