土工格柵在大型土石方高填方邊坡工程中的應(yīng)用

范祎博

(太原市第一建筑工程集團(tuán)有限公司，山西太原 030001)

0 引言

電廠場(chǎng)平土石方工程、公路高填方路堤及機(jī)場(chǎng)場(chǎng)道大型土石方工程的主要特點(diǎn)是挖山填谷，具有超高超厚、工程量大、施工期較短的特點(diǎn)。為保證工程整體質(zhì)量、減少邊坡不均勻沉降，運(yùn)用土工格柵加筋高填方邊坡，是值得應(yīng)用和推廣的一種新技術(shù)。

1 概述

某電廠位于云貴高原中段，烏蒙山系東面，受構(gòu)造、溶蝕、侵蝕等外力地質(zhì)作用形成了復(fù)雜的高中山構(gòu)造侵蝕、溶蝕地形。工程地質(zhì)問(wèn)題主要是高填方及地基穩(wěn)定性問(wèn)題、高填方及地基沉降變形問(wèn)題。特別是高填方邊坡高度達(dá)36 m，若邊坡填料物理力學(xué)特性差、密實(shí)程度不夠，則可能在高填方體內(nèi)發(fā)生剪切破壞，在臨空面上形成剪出口，導(dǎo)致填方體失穩(wěn)。為了有效地控制邊坡的失穩(wěn)以及不均勻沉降，采用了分級(jí)施工、分層鋪設(shè)土工格柵、分層回填壓實(shí)，從而增強(qiáng)了土體的整體性及連續(xù)性，保證了邊坡的整體穩(wěn)定性。

2 土工格柵的定義

土工格柵是由有規(guī)則的網(wǎng)狀抗拉條帶形成的用于加筋的土工合成材料，分雙向拉伸和單向拉伸兩種，雙向拉伸一般網(wǎng)孔較小，單向拉伸一般某一方向網(wǎng)孔較大，其開(kāi)孔可容周?chē)?、石或其他土工材料穿入?/p>

3 土工格柵的分類(lèi)

土工格柵屬土工特種材料，常用的有鋼塑土工格柵、聚酯土工格柵、塑料聚合土工格柵。

3.1 鋼塑土工格柵

凸結(jié)點(diǎn)單向鋼塑土工格柵，縱向標(biāo)稱(chēng)抗拉強(qiáng)度不小于120 kN/m;橫向標(biāo)稱(chēng)抗拉強(qiáng)度不小于50 kN/m。

標(biāo)稱(chēng)抗拉強(qiáng)度下的延伸率不大于3%;鋼塑土工格柵外包聚丙烯塑料編織袋。

3.2 聚酯土工格柵

采用高韌聚酯加筋有紡?fù)凉げ?，縱向標(biāo)稱(chēng)抗拉強(qiáng)度不應(yīng)小于100 kN/m;橫向標(biāo)稱(chēng)抗拉強(qiáng)度不應(yīng)小于50 kN/m;延伸率為6%時(shí)抗拉強(qiáng)度不應(yīng)小于50 kN/m;標(biāo)稱(chēng)抗拉強(qiáng)度下的延伸率不大于10%。

3.3 塑料聚合土工格柵

縱向極限抗拉強(qiáng)度不小于80 kN/m;橫向極限抗拉強(qiáng)度不小于50 kN/m;斷裂伸長(zhǎng)率不大于10%。

4 土工格柵的作用

土工格柵的加筋性能主要表現(xiàn)為格柵網(wǎng)孔與填料的嵌鎖力和界面摩阻力，結(jié)構(gòu)微小的變形會(huì)使格柵與填料產(chǎn)生很強(qiáng)的互鎖力和嵌固力，在同等應(yīng)變下土工格柵與其他土工合成材料相比強(qiáng)度最高。在垂直荷載作用下，利用土工格柵的抗拉性能，在產(chǎn)生拉伸應(yīng)力的同時(shí)，會(huì)對(duì)土體產(chǎn)生一種類(lèi)似側(cè)向約束壓力的作用，從而改善土的力學(xué)性能，土工格柵與填料組成的復(fù)合體具有較高的抗剪強(qiáng)度和變形模量。

5 土工格柵的布設(shè)

土工格柵沿坡高按一定垂直間距水平方向鋪設(shè)，其每層的長(zhǎng)度及層間距可參照?qǐng)D示布設(shè)(見(jiàn)圖1～圖7)。

6 土工格柵施工工藝

施工工藝如下:

檢測(cè)、清理下承層→人工鋪設(shè)土工格柵→搭接、綁扎、固定→攤鋪上層填料→碾壓→檢測(cè)。

7 土工格柵的施工方法

1)施工前，先對(duì)土工格柵進(jìn)行抽樣檢查，每5卷隨機(jī)抽樣一組進(jìn)行檢查，檢查外觀顏色、色澤是否均勻，有無(wú)明顯油污、有無(wú)損傷、破裂等，并通過(guò)抽樣試驗(yàn)確定各項(xiàng)指標(biāo)是否符合JTG E50-2006公路工程土工合成材料試驗(yàn)規(guī)程及JT/T 480-2002交通工程土工合成材料——土工格柵的規(guī)定。

