土工格柵加筋壩施工技術(shù)

薛 軍

(太原市第一建筑工程集團(tuán)有限公司，山西太原 030001)

隨著科技創(chuàng)新、新技術(shù)、新材料的推廣應(yīng)用，塑料土工格柵在公路護(hù)坡，江河護(hù)堤、堤防工程中得到了應(yīng)用，其主要結(jié)構(gòu)形式有土工格柵石籠、軟基加固等。作為筑壩加筋材料，國(guó)內(nèi)僅有遼寧西豐、開(kāi)源兩處土工格柵加筋垃圾壩，運(yùn)行3年時(shí)間。太原市侯村生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)二期工程，借鑒上述兩處工程施工經(jīng)驗(yàn)，采用土工格柵加筋垃圾壩結(jié)構(gòu)形式，由華北市政工程設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)。

1 工程概況

1.1 建設(shè)規(guī)模

太原市侯村生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)二期工程是太原市政府重點(diǎn)工程，擔(dān)負(fù)著全太原市生活垃圾的科學(xué)填埋處理，每日處理生活垃圾3 800 t～4 000 t。設(shè)計(jì)庫(kù)容1 400萬(wàn)m3，使用年限14年。垃圾壩為土工格柵加筋土垃圾壩，壩底高程890.00 m，壩頂高程916.30 m，壩高18.30 m，壩頂寬度6.0 m，壩頂設(shè)有 30 cm 厚 C25素混凝土，并向外側(cè)設(shè)2%橫向排水。壩底寬30.0 m，上下游面在高程908.00 m 處設(shè)中間平臺(tái)，寬3.0 m，壩體坡面坡度為1∶0.5，上游坡面面層設(shè)防滲層，下游坡面植草護(hù)坡。

垃圾壩斷面見(jiàn)圖1。

圖1 垃圾壩中間平臺(tái)做法

1.2 結(jié)構(gòu)形式

垃圾壩為永久結(jié)構(gòu)，使用壽命100年。加筋材料選用單向拉伸高密度聚乙烯土工格柵，填筑材料使用當(dāng)?shù)厣暗[料，每填筑壩體50 cm厚，鋪設(shè)一層土工格柵，其中1層～12層為T(mén)GDG160型、13層 ～23層為 TGDG120型、24層 ～28層為 TGDG90型、29層～36層為T(mén)GDG60型。大壩上下游坡面土體固定采用300 g/m2土工布袋壓擋，端部土工格柵反包，反包長(zhǎng)度4.0 m，并用錨釘固定。

2 加筋壩基本原理與技術(shù)要求

2.1 基本原理

通過(guò)上下兩層格柵與壩體土石料產(chǎn)生摩擦力，抵抗壩體滑移面的剪力破壞，減少壩坡坡度;上下游壩坡面通過(guò)袋裝土與格柵反包，保護(hù)每層土石料整體性能及上下游坡面穩(wěn)定。

2.2 材料使用要求

1)填筑料。

采用場(chǎng)區(qū)開(kāi)挖的河床圓礫料作為筑壩材料，垃圾壩設(shè)計(jì)要求填料性質(zhì)如下:粗顆粒應(yīng)占50%以上，最大粒徑不大于150 mm，綜合摩擦角:不小于35°，干容重不小于18.5 kN/m3，加筋體填料壓實(shí)系數(shù)不小于96%。

2)加筋材料。

土工格柵設(shè)計(jì)要求使用壽命不小于120年，技術(shù)指標(biāo)滿(mǎn)足GB/T 17689-2008土工合成材料塑料土工格柵的要求，格柵型號(hào)選用TGDG型單向拉伸高密度聚乙烯土工格柵，中線距離為240 mm，原材料必須為高密度聚乙烯(原生顆粒料)，嚴(yán)禁使用含有再生料、回收料或其他摻合料的材料，以保證長(zhǎng)期設(shè)計(jì)強(qiáng)度;炭黑含量2%～3%，具有優(yōu)良抗紫外線破壞能力。主要技術(shù)指標(biāo)要求如下:

TGDG160型:拉伸強(qiáng)度不應(yīng)小于160 kN/m，2%伸長(zhǎng)率時(shí)的拉伸強(qiáng)度不應(yīng)小于47.0 kN/m，5%伸長(zhǎng)率時(shí)的拉伸強(qiáng)度不應(yīng)小于93.0 kN/m。

TGDG120型:拉伸強(qiáng)度不應(yīng)小于120 kN/m，2%伸長(zhǎng)率時(shí)的拉伸強(qiáng)度不應(yīng)小于33.0 kN/m，5%伸長(zhǎng)率時(shí)的拉伸強(qiáng)度不應(yīng)小于65.0 kN/m。

TGDG90型:拉伸強(qiáng)度不小于90 kN/m，2%伸長(zhǎng)率時(shí)的拉伸強(qiáng)度不小于24.0 kN/m，5%伸長(zhǎng)率時(shí)的拉伸強(qiáng)度不小于46.3 kN/m。

