空心砖与包裹式路堤组合挡土墙施工技术研究

0 引言

空心砖与包裹式路堤组合挡土墙是由预制混凝土空心砖、拉筋土工网和包裹式路堤共同作用而形成的支挡结构，采用挡土墙墙身施工与路堤包裹体填筑分开独立进行的施工工艺，优先进行路堤包裹体填筑施工，包裹体之间预留拉筋土工网，包裹体填筑完成后进行墙身空心砖拼装施工，再与预留的拉筋土工网连接，形成组合挡土墙结构。近年来，包裹式路堤结构挡土墙施工技术在公路和铁路路堤支挡工程中应用广泛，国内研究人员对此进行了大量研究，贺建军以广深四线工程为例，研究了钢筋混凝土面板包裹式加筋土挡土墙施工技术，详细阐述了施工组织、材料选择和质量控制要点，对施工工艺进行了总结；马才介绍了钢筋混凝土面板包裹式加筋土挡土墙在铁路工程路堤支挡结构中的应用，阐述了包裹式加筋土挡土墙的作用机理、结构稳定性计算和施工注意事项，认为包裹式加筋土挡土墙施工简便，造价低，经济效益和社会效益良好；王智猛等研究了预制混凝土面板与现浇混凝土面板构成的复合式面板包裹式加筋土挡土墙施工工艺在铁路路基工程中的应用，详细描述了施工工艺流程和施工关键控制要点，阐述了复合式面板包裹式加筋土挡土墙结构形式的优点；雷涛等提出了整体式现浇混凝土面板包裹式加筋土挡土墙施工工艺，介绍了施工流程、施工技术要点与各施工环节的质量控制要点，认为整体现浇面板包裹式加筋土挡土墙施工工艺合理，具有施工便捷、安全性高和耐久性好等优点，在公路、铁路等基础工程建设中会得到广泛应用。从上述研究结果可知，钢筋混凝土面板墙身与路堤包裹体共同作用的组合式挡土墙结构在公路和铁路路基工程中应用广泛，施工技术研究较多，然而，空心砖拼装而成的墙身与路堤包裹体共同作用的组合挡土墙结构施工技术研究较少。

文章主要对空心砖与包裹式路堤组合挡土墙施工技术进行研究，该施工技术现应用于波兰S14高速公路路基挡土墙工程，挡土墙工程设计结构如图1所示，以该挡土墙工程施工为实际应用案例，介绍该类型挡土墙工程的施工技术，分析其应用效果，促进其广泛的应用。

图1 空心砖与包裹式路堤组合挡土墙结构示意图

1 施工工艺概述

空心砖与包裹式路堤组合挡土墙工艺原理是依靠路堤包裹体自重和外力产生的土压力，作用在包裹体土工材料上产生侧向拉力，利用包裹体底部土工材料和顶部回折反包土工材料与填土之间的摩擦力来抵抗侧向拉力，达到路堤稳定的作用。同时，使用土工网作为拉筋与空心砖墙身连接，利用路堤包裹体与拉筋土工网的摩擦力，使空心砖墙身、拉筋土工网以及路堤包裹体之间产生相互制约的作用，形成一个整体的支挡结构。

主要的施工流程是：路基原地表处理→铺设路堤包裹体土工材料→回填料摊铺压实→土工材料回折反包→铺设拉筋土工网→路堤包裹体逐层填筑至设计墙顶→挡土墙基础施工→墙身空心砖拼装施工→填充碎石料→连接拉筋土工网→墙身空心砖拼装至设计墙顶→墙顶插筋与混凝土填充→安装T形预制件与帽石施工。

施工工艺特点是：

①墙身采用小尺寸预制混凝土空心砖块（长×宽×高：420mm×240mm×190mm）通过塑质连接件拼装而成，墙身施工难度小，可加快施工速度并节省人工成本。

②路堤包裹体填筑施工与空心砖墙身拼装施工是两个独立的施工过程，路堤包裹体填筑完成后再进行空心砖墙身拼装施工。施工企业可利用该特点将路堤填筑与软土地基加固相结合，地基加固后再进行墙身施工，保证挡土墙系统的稳定性。

