新型绿色加筋格宾挡墙的特点及其在某防护工程中的应用解读

新型绿色加筋格宾挡墙的特点及其在某防护工程中的应用

摘要：随着基础建设的投入不断加大，高填方路基工程的建设在公路建设中占有很重要的位置。尤其是各地纷纷在修建或者改扩建新的高速公路中，高填方路基高达几十米，然而在如此高度又地质条件复杂的情况下，传统的路基支挡结构已难满足要求，采用新型的、易美化的结构型式是所有建设单位追求的目标。双绞合六边形金属网加筋格宾柔性挡墙是一种新型支挡结构。本文首先介绍了新型加筋格宾挡墙特点，然后介绍了它在湖北大(庆)～广(州)高速公路BK0+296.55～BK0+366.18段左侧高填方路基中的应用及其施工工艺，同时采用加筋土设计软件Macstars2000对它进行了稳定性计算，结果表明新型加筋格宾挡墙在此工程中是稳定的。因此，它是可行的，对于施工的经济有着重要的现实意义。 关键词：高填方路基；新型加筋格宾挡墙；Macstars2000；稳定性分析 1、加筋格宾结构挡墙特点 加筋格宾（见下图1）系由机器编织的六边形双绞合钢丝网面组合而成的工程构件，是一种新型的应用于加筋土领域的结构系统。面墙格宾箱部分填充石料，结构填土分层压实。构成具有柔性、透水性及整体性的结构，该方案具有占地面积小，承载力要求低，造价经济低、生态效果好等优点[1]、[2]。具体分述如下： 图1格宾构件及加筋格宾构件图 1.1、透水性：无须做排水系统，格宾的填充材料是坚硬的、大小在100mm～300mm之间的石头，具备良好的透水性。 1.2、柔性：柔性结构是介于刚性材料和松散材料之间的柔性材料，其高柔韧性使得结构能够适应较大的不均匀沉降和无法预测局部冲刷，结构可以自行调整，自行愈合。 1.3、施工速度快：格宾的安装施工在干地和水上都可以进行。填石的装填方法非常灵活，一般工程人员经过简单讲解就可完全掌握，不需特别的专业施工队伍。既可以完全采用机械化施工，也可以采用辅以人工的半机械化施工，在机械条件不具备的情况下，可以采用人工装填的方式。施工效率高，比传统方案要节省约三分之一的时间。 1.4、经济性：对地基、石料材料要求较宽松，不需设泻水孔和反滤层，施工简便快捷，使其综合造价较低。 1.5、耐久性：低碳钢丝表面经特殊工艺厚镀层（高尔凡）防蚀处理，经久耐用，根据结

构所处环境，可以选择不同防蚀处理产品，适应各种环境和满足结构设计寿命要求。 1.6、整体性：通过网箱将散碎的石块聚合成较大的单元体，单元体又通过绑扎钢丝牢固联结，使其具有结构整体性。 1.7、生态环保性：其一是，对填充材料尺寸、形状要求较宽松，不需开山炸石，可因地制宜地利用当地无用石料资源；其二是，填充石孔隙可置入土壤，给植物生长提供了条件，利于生态恢复；其三是，消声敛光，接近天然。 2、应用工程实例 2.1、问题描述 湖北大广北高速公路AK0+939.68～AK1+079.71右侧和BK0+296.55～BK0+366.18左侧路基属于高填方路段，最大高度16m，路基属于砂土，地基承载能力差，而且路基紧挨农田，征地困难；同时业主希望高速公路的建设能够与当地的环境和谐统一，创建社会主义新农村。 2.2、解决方案 针对此问题，根据工程实际，设计单位在浆砌石、钢筋石笼挡墙和爬坡式干砌石坡面防护等多案比选后，格宾挡墙以其柔性、对不良地基变形的适应性、透水性、施工便捷性、适应一定水下施工性、造价较低性从诸多方案中脱颖而出。加筋格宾挡墙施工主要工艺如下[3]： 2.2.1、组装 折叠的加筋格宾单元应从捆束中取出并放置于坚硬、平整的表面。加筋格宾单元应被打开并展开至其原始形状。前面板、侧面板及背板应垂直摆放。面板间应牢固绞合，具体方法是用面板边缘突出的加粗边端钢丝缠绕在交叉面板或背板的边端钢丝上。内隔板应垂直放置并采用同样方法绞合。隔板和背板的所有面板都应与前面板和侧面板充分绞合。 2.2.2、安装、填充与土壤压实 清基完成后，预先安装好的加筋格宾单元应放置在选定位置，相邻加筋格宾单元间应充分绞合以保证构成一个连续的整体结构。用于填充加筋格宾面墙的石头应坚硬，且在暴露与水中时不应发生改变或风化。石头尺寸应在100毫米至300毫米之间。 高度1米的加筋格宾单元应每次填充高度0.30米的势头，高度0.5米的加筋格宾单元，应每次填充0.25米的石头。 当一层石头填充完毕后，应附之以必要的手工摆放以保证最小的空隙率。面墙外表面的石头应采用手工摆放，并尽量将势头相对较平的一面朝外摆放。 2.2.3、闭合 当石头被填充并基本平整且空隙率降到最低后，折叠格宾盖板并将各面板拉近。在此过程中，应选用合适的闭合工具将盖板拉伸，并使格宾各面板充分结合。 盖板上突出的边端钢

