某鐵礦加筋土擋墻施工控制要點(diǎn)

廖振宇 馮婷婷

近年來(lái),隨著國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)投資的增多,許多大型開(kāi)挖后的高邊坡或滑坡對(duì)新建項(xiàng)目的選址或已建成建(構(gòu))筑物形成較大的影響和制約。武鋼集團(tuán)下屬某礦山因技術(shù)改造上馬項(xiàng)目的場(chǎng)地有一處高15 m的邊坡,該邊坡多由工程棄土、尾砂、礦渣等回填土組成,而且上部素填土覆蓋厚度過(guò)大,距離邊坡前緣7 m～8 m是該項(xiàng)目一期已經(jīng)建好的成品倉(cāng)庫(kù),邊坡由于土質(zhì)松散、雜亂,受大氣降水和生活用水的侵蝕,局部已經(jīng)出現(xiàn)裂縫,若發(fā)生滑移會(huì)對(duì)倉(cāng)庫(kù)造成巨大威脅,所以治理該邊坡刻不容緩。而武鋼集團(tuán)下屬有10多處礦山,都面臨著因棄土、尾砂堆填的高邊坡對(duì)現(xiàn)有建(構(gòu))筑物形成威脅的問(wèn)題。若都采用傳統(tǒng)的支護(hù)形式,投資巨大,工期過(guò)長(zhǎng),效果不太明顯,比選不同的礦山工程地質(zhì)條件,選取該處邊坡作為加筋土技術(shù)的試驗(yàn)點(diǎn),待成功后向其他礦山推廣。

1 施工控制要點(diǎn)

1.1 填料壓實(shí)度控制

本加筋土擋墻設(shè)計(jì)填料采用的是工程場(chǎng)區(qū)地基土中第四系上更新統(tǒng)硬塑狀黏土,通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)測(cè)得最優(yōu)含水量 wop=24.8%,最大干密度ρdmax=1.90 g/cm3,土粒比重 Gs=2.74。工程設(shè)計(jì)壓實(shí)度不小于0.90。當(dāng)擋墻開(kāi)始施工第一級(jí)中,對(duì)第一層經(jīng)過(guò)碾壓夯實(shí)的加筋土進(jìn)行環(huán)刀試驗(yàn)(每鋪設(shè)0.5 m高加筋土進(jìn)行30個(gè)環(huán)刀試驗(yàn)),試驗(yàn)數(shù)據(jù)最后顯示填料壓實(shí)度均在0.87～0.89之間,與設(shè)計(jì)壓實(shí)度有一定差異。

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察及室內(nèi)試驗(yàn)分析,發(fā)現(xiàn)黏性土送至試驗(yàn)室的試樣與現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)開(kāi)挖堆填的土料不一致,試樣為原狀土坡上剝離、封裝,送至試驗(yàn)室試驗(yàn),所代表為原狀土,而已經(jīng)開(kāi)挖堆填的土料是準(zhǔn)備作為大規(guī)模施工備用土料,期間經(jīng)過(guò)雨水、施工區(qū)生活用水排泄浸泡,其含水量已經(jīng)發(fā)生變化,不能代表原狀土樣。

控制采用如下措施:

1)密切關(guān)注天氣變化,下雨前對(duì)開(kāi)挖堆填備用的土料采用防水雨布遮擋,防止雨水浸泡;2)在堆填土料場(chǎng)地四周修建排水、截水溝,防止雨水、生活污水流入土料堆;3)在晴天回填每層加筋土前,利用反鏟挖機(jī)對(duì)土料進(jìn)行翻炒,讓其水分充分揮發(fā),一般翻炒2次～3次為佳,在翻炒期間適量加入生石灰顆粒,一般為1.5 m3土料撒100 kg生石灰;4)碾壓機(jī)均勻來(lái)回碾壓3遍～5遍,而且每層0.5 m高加筋土宜分成兩次(0.25 m～0.30 m)回填碾壓,效果更好;5)對(duì)于碾壓機(jī)無(wú)法碾壓到的墻邊1.5 m區(qū)域及后輪區(qū)域,采用蛙式打夯機(jī)人工振動(dòng)夯實(shí),保證墻邊及后輪區(qū)域壓實(shí)度達(dá)到要求。

處理前與處理后壓實(shí)度對(duì)比見(jiàn)圖1。

經(jīng)過(guò)翻炒、加生石灰處理后的填料壓實(shí)度比沒(méi)處理的土料壓實(shí)度有比較明顯的提高,基本在設(shè)計(jì)壓實(shí)度之上,效果甚佳。