2 施工技术要点

2.1 路堤包裹体施工

路基原地表处理后进行测量放线，在距离挡土墙内墙面30cm位置处放出路堤包裹体的外边线，沿着外边线放置临时挡板，临时挡板用来固定土工材料、使土工材料在弯折处保持竖直。临时挡板的高度不小于每层包裹体的压实厚度。沿路基宽度铺设一层土工网，在土工网上靠近挡土墙侧铺设一层土工布，铺设完成后对土工材料进行展平伸直，使土工材料产生一定的伸长量，使用U形钉在土工网的两端固定，开始进行回填土施工。土工布与土工网的质量与铺设长度是保证包裹式路堤稳定性的重要影响因素，因此，土工布与土工网应按照规范要求的参数进行选择，其中土工布应选择至少150g/m克重类型，土工网应选择至少80kN极限抗拉强度类型，土工布和土工网按照设计要求的长度进行铺设，土工网压底段长度至少150cm，土工布压底段长度至少30cm，土工材料的搭接长度应至少50cm。

回填料应以路堤边缘向中间的顺序开始摊铺及碾压，摊铺回填料时，卸料设备距离包裹体外边缘应大于1.5m，每层包裹体的填筑厚度应满足规范要求的厚度。压实设备施工时，在包裹体外边缘1m的范围内应使用平板夯碾压施工；在1-4m的范围内，可使用手扶压路机施工，在4-10m范围内，可使用轻型压式设备施工，距离超过10m范围内，可以使用重型压实设备施工。回填土压实度应满足设计要求。

回填料经压实合格后，在土工材料回折反包段的中间位置，设置一道深10cm、宽30cm的沟槽作为土工材料回折反包段的张拉槽，如图2所示，土工材料回折反包覆盖住张拉槽，通过张拉槽上部填土对土工材料施加拉应力，起着维持包裹体内部稳定的作用。张拉槽施工完成后，将土工布与土工网回折反包，紧紧包裹住回填土。土工布回折反包段长度至少30cm。土工网回折反包段长度按照设计横断面标注的尺寸进行铺设。

图2 路堤包裹体填筑张拉槽示意图

每层包裹体回折反包段铺设完成后，在包裹体上方铺设长度不小于1.5m的拉筋土工网，拉筋土工网展平伸直后，伸入包裹体的一端使用U形钉临时固定，另一端预留一段长度伸出包裹体并悬挂在包裹体的外侧，再进行下一层包裹体施工，并逐层填筑至设计墙高。待挡土墙空心砖拼装至与拉筋土工网相同高度时，将预留的各层拉筋土工网分别与相同高度的墙身空心砖连接。

2.2 空心砖墙身施工

对挡土墙基础垫层进行测量放线，标出基槽的边线以及开挖深度，按照测量结果进行基槽开挖，开挖至设计深度时，对开挖底面进行压实并检测压实度，压实度验收合格后进行基础垫层混凝土浇筑，混凝土采用C20混凝土。基础混凝土模板使用方木和竹胶板安装到位，模板外围使用钢筋或木撑进行临时固定，转角的缝隙使用泡沫剂进行封堵，防止浇筑时漏浆跑模。模板安装完成后，基础混凝土顶面标高应在模板内侧用墨线进行标注，每隔2m沿墨线钉上钉子，便于浇筑时高程控制。放入绑扎好的钢筋网片，使用C37混凝土进行现场浇筑，振捣时要与模板保持一定距离，避免模板变形跑模。基础顶面的平整度直接影响了挡土墙墙身的稳定性，基础浇筑时，应控制好基础顶面的高程，误差控制在±10mm以内。浇筑完成后注意收面，并进行覆盖与养护。

基础施工完成后，底层墙身空心砖使用水泥砂浆砌筑施工，以保证底层空心砖的位置固定，不发生位移。在基础表面上测量放出第一层墙身空心砖的边界，并做好标记。在基础上铺设一层2-3cm的水泥砂浆，开始砌筑第一层墙身空心砖。砌筑完成后，使用8-16mm碎石料对空心砖进行填充。底层以上各层墙身空心砖进行拼装施工，采用横向成排拼装、纵向交错拼装的拼装工艺，如图3所示。在墙身空心砖上表面的预留孔中插入塑质连接件，用以固定空心砖的位置、保持上下层空心砖的连接，塑质连接件还起着固定拉筋土工网，保持土工网与挡土墙连接的作用。每层墙身空心砖拼装完成后，应使用靠尺检查墙身的垂直度，出现偏差时进行调整，确保垂直度和平整度符合规范要求。