TGDG60型:拉伸強(qiáng)度不小于60 kN/m，2%伸長(zhǎng)率時(shí)的拉伸強(qiáng)度不小于15.0 kN/m，5%伸長(zhǎng)率時(shí)的拉伸強(qiáng)度不小于28.7 kN/m。

3)土工布袋。

采用300 g/m2無(wú)紡針刺短絲土工布縫制，上游面內(nèi)裝砂礫料，下游面內(nèi)裝根植土。

3 施工工藝流程

清表→地基開(kāi)挖→地基承載力試驗(yàn)→地基處理→檢測(cè)、清理下基層→人工鋪設(shè)土工格柵→攤鋪上層回填料→碾壓→檢測(cè)→土工格柵反包→鋪設(shè)下一層土工格柵。

4 施工方法及施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 壩肩岸坡及基礎(chǔ)開(kāi)挖、地基處理

壩肩岸坡及基礎(chǔ)開(kāi)挖前，清除表層耕植土及淤泥質(zhì)土，壩肩岸坡開(kāi)挖采用由上至下大開(kāi)挖方式，壩肩岸坡預(yù)留30 cm厚人工削坡，需待大壩填筑隨填隨削坡處理。壩基開(kāi)挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高898.00 m后，組織勘察、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、業(yè)主、施工驗(yàn)槽，地基部分為松軟淤泥質(zhì)土層，經(jīng)設(shè)計(jì)提處理方案，對(duì)地基松軟淤泥質(zhì)部分進(jìn)行換填級(jí)配碎石，處理后地基承載力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求大于250 kPa。

4.2 格柵鋪設(shè)

1)格柵存放:土工格柵應(yīng)水平放置，堆放層數(shù)不得大于3層，在地面可能積水的情況下采取隔水措施。并使用防水、抗紫外線布覆蓋。

2)格柵下料:下料長(zhǎng)度=每層填筑設(shè)計(jì)寬度+2×4(反包長(zhǎng)度)+2×0.5。

3)格柵鋪設(shè):土工格柵鋪設(shè)垂直于壩軸線，在壩基范圍內(nèi)滿(mǎn)鋪不留空隙，橫向采用連接棒連接，連接棒位置應(yīng)避開(kāi)距坡面4.0 m范圍內(nèi)，相鄰兩幅應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，相鄰兩幅土工格柵采用搭接，搭接方向順填土方向一幅壓一幅，搭接長(zhǎng)度為兩根細(xì)肋寬度，采用塑料扎帶連接，并用“U”形釘固定，“U”形釘間距2 m，在鋪土過(guò)程中要注意保護(hù)土工格柵，避免被損壞、推起或移位。

4)格柵反包:坡面端部采用格柵反包，反包長(zhǎng)度4.0 m，反包部分格柵應(yīng)緊貼土工布袋，并用“U”形釘固定。

4.3 土工布袋施工

坡面袋裝土:土工袋掛線繩排放，排放緊密，三層交錯(cuò)安放，厚度50 cm，為保證坡面部分土方回填質(zhì)量，碼一層土工袋，土工布袋1.0 m范圍內(nèi)土方用沖擊夯回填壓實(shí)，壓實(shí)度控制在93%。

4.4 土石料填土碾壓

1)裝載車(chē)傾倒回填。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)的結(jié)果，進(jìn)場(chǎng)土石料的含水量控制在9%～12%之間，每天派專(zhuān)人對(duì)土料場(chǎng)回填料進(jìn)行含水量測(cè)試，保證上壩料含水量符合要求。為了避免運(yùn)輸車(chē)輛對(duì)土工格柵造成破壞，采用進(jìn)占法的方式進(jìn)行土料填筑，卸土?xí)r先沿壩軸線堆土，再向兩側(cè)推土，保證土工格柵不扭曲。

2)機(jī)械攤鋪、碾壓。

采用裝載機(jī)攤土，平地機(jī)平整，施工人員配合進(jìn)行厚度、平整度檢查，平整度按30 cm～35 cm控制，平整度控制在3 cm內(nèi)，另外對(duì)超徑土石塊及草根雜物由專(zhuān)人進(jìn)行清理，平地機(jī)整平后，壓路機(jī)靜壓1遍，振動(dòng)碾壓4遍，碾壓采用進(jìn)退錯(cuò)距法，每次搭接寬度為36 cm(即1/5碾寬)，行走速度控制在2 km/h之內(nèi)。土料碾壓完成后立即取樣試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后方可鋪填新料。壓實(shí)土料層不應(yīng)出現(xiàn)漏壓層、虛壓層、剪切破壞等不良現(xiàn)象，否則進(jìn)行返工。雨季施工應(yīng)采取防雨措施，下雨前回填料應(yīng)壓實(shí)，雨后立即將面層的積水人工排除。