1.2 施工變形控制

1)開(kāi)挖第一級(jí)擋墻的基礎(chǔ)時(shí),墻榫(防滑鍵)設(shè)計(jì)深度1.5 m,而施工期間以見(jiàn)到強(qiáng)風(fēng)化基巖作為墻榫的樁端持力層,保證樁端進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化基巖0.5 m以上,所開(kāi)挖的墻榫深度均在3.0 m～3.5 m之間,墻榫、墻趾、墻踵及第一級(jí)地基梁采取一次成型澆筑混凝土,保證基礎(chǔ)的整體性,提高抗滑性;2)施工期間嚴(yán)格控制加筋土回填高度,保證每層加筋土高度維持在0.5 m左右,碾壓機(jī)碾壓次數(shù)控制在3遍～5遍為佳,人工操作蛙式打夯機(jī)以振動(dòng)夯實(shí)8次～10次為佳;3)復(fù)合土工布嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)定包裹長(zhǎng)度搭接,搭接采用φ 8的鋼筋制作的鉚釘錨固,對(duì)有細(xì)小不能完全包裹的部位采用土工布補(bǔ)縫,所有土工布即鋪即回填土料,每層加筋土碾壓夯實(shí)后頂部采用防水、防強(qiáng)光雨遮布遮擋,防止土工布因強(qiáng)紫外線照射而老化失效;4)砂石墊層采用一次攤鋪夯實(shí),埋設(shè)泄水孔;5)擋墻每層加筋土采用雙砂袋填筑保證墻面平直,防止土工布松弛,距離砂袋1.5 m的范圍內(nèi)用80 kg人工蛙式振動(dòng)夯擊板,砂袋部位采用人工蛙式振動(dòng)夯擊板,碾壓次數(shù)宜以8次～10次為佳;6)砂石樁施工采用跳樁施工,嚴(yán)格按照砂石配比3∶1投料,每投料1 m夯實(shí)3遍～4遍。

為了更好的驗(yàn)證加筋土技術(shù)的適用性,考慮到施工期間的影響,此次變形觀測(cè)在第一級(jí)擋墻頂部上設(shè)置垂直位移觀測(cè)點(diǎn),在第三級(jí)擋墻頂部設(shè)置水平位移觀測(cè)點(diǎn),通過(guò)半年以上的持續(xù)監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)見(jiàn)圖2,圖 3。

通過(guò)變形觀測(cè),施工完成的加筋土擋墻截止2009年2月8日垂直沉降量平均值72.5 mm,沉降速率0.31 mm/d,并且通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)擋墻垂直沉降自2009年1月已經(jīng)停止,而通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算的最終沉降量為67.0 mm,表明施工中加強(qiáng)的施工控制得當(dāng),壓實(shí)度控制嚴(yán)格,垂直變形不大,有效控制了沉降。

由圖2,圖3可以看出,第三級(jí)擋墻頂部略有水平位移,而至2009年2月8日后沒(méi)有再發(fā)展。水平位移量極小,原因與垂直沉降量小是一致的,主要是:1)大部分變形在施工期間已經(jīng)發(fā)生;2)土工布鋪設(shè)長(zhǎng)度及包裹回折部位處理得當(dāng);3)壓實(shí)度控制好;4)擋墻分成三級(jí),各級(jí)擋墻對(duì)下一級(jí)擋墻影響較小;5)每一級(jí)擋墻底部設(shè)置鋼筋混凝土地基梁,增加墻體的整體剛度,防止加筋體局部受力不均而產(chǎn)生變形;6)第一級(jí)擋墻基底墻榫(防滑鍵)、墻踵、墻趾、地基梁一體成型澆筑非常關(guān)鍵,消除擋墻傾覆問(wèn)題;7)擋墻頂部后援砂石樁加固效果明顯,深厚素填土變形較小。

1.3 排水系統(tǒng)設(shè)置

加筋土擋墻的內(nèi)部及外部排水對(duì)確保土工合成材料與填土摩擦阻力的發(fā)揮具有重要意義。在擋墻施工期間,嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)布置截水溝、排水溝。選用的寬幅復(fù)合土工布具有水平排水功能,砂石墊層及砂石樁也具有濾水功能,所以在坡面設(shè)置一定數(shù)量的水平排水孔,保證后續(xù)土工布的排水。第三級(jí)擋墻背部設(shè)置截水溝、盲溝,并鋪設(shè)防水土工布和濾水土工布。

2 結(jié)語(yǔ)

1)技改項(xiàng)目二期場(chǎng)區(qū)邊坡治理宜采用加筋土技術(shù),土工合成材料可選擇復(fù)合土工布或土工格柵,填料依舊選取場(chǎng)區(qū)內(nèi)已有的第四系硬塑狀上更新統(tǒng)黏土;2)每次筋材鋪設(shè)、碾壓不能高于0.3 m,在填料中摻入一定比例的生石灰組成“三合土”,能有效提高壓實(shí)度;碾壓機(jī)+人工蛙式打夯機(jī)組合使用,能保證碾壓機(jī)不能碾壓到的區(qū)域及墻邊1.5 m范圍的加筋土壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求;3)土工布鋪設(shè)后,盡量在8 h之內(nèi)鋪設(shè)、碾壓填料,避免土工布過(guò)多照射紫外線而老化失效,如果不能及時(shí)封閉墻面,采用防紫外線遮布遮擋,防止墻面包裹回折的土工布被紫外線照射而老化;土工布一定要按照設(shè)計(jì)長(zhǎng)度鋪設(shè),包裹回折長(zhǎng)度宜多不宜少,盡量不留包裹縫隙;4)控制墻面坡度及變形時(shí),可采用雙砂袋填筑方式;5)當(dāng)設(shè)計(jì)有底部基礎(chǔ)防深層滑移時(shí),基礎(chǔ)部位宜采用鋼筋混凝土澆筑一次成型,以提高基礎(chǔ)整體性,提高抗滑性;6)施工期間排水、截水系統(tǒng)要及時(shí)完善,不僅保證填料的質(zhì)量,也保證施工好的加筋土擋墻能發(fā)揮最佳的作用。

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