2)對(duì)下層進(jìn)行整平、碾壓，要求平整度不大于15 mm，壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且表面嚴(yán)禁有碎石、塊石等堅(jiān)硬凸出物。如邊坡有其他配套處置措施(沖擊碾壓、滿(mǎn)夯等)，則需在完成這些措施并整平壓實(shí)后再進(jìn)行土工格柵施工。

3)土工格柵鋪設(shè)時(shí)，卷長(zhǎng)(縱向)應(yīng)與邊坡橫向一致，即將強(qiáng)度高的縱向置于垂直于填方邊坡坡向。

4)土工格柵之間的聯(lián)接應(yīng)牢固，在受力方向聯(lián)接處的強(qiáng)度不得低于材料的設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度，并且其疊合長(zhǎng)度不應(yīng)小于15 cm。搭接部位應(yīng)采用延伸率較小的尼龍繩呈“之”字形穿綁，或采用土工條帶編織聯(lián)接。不同層面的聯(lián)接位置應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)，以增強(qiáng)其整體效應(yīng)。

5)土工格柵的鋪設(shè)不允許有褶皺，并盡量人工拉緊，以“U”形鐵釘固定在填土層表面，填土?xí)r不得發(fā)生移動(dòng)。

6)每層土工格柵鋪設(shè)完成后應(yīng)及時(shí)填筑填料，以避免其受到陽(yáng)光過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的直接曝曬。一般情況下，間隔時(shí)間不應(yīng)超過(guò)48 h。

7)填料應(yīng)分層攤鋪、分層碾壓，所選填料及其壓實(shí)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。填方的壓實(shí)是保證加筋發(fā)揮作用的關(guān)鍵，具有良好壓實(shí)的填方才能保證土工格柵與土體之間具有足夠的摩擦力。

8)土工格柵上的第一層填料攤鋪宜采用輕型推土機(jī)或前置式裝載機(jī)。機(jī)械與土工格柵之間土層的厚度不得小于15 cm。嚴(yán)禁機(jī)械在格柵上行走。當(dāng)已填筑壓實(shí)的厚度大于60 cm后，才能采用重型壓實(shí)機(jī)械壓實(shí)。

9)攤鋪時(shí)，攤鋪厚度應(yīng)均勻一致，表面平整。填料時(shí)，嚴(yán)禁將石料直接拋落于土工格柵材料上。

10)分區(qū)作業(yè)時(shí)，先從中心開(kāi)始填筑。然后逐漸向兩側(cè)對(duì)稱(chēng)擴(kuò)展。

11)碾壓作業(yè)從格柵的中部開(kāi)始，壓實(shí)機(jī)械沿填筑體的橫向進(jìn)行碾壓，逐步碾壓至格柵尾部和邊部。

12)施工中如發(fā)現(xiàn)土工格柵材料破壞，應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)，修補(bǔ)面積不小于破壞面積的4倍～5倍。

13)填料、土工格柵鋪設(shè)交替進(jìn)行，當(dāng)工作面開(kāi)闊時(shí)采用流水作業(yè)。

14)土工格柵根據(jù)每日需要量從庫(kù)房運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，不得將多余的格柵在陽(yáng)光下存放。若遇雨天，應(yīng)采取臨時(shí)排水措施，并用彩條布或塑料布覆蓋。

8 施工檢驗(yàn)

1)施工時(shí)有專(zhuān)人隨時(shí)檢查，每道工序完成后按設(shè)計(jì)要求及時(shí)驗(yàn)收，合格后方可進(jìn)行下道工序。

2)檢查的主要內(nèi)容包括:清基、土工格柵鋪設(shè)方向及搭接、回填料等。

3)每填筑一層應(yīng)檢驗(yàn)填料對(duì)格柵的刺破影響，在實(shí)際施工時(shí)，若填料及施工工藝沒(méi)有變化，可每填筑5層時(shí)檢測(cè)一次，5層以下對(duì)頭尾兩次進(jìn)行檢測(cè)即可。在鋪筑碾壓完成后，沿格柵的寬度方向，在2.0 m×4.0 m范圍內(nèi)挖開(kāi)碾壓好的格柵上部土層進(jìn)行檢驗(yàn)。

9 質(zhì)量要求

質(zhì)量要求見(jiàn)表1。

表1 施工質(zhì)量要求匯總表

10 施工要點(diǎn)

1)使土工格柵最大強(qiáng)度方向與受最大應(yīng)力方向一致。

2)杜絕重車(chē)直接在鋪好的土工格柵上行駛。

3)土工格柵在受力方向連接處的強(qiáng)度不得低于其設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度。

4)盡量減少土工格柵的切割量和縫合量，避免浪費(fèi)。

11 結(jié)語(yǔ)

土工格柵在高填方邊坡工程中的應(yīng)用是一項(xiàng)不斷發(fā)展完善的新技術(shù)，隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，土工格柵對(duì)于減少高填方邊坡不均勻沉降、提高土體的抗剪強(qiáng)度及整體穩(wěn)定性，將會(huì)起到更加突出的作用。

［1］ JTG/T D32-2012，公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］ GB 50290-98，土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范［S］.