5 下游坡面護(hù)坡綠化

垃圾壩上游為防滲膜覆蓋，下游坡面采用噴播植生邊坡防護(hù)，噴播基材采用泥炭土和木纖維混合使用，基材厚度7 cm～20 cm，將塑料土工格柵進(jìn)行覆蓋保護(hù)，防止老化。噴播種子以草灌結(jié)合，灌木為主，適合在斜坡上生長(zhǎng)的根系發(fā)達(dá)、生長(zhǎng)快、抗旱、耐寒、耐貧瘠、抗逆性強(qiáng)的先鋒草種和目標(biāo)樹(shù)種的種子進(jìn)行混播，以達(dá)到四季長(zhǎng)青的景觀效果。

6 質(zhì)量控制措施

1)項(xiàng)目部現(xiàn)場(chǎng)配備質(zhì)量員、試驗(yàn)員，取樣員在監(jiān)理部見(jiàn)證取樣，送到指定的檢測(cè)單位進(jìn)行原材料試驗(yàn)及工地試驗(yàn)室進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)，保證所有進(jìn)場(chǎng)材料、工序質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求及驗(yàn)收規(guī)范。

2)碾壓試驗(yàn)。垃圾壩填筑前為了核實(shí)填筑材料設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的合理性，檢查壓實(shí)機(jī)械能否滿(mǎn)足施工要求，選定合理的鋪土厚度和壓實(shí)遍數(shù)等碾壓參數(shù)，為施工提供依據(jù)，選擇具有代表性的回填料，按照土石壩施工規(guī)范要求進(jìn)行碾壓試驗(yàn)。

a.試驗(yàn)場(chǎng)地布置:試驗(yàn)場(chǎng)地選擇場(chǎng)地平整，地基堅(jiān)實(shí)的分區(qū)土堤作為基層，然后在其上鋪土礫進(jìn)行碾壓試驗(yàn)，面積360 m2，具體見(jiàn)圖2。

圖2 碾壓實(shí)驗(yàn)平面布置圖

b.碾壓機(jī)械:ZL50B裝載機(jī);壓路機(jī):XS222J-1型(22 t平碾，振動(dòng)輪寬度2 130 mm、振動(dòng)頻率28 Hz/33 Hz、靜線荷載516 N/cm、激振力374 kN/290 kN、行駛速度2 km/h);P200平地機(jī)。

c.碾壓試驗(yàn):將試驗(yàn)場(chǎng)地分為四個(gè)實(shí)驗(yàn)組，每個(gè)試驗(yàn)組面積為4 m×8 m，按照不同的鋪土厚度、含水量、壓實(shí)遍數(shù)進(jìn)行碾壓，每區(qū)壓實(shí)后用灌水法每10 m2取樣一組進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 各試驗(yàn)小區(qū)試驗(yàn)結(jié)果表

3)土工格柵杜絕一切施工車(chē)輛和施工機(jī)械行駛或停放在已鋪好的土工格柵上，施工隨時(shí)檢查土工格柵質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)有折損、撕裂等損壞時(shí)，進(jìn)行修補(bǔ)更換。

4)填筑料不應(yīng)有超徑卵石和卵石集中現(xiàn)象，對(duì)于粒徑15 cm以上石料及時(shí)清理。對(duì)于薄弱部位如壩體與壩肩結(jié)合處2 m范圍內(nèi)平行岸坡方向碾壓;壩坡土工布袋1.0 m范圍內(nèi)，用沖擊夯壓實(shí)，保證回填質(zhì)量。

5)嚴(yán)格控制填筑料的含水量，應(yīng)控制在9%～12%之間。土石料場(chǎng)必須設(shè)立專(zhuān)人負(fù)責(zé)土石料的控制，經(jīng)常檢查土質(zhì)、含水量等情況，若含水量很低時(shí)提前加水進(jìn)行浸水，若偏低可在壩面灑水以提高含水量。對(duì)含水量超過(guò)最優(yōu)含水量的土石料，進(jìn)行翻曬或與含水量低的土石料攪拌均勻，含水量不合適的土石料嚴(yán)格禁止上壩，派專(zhuān)人負(fù)責(zé)。

a.對(duì)含水量大小、鋪土厚度、礫石粒徑、壓實(shí)度在壩面分別進(jìn)行檢查與檢測(cè)，對(duì)壩面出現(xiàn)的超粒徑礫石、橡皮泥等挖掉換填。

b.試驗(yàn)檢測(cè):工地建立專(zhuān)門(mén)土工試驗(yàn)室，專(zhuān)人負(fù)責(zé)質(zhì)量檢查、檢測(cè)，每層碾壓完成后，每500 m2取樣一組，保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、科學(xué)性、真實(shí)性。

7 工程體會(huì)

土工格柵加筋壩設(shè)計(jì)斷面小，結(jié)構(gòu)緊湊，與通常土石壩相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):

1)減少壩基，減少占地面積，增加填埋庫(kù)容。2)減少土石方回填量，縮短工期。

盡管土工格柵垃圾壩比一般土石壩造價(jià)較高，但在土地緊缺 的城郊區(qū)，仍具有一定的推廣價(jià)值和社會(huì)意義。