丝应绕侧面板突出边端钢丝缠绕两周，且格宾应与侧面板、后面板牢固绞合。相邻格宾盖板应同时绞合，且剩余的边端钢丝应折入以完成的格宾内部。 2.2.4、填筑 在此步骤开始之前，应在格宾面墙背部与回填层间铺设土工布，且土工布应在上部及下部各折入30cm，距离格宾面墙1m范围内的回填土压实应采用手动工具以避免对格宾挡墙面墙或者边坡的破坏（如图2、3、4） 图2施工中的加筋格宾挡墙 图3施工后的格宾挡墙 图4格宾挡墙局部放大图① 图5格宾挡墙局部放大图② 3、稳定性分析 整个设计采用加筋土设计软Macstars2000进行稳定性分析[6]，挡墙断面如下图6: 图6挡墙断面BK0+296.55～BK0+366.18 3.1、岩土技术参数如表1：表1该工程相关岩土力学参数表 3.2、计算参数确定方法 3.2.1、六角形双绞合金属网的长期允许抗拉强度（Ta） 六角形双绞合金属网的长期允许抗拉强度（60年），按下式计算： （1） 式中：Tc=六角形双绞合金属网的极限抗拉强度； fm=考虑制造工艺误差以及大量数据推演的折减系数； fd=施工损伤折减系数； fe=环境影响折减系数（考虑老化，生物降解，腐蚀等因素）； 根据美国关于六角形双绞合金属网的国家标准，其极限抗拉强度一般取 Tc=51KN/m（2） 其中，并不考虑镀层和PVC外套对网面抗拉强度的贡献。 式（1）中的折减系数应根据工程采用的材料类型、填土和工程环境等通过试验确定。如果试验条件不允许，可根据标（1-3）选取。 3.2.2、六角形双绞合金属网-土相互作用系数（Ci） 六角形双绞合金属网-土相互作用系数Ci通过抗拔试验确定，对于六角形双绞合网，目前国内尚无可供遵循的试验标准，可以参考土工格栅抗拔试验方法确定。根据国外的相关的研究成果，建议工程师针对不同土质条件选用相应的相互作用系数见表4。 表2六角形双绞合金属网-土相互作用系数Ci推荐参数 土类 内摩擦角 Ci 砾石、砂砾石及其混合物 0.9 级配良好的砂土 0.65 粘土、细砂 0.4 3.3、计算内容及方法 具体计算内容如下：加筋挡墙的内部稳定性；加筋挡墙外部稳定性；整体断面的整体稳定性。计算理论：毕肖普（Bishop）

法。 3.3.1、内部及外部稳定性计算 内部稳定安全系数：2.152抗滑移安全系数：2.341 3.3.2、整体稳定计算 整体安全系数：1.594 综上，该结构的安全稳定分析结果可靠，结构安全。 4、工程总结 加筋格宾挡墙石在高路基护坡中是行之有效的方法之一，它在湖北大广北高速公路BK0+296.55～BK0+366.18右侧高填方路基实践中证明：作为结构物，其整体性赋予了其安全稳定性；其透水性使它可以释放坡体背面水压力，确保结构更薄，更省，并省却了反滤层施工的麻烦和投资；其刚柔相济性使它对地基性能有更强的适应性，并不会产生如传统浆砌石经常出现的因地基不均匀沉降所致的结构开裂，后期需维护等问题。作为景观的构成元素，其码砌的石块坡面既有天然粗犷质感，又兼现代简约力度；其隙间填充土壤，为植物提供的良好生长空间，使其与生态完美结合；其灵活可变的堆码形式，易于适应景观凹凸高低变化，有极佳的塑造性，赋予了景观营造宽阔的想象空间和表现力，具有景观营造理想的素质[5]。通过加筋土设计软Macstars2000进行稳定性分析对出结构的安全稳定分析结果可靠，结构安全。施工完成仅一年后，格宾表面即开始生长植被，与周边环境良好地融为一体，效果良好。再次证明新型加筋格宾挡墙是切实可行的，同时可以为类似的护坡工程作参考和借鉴。 本文研究工作得到了铁四院地质部和马克菲尔（长沙）新型支挡科技开发有限公司技术部的支持与资助，在此表示感谢。 参考文献 [1]姚华,陈朝霞.谈土工格栅加筋土挡墙设计[J].山西建筑,2009年11期,44～47. [2]马玉静.加筋土挡墙的应用与发展[J].山西建筑.2009年01期,54～55. [3]黄向京,林伟平.格宾柔性挡墙在孝子店滑坡处治中的应用研究[J].路基工程. [4]Macstars2000专业软件使用手则．马克菲尔公司