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浆砌石加筋挡土墙水力冲填施工方法研究

2024-10-17 70 上传者：管理员

摘要：在河道堤防工程的建设中，加筋挡土墙后土体的回填是关键的施工环节，传统的水力冲填方法存在稳定性不足和支撑性弱的问题。本研究针对现有竖向水力冲填设计的不足，提出了一种浆砌石加筋挡土墙后土体回填的水力冲填施工新技术。该技术通过引入条形支撑和辅助支撑平台，优化了冲填结构，提高了工程的稳定性和荷载力。通过地质勘察确立基础布置，精确计算填土量，并采用多点位压力胶管进行冲填，施工完成后，通过严格的质量核验，确保了施工质量。在河道堤防工程的应用实例中，7个测试点位的冲填密实度均超过了15.5%，验证了本方法的灵活性、针对性和实际应用价值。

关键词：
加筋挡土墙
后土体回填
工程浆砌石
水力冲填
河道堤防
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河道堤防工程建设是保证生态平衡、形成稳定支撑的重要设施[1]。在河道堤防工程中，砌石加筋挡土墙是一种常见的结构形式，能够有效提高土体的稳定性和抗滑能力，减少水土流失和滑坡等灾害[2]。传统的挡土墙后土体回填水力冲填施工形式多为单向结构，水力冲填一般以点对点的结构展开施工，虽可以实现预期的施工效果，但缺乏稳定性与支撑性，在复杂的背景环境下，难以实现覆盖，直接关系到工程的质量和安全[3]。执行单向的冲填方式时，效率过于单一，在一定程度上难以达到预期效果。为此，提出对河道堤防工程浆砌石加筋挡土墙后土体回填水力冲填施工方法的设计与验证研究。所谓水力冲填施工，是一种高效、环保的土体回填方法，在实际施工过程中，结合浆砌石加筋挡土墙自身的重力和支撑效果，融合高压水流的冲刷能力，将回填土体更加均匀地填充到挡土墙后，以此提高土体的密实度[4]。后土体回填中，水力冲填施工也能够最大程度地减少人工操作和材料浪费，严格控制条件以及约束机制，能够减少对周围环境的破坏和污染，更加符合绿色施工的理念和要求，确保工程的顺利实施和完成[5]。

1、工程概况

本文对河道堤防工程浆砌石加筋挡土墙后土体回填水力冲填施工的实际应用效果进行分析与验证，考虑到最终测试结果的真实性与可靠性，选定G河道堤防工程作为测试的主要目标对象，采用比对的方式展开分析。G河道堤防工程整体的规模较大，与水库相关联，主要为电厂提供工业和生活用水。经基础性测定分析，溢洪道为开敞式侧槽溢洪道，总长度325.16m，测定基础水位42.5m，在不同的季节与时段，会出现溢流的情况，校核洪水位设置为49.5m，实际库容为760万m3[6]。但在当前阶段，由于季节性水量增加，大部分区域出现了不可控的水力冲击现象，对河道堤防工程内置的挡土墙造成了极大的损坏，需结合当前的实际应用和施工需求，进行后续的建设与定向施工处理。

2、后土体回填水力冲填方法

2.1水力冲填施工基础布置

冲水回填在实际施工的过程中，覆盖范围相对较大。需先进行水力冲填施工的基础布置，通过对施工现场进行详细的地质勘察，了解土层的分布、地质构造、地下水位等情况。需要注意的是，水力冲填的覆盖区域较大，需及时进行区域划分，否则易造成冲填过度，甚至会导致冲填位置移动，后者冲填堆叠，对后续的处理以及关联施工造成阻碍。因此，需要先在挡土墙上标定出断面尺寸的特征，并对基础的数据、信息进行采集，如表1所示。

结合表1，实现对挡土墙断面尺寸相关数值的设置。基于此，根据地质勘察结果，随机在当前的挡土墙上标定出多个点位，并计算出独立点位的承载比，如式（1）所示：

挡土墙断面尺寸相关数值设置表挡土墙断面尺寸相关数值设置表

1表

式中，A表示节点承载比，α表示基础荷载值，y表示节点数量，h表示转换均值。结合当前测定，实现对节点承载比的计算。测定承载值的变化，增加内置结构的稳定性与安全性，可最大程度地避免基础湿陷、不均匀沉降等问题。结合实际的建设要求，合理设计基础布置与加筋挡土墙的连接方式，在不同的施工背景下，确保连接牢固、可靠，能够传递荷载和压力，降低加筋挡土墙的变形性能概率。

2.2搭设条形水力冲填辅助支撑平台

条形水力冲填支撑平台建设的主要目的是结合实际的冲填需求，对河道堤防挡土墙的内置结构进行多层级加固，增加工作面的稳定性，最大程度地防止土体坍塌和滑移，保障整体施工的安全。根据施工要求和现场条件，选择合适的材料和设备，如钢材、木板、脚手架等，确保平台的平整度和稳定性。在当前的覆盖范围之内，设置多个平台支撑节点，建立斜支撑和水平支撑两种结构，利用锚杆或地锚将支撑平台固定在土体中，增强平台的抗滑移和抗倾覆能力，具体的支撑结构如图1所示。

图1条形水力冲填辅助支撑平台结构图

基于河道堤防工程的建设需求，测定计算出此时的平台支撑面积，如式（2）所示：

式中，K表示平台支撑面积，α表示支撑桩体，L表示接入点间距，η表示冲填预设范围。结合当前测定，实现对平台支撑面积的计算，并在此基础之上，还需在条形水力冲填辅助支撑平台中增设第二阶段的加固层级，可在挡土墙与支撑平台中间设置多个点位，使用反铲搭设的方式明确具体回填位置，通过多个平台进行辅助测定。