图3 墙身空心砖横向成排、纵向交错拼装示意图

每层墙身空心砖拼装完成后，使用8-16mm碎石料填充墙面空心砖的空心部位，填充应密实。每两层空心砖拼装完成后，使用2-16mm碎石料填充挡土墙内侧与包裹体之间的空隙，填充高度与两层空心砖的拼装高度以及一层包裹体的填筑高度一致，填充完成后使用平板夯压实整平。碎石料填充后，将拉筋土工网与墙身空心砖连接，把伸出路堤包裹体外侧的预留拉筋土工网拉平伸直，挂在墙身空心砖预留孔中的塑质连接件上，再将伸出墙身空心砖外表面的多余部分裁剪至合适的长度，保证挡土墙墙面平整、美观。

挡土墙墙身空心砖逐层拼装至设计标高，最后三层墙身空心砖的空心部位，采用插筋并浇筑C37混凝土的方式填充，插筋使用φ8mm钢筋，沿挡土墙长度方向按照190mm间距布置。插筋比设计墙顶高程高出至少20cm，用来与帽石钢筋连接。挡土墙顶部安装的T形预制混凝土构件是连接墙身空心砖与帽石的连接构件，采用C30混凝土预制，结构尺寸为长335mm，宽190mm，高295mm，如图4所示，与墙顶搭接部位呈半圆形空心状，通过砂浆砌筑在挡土墙顶部，起着墙身外表面造型美观的作用。T形预制构件安装后，绑扎帽石钢筋，帽石钢筋与墙顶插筋焊接连接，帽石采用C37混凝土浇筑，浇筑时应振捣密实并进行养护。

图4 挡土墙顶部砌筑安装的T形预制混凝土构件示意图

3 应用效果分析

作为一种新型的挡土墙施工方案，多数工程技术人员对空心砖与路堤包裹体在挡土墙结构中的使用认识不足，无法准备的把握施工重点。基于这种实际，以波兰S14高速公路路基挡土墙工程为例，通过对其施工经验的总结和分析，掌握该类型挡土墙结构的施工技术要求，推动其在公路、铁路等基础设施领域的合理使用。

波兰S14高速公路全长16.43km，设计时速120km/h，施工内容包括高速公路路基工程、路面工程、桥涵结构工程以及与高速公路有关的基础设施工程。高速公路在靠近居民区路段的挡土墙采用的是空心砖与包裹式路堤组合挡土墙施工方案，共建设挡土墙7039.43m，使用预制混凝土空心砖88214块。考虑到挡土墙施工的特点，施工企业对挡土墙工程的路基处理、路堤包裹体填筑、墙身空心砖拼装等方案进行了提前准备，安排专人对方案进行了分析、论证和交底，整个施工过程严格按照相关施工规范进行，有序开展作业。对部分挡土墙施工路段存在软土地基的特点，施工企业充分利用路堤包裹体填筑与空心砖墙身拼装是两个独立施工过程的工艺特点，将路堤包裹体填筑施工与软土地基堆载预压施工相结合，路堤包裹体填筑完成后，在其上部进行超载填土，对软土地基进行预压加固，按照设计要求的沉降量对软基固结进行监测，预压历时3个月，固结完成再将超载填土卸载，并进行空心砖墙身的拼装施工。

从实际效果来看，高速公路路基挡土墙工程施工以较快的时间顺利完成，墙面的纵向垂直度、横向平整度均验收合格，挡土墙结构的施工质量符合规范和设计要求，施工企业以较高的施工效率、较少的施工工序以及较低的施工成本，达到了合同要求的施工效果，很好的满足了工程实际的使用需求。

4 结束语

空心砖与包裹式路堤组合挡土墙施工技术为挡土墙的结构形式提供了新的选择，挡土墙结构的整体性和稳定性较好。区别于重力式与面板式挡土墙施工技术，该类型挡土墙施工技术具有工艺合理、施工难度小、效率高与成本低等优点，适用于各类型公路、铁路等路堤支挡结构，挡土墙结构施工工艺简便，其工艺特点有利于扩大该类型挡土墙的应用范围，对于施工企业以及整个施工建设项目均有较大的经济价值。