自嵌式擋土墻在采空區(qū)邊坡防護(hù)中的應(yīng)用

□韋亞琳

自嵌式擋土墻在采空區(qū)邊坡防護(hù)中的應(yīng)用

□韋亞琳

自嵌式擋土墻作為一種新型的防護(hù)結(jié)構(gòu)在唐山環(huán)城水系工程中被廣泛應(yīng)用于采空區(qū)河道邊坡防護(hù)中。這種支擋結(jié)構(gòu)適應(yīng)變形能力強(qiáng)，有效地解決了老采空區(qū)的殘余變形引起漿砌石、混凝土等一般防護(hù)結(jié)構(gòu)變形、開(kāi)裂等問(wèn)題。這一新型防護(hù)材料的應(yīng)用，為采空區(qū)及變形較大渠段的邊坡防護(hù)提供了新思路。

1.工程概況

唐山環(huán)城水系工程是以陡河為水源，向南湖引水，同時(shí)連通市內(nèi)青龍河、陡河形成環(huán)城水網(wǎng)。其中，南側(cè)引水線路為：在陡河下游南外環(huán)與唐津高速之間修建一座橡膠壩擋水，向西沿南外環(huán)南側(cè)開(kāi)挖人工渠道，穿越京山鐵路后，連通陡河與南湖。自嵌式擋墻主要位于南湖生態(tài)渠上。

南湖生態(tài)渠總長(zhǎng)6.4km，設(shè)計(jì)引水流量10m3/s。渠底寬25m，渠底高程：7.7～7.2m（至鐵路倒虹吸上游），地面高程：7.5～15.5m。布置自嵌式擋墻的渠段為高爾夫球場(chǎng)北側(cè)、西側(cè)，長(zhǎng)1652m；其中布置二級(jí)擋墻的渠段為自高爾夫球場(chǎng)東門(mén)橋始，向西長(zhǎng)1065m。

2.定義及特點(diǎn)

自嵌式擋土墻是一種新型的擬重力式結(jié)構(gòu)，其主要依靠混凝土擋土塊體、填土通過(guò)加筋帶連接構(gòu)成的復(fù)合體自重來(lái)抵抗土壓力，達(dá)到穩(wěn)定的作用。其具有抗震性能好、適應(yīng)變形能力較強(qiáng)、施工簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。

3.應(yīng)用思路和工程布置

3.1 渠段特殊性

唐山環(huán)城水系工程采空區(qū)渠段岸坡防護(hù)受制約的條件有3個(gè)方面：一是地面與渠底高差大，該渠段地面高程最高接近15.5m，渠底高程接近7.3m，高差8m多。二是占地范圍較小，渠段北側(cè)是南外環(huán)路，南側(cè)為高爾夫球場(chǎng)范圍，允許占地紅線間距僅為55m。除去蓄水渠道外，兩岸還要各留出5m親水平臺(tái)，所以兩側(cè)無(wú)法放坡，只能以直立擋墻防護(hù)。三是渠道位于采空區(qū)，渠道位于開(kāi)灤煤礦的老采空區(qū)，開(kāi)采作業(yè)面在地面以下500～600m。設(shè)計(jì)前期對(duì)該工程區(qū)域做了地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，結(jié)論認(rèn)為：穿鐵路處為未穩(wěn)沉段，剩余最大沉降量0.6m；北側(cè)渠段為老采空區(qū)，已基本穩(wěn)沉，但不排除殘余變形；以上區(qū)域擬建結(jié)構(gòu)應(yīng)采取抗震及抗變形措施。