2.3土体开挖及墙后填土计算

土体的挖掘以及墙后填土的计算，需先确定开挖的土方量，结合实际的回填数据和信息，如式（3）所示：

式中，M表示开挖土方量，δ表示挖掘尺寸，R表示土方预设损失量，R表示挖掘层级，R表示定向挖掘量。结合当前测定，依据计算出的开挖土方量，设置针对挡土墙回填水力冲填的施工方案。考虑开挖过程中可能出现的土方损失和扰动，应适当增加开挖量。基于此，设定开挖基础数据，如表2所示。

土方开挖基础数据表土方开挖基础数据表

2表

根据回填土的物理性质、压实要求和回填厚度，先明确所需要的回填土方量。由于填土施工时墙体自身的压缩性和沉降量，对回填土需要先进行适当夯实，再计算出土体的回填土方量，如式（4）所示。

式中，P表示回填土方量，X表示挖掘损耗值，Q表示定向回填增加土量，θ表示转换位置。结合当前测定，实现对回填土方量的计算，明确各个位置的填土量，合理规划，为后续的填土处理奠定基础条件。

2.4多点位压力胶管冲填

一般情况下，当前针对加筋挡土墙后土体的回填处理多为层级增加，虽然可以完成预期的施工任务与目标，但后期整体的密实度与回填难度也会逐渐增加，导致最终的冲填出现难点。此次结合实际的水力需求，采用多点位循环压力胶管冲填。首先，需要在河堤的下方设置4个对应的支撑冲填点位，划分对应的冲填区域。预测最大沉降量时，将其控制在0.1～0.3m之间为最佳，采用反铲搭设的形式，使反铲坐在平台上往墙后甩土，并在回填过程中设置一定数量的压力胶管，见图2。

图2多点位循环压力胶管冲填结构图示

以此为基础，设置墙后填土容重比为16.25，主动土压力差为1.05，测定计算出水力冲填中的主动压力，见式（5）。

式中，L表示水力冲填中的主动压力，ω表示冲填总范围，ε表示独立胶管冲填位置，T表示胶管数量，V表示重叠冲填区域。结合当前测定，实现对多点位压力胶管冲填处理，针对计算的主动压力与初始的标准进行比对，分析得出的冲填处理结果。需要注意的是，在进行冲填时应尽量采用细小颗粒成浆状往下游流动冲填处理，在挡土墙的周围填满砾砂，实现二次加固，增强墙体的稳定性与安全性。

2.5质量核验实现冲填施工处理

完成上述对挡土墙后土体的水力冲填之后，需要进行多点位验收处理，确保最终施工填充效果的真实性与稳定性。首先要对施工河堤挡土墙的外观、尺寸、稳定性进行全面的质量核验，包括墙体表面是否平整、有无裂缝、剥落等现象；还需针对当前河堤的稳定性进行针对性核验分析，确保墙体能够承受设计荷载并保持稳定。另外，还需进行回填土体的物理性质分析，以此检测各个位置的施工效果，防止不合格材料用于施工，确保施工质量的可靠性。

3、实例结果分析

结合上述设定，针对实际的施工处理与整合，对最终得出的测试数据进行比对研究。在选定的G河道堤防工程上，随机选定7个测试节点作为此次分析的主要目标对象。基于实际测定，得出主动土压力系数为11.02，后填土倾角为75°，土平台的高差为2.05m，冲填距离为3.5m。结合以上数据，计算出此时选定的7个节点的密实度，如公式（6）所示：

式中，O表示冲填密实度，λ表示冲填区域，δ表示实际冲填区域，F表示节点移位，τ表示回填体积。结合当前测定，实现对冲填密实度的测算，并结合实际的测定需求对最终得出的测试结果数据进行比对分析（见表3）。

表3实例施工结果数据比对分析表

观察表3可知，针对G河道堤防工程随机选定的7个测试点位，最终得出的冲填密实度均可达到15.5以上，说明此次设计的G河道堤防工程方法更加灵活、多变，自身的针对性较强，应用效果更加明显，具有实际的应用价值。

4、结语

总的来说，结合实际施工需求设计的冲填结构更加灵活、多变，自身具有较强的稳定性与安全性，有助于增强施工结构的耐久性与密实度。此外，水力冲填施工在一定程度上还可减少整体的安全隐患，进一步确保工程的顺利实施和完成，真正发挥水力冲填施工的优势，为河道堤防工程建设提供有力支持。

参考文献:

[1]王晓栋.复杂地形下基坑支护与挡土墙结合的设计与施工技术[J].石材,2023(11):44-46.

[2]毕浩军.新型预制装配式挡土墙在公路改扩建施工中的应用[J].中国公路,2023(16):178-181.

[3]周孟纯,周泽兵.高填方陡边坡路基加筋格宾挡土墙加固施工探讨[J].交通世界,2023(Z1):179-181.

[4]李泽义.公路施工中路基挡土墙加固方法及防护对策[J].科学技术创新,2023(2):167-170.

[5]汪熙平.特殊地质下超高型衡重式挡土墙施工技术浅析[J].人民珠江,2022,43(S2):88-92.

[6]王瑞林.基于挡土墙和回填反压法对滑坡治理的研究[J].建设科技,2022(18):98-101.