3.2 方案比較

一是漿砌石仰斜墻占地少、施工簡(jiǎn)便，整體性比較好，但屬于剛性結(jié)構(gòu)，適應(yīng)變形能力差，基礎(chǔ)變形后，容易失穩(wěn)；基底應(yīng)力較大，對(duì)基礎(chǔ)承載力要求高；且景觀效果較差。二是文化景觀墻主體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，表層貼飾面磚。文化墻景觀效果好，且鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)剛度大，可抵抗部分基礎(chǔ)變形，不易失穩(wěn)。但墻體變形后，影響飾面磚的景觀效果。且受墻面雕刻內(nèi)容影響，投資無(wú)法控制。三是自嵌式擋土墻主要由面板混凝土砌塊、連接插棒、反濾料、加筋土工格柵和墻后填土構(gòu)成，同時(shí)也往往包括一些面板基礎(chǔ)、墻頂帽石、以及與排水相關(guān)的附屬材料（如排水管與過(guò)濾土工織物等）。其砌塊間采用橡膠插棒榫接，使墻體成為柔性結(jié)構(gòu)，抗震性及適應(yīng)變性能力優(yōu)勢(shì)突出。由于結(jié)構(gòu)的重量較混凝土和干砌塊石輕，對(duì)地基承載要求較低。面板砌塊可直接碼放，施工速度快。經(jīng)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，設(shè)計(jì)決定采用自嵌混凝土塊加筋擋墻作為唐山環(huán)城水系采空區(qū)渠段邊坡防護(hù)的支擋結(jié)構(gòu)。

3.3 工程安全設(shè)計(jì)

自嵌式加筋土擋墻主要是通過(guò)分層鋪設(shè)拉筋（土工格柵），依靠拉筋與周?chē)馏w的相互作用，改善土體的應(yīng)力場(chǎng)，限制土體側(cè)向位移。自嵌混凝土塊加筋擋墻參照《公路加筋土工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ 015-91)進(jìn)行穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)驗(yàn)算。計(jì)算內(nèi)容包括：筋帶強(qiáng)度計(jì)算；墻體沿基底面滑動(dòng)計(jì)算；抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算；地基應(yīng)力及偏心距計(jì)算；深層抗滑穩(wěn)定計(jì)算。經(jīng)計(jì)算唐山環(huán)城水系工程邊坡防護(hù)的下部筋帶長(zhǎng)5m，上部筋帶長(zhǎng)3.5m，間距0.3m。

3.4 工程布置

高爾夫球場(chǎng)北側(cè)、西側(cè)渠段位于采煤沉陷區(qū)。該段地勢(shì)較高，地面高程在11.5～15.5m之間。本段渠道設(shè)計(jì)蓄水位為9.2m，蓄水范圍內(nèi)兩側(cè)為鋼筋混凝土擋墻，墻頂高程9.5m，墻頂設(shè)5m寬親水平臺(tái)，平臺(tái)以上邊坡采用自嵌式擋土墻防護(hù)，防護(hù)頂高程約為14.0m，以上采用微地形與地面自然連接，坡面采用植物措施綠化。一級(jí)墻高2.7m，墻頂高程11.5m，地面以下埋深0.7m。二級(jí)墻高3.2m，墻頂高程14.0m，地面以下埋深0.7m。兩級(jí)墻間設(shè)2m種植平臺(tái)，有利于墻體穩(wěn)定，又可增強(qiáng)綠化效果。

4.應(yīng)用效果和注意事項(xiàng)

工程布置需要注意的是墻后填土、反濾料均應(yīng)壓實(shí)。為防止坡面水滲入加筋土區(qū)（形成飽和土、減小拉結(jié)強(qiáng)度），填土表層應(yīng)鋪設(shè)一定厚度的粘性土防滲。唐山環(huán)城水系工程中的自嵌式加筋土擋土墻在河北省屬首次應(yīng)用。由于工程設(shè)計(jì)中大膽選用了自嵌式擋土墻、混凝土連鎖磚、三維土工網(wǎng)、高鍍鋅鋼絲石籠等多種新型防護(hù)形式，使新技術(shù)、新材料在工程實(shí)踐中得以廣泛應(yīng)用，該項(xiàng)工程設(shè)計(jì)獲得“河北省優(yōu)秀工程咨詢成果”一等獎(jiǎng)。自嵌式加筋土擋土墻工程建成后穩(wěn)定性好、景觀效果明顯，達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期效果。建設(shè)單位及唐山市政府多次組織相關(guān)單位到現(xiàn)場(chǎng)參觀，對(duì)工程給與了高度評(píng)價(jià)?！?/p>

2014-05-30

韋亞琳，女，漢族，河北省水利水電第二勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，正高級(jí)工程師。