加筋擋土墻在廣西某變電站填方高邊坡中適用性研究

金艷麗 黃小華

摘 要：加筋擋土墻由于其施工速度快、對(duì)地基適應(yīng)能力強(qiáng)、不受征地邊界限制等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于填方邊坡支護(hù)工程中。以某變電站填方高邊坡支護(hù)工程為例，在調(diào)查地質(zhì)概況的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹了邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)方案選型，討論了加筋擋土墻在填方邊坡支護(hù)中的注意事項(xiàng)及適用性，并簡單介紹了其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工工藝，以期為以后此類邊坡的支護(hù)設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：加筋擋土墻;填土邊坡;支護(hù)方案

0引言

我國西南多為山地丘陵，地形起伏高差大。很多輸變站工程選址不可避免要高挖低填。特別是在沖溝地段，往往淤泥質(zhì)軟土分布較厚，加上填方高度大，特別是遇到征地困難或放坡受到地形限制的情況下，經(jīng)常形成高達(dá)十幾米的超規(guī)范填方高邊坡。關(guān)于超規(guī)范高邊坡的治理設(shè)計(jì)，目前多采用多種支擋結(jié)構(gòu)聯(lián)合支護(hù)形式，比如常用的樁錨和樁墻聯(lián)合支護(hù)。近年來，加筋擋土墻由于其施工速度快、對(duì)地基變形適應(yīng)能力強(qiáng)、抗震性能好、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于邊坡加固、軟基處理與海岸、堤壩的防護(hù)等工程[1-5]。

本文以某變電站填方高邊坡支護(hù)工程為例，在調(diào)查地質(zhì)概況的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹了邊坡支護(hù)方案選型，討論了加筋擋土墻在填方邊坡支護(hù)中的注意事項(xiàng)及適用性，并簡單介紹了其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工工藝，以期為以后此類邊坡的支護(hù)設(shè)計(jì)提供參考。

1地質(zhì)概況

擬建變電站工程場址屬丘陵地貌，山體渾圓，地面標(biāo)高在121.50～143.30m之間，相對(duì)高差為21.80m，與場地整平標(biāo)高（138.47m）高差16.97m，自然邊坡坡度為14°～32°。場地?zé)o基巖出露，均為第四系覆蓋層。鉆孔揭露的地層主要有：（1）素填土（第①層Qml），稍濕，松散狀，成分主要為粘性土和石英細(xì)礫，結(jié)構(gòu)松散軟弱;（2）軟塑含礫粉質(zhì)粘土（第②層Qel），可塑狀，成分主要由粉質(zhì)粘土和石英細(xì)礫組成。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測錘擊數(shù)6～7擊。層厚約1.00～5.00m;（3）硬塑含礫粉質(zhì)粘土（第③層Qel），成分主要由粉質(zhì)粘土（局部粘粒含量較高，為粘土狀）和石英細(xì)礫組成。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測錘擊數(shù)平均值12.3擊。該層整個(gè)場地均有分布，層厚約3.40～15.30m，承載性能好;（4）全、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（第④⑤層γ53b），全風(fēng)化黃崗巖硬塑狀，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測錘擊數(shù)30～48擊，以下是未揭穿的強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。

場地平整后，北側(cè)沖溝地段將形成高達(dá)17m的填方邊坡。如場地整平后不采取支護(hù)措施，則會(huì)發(fā)邊坡塌滑，需要對(duì)該邊坡進(jìn)行處理。

2 支護(hù)方案

2.1 設(shè)計(jì)條件

本邊坡工程特點(diǎn)明顯，主要有：（1）高填方擋墻設(shè)置在山腰上，對(duì)邊坡的整體穩(wěn)定要求較高，坡體有剪出的可能。故填土邊坡的整體穩(wěn)定性對(duì)設(shè)計(jì)尤為重要;（2）此邊坡?lián)跬翂Ω叨茸畲?7m，屬于超規(guī)范高邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)。（3）從地層結(jié)構(gòu)示意圖可知，北側(cè)填方地段素填土及軟塑狀地層厚度在1m到5m不等，最高填方地段位于沖溝，地面以上填方高度近17米，地面以下的淤泥質(zhì)軟弱層厚達(dá)5米。支護(hù)結(jié)構(gòu)埋置深度及持力層承載力和變形驗(yàn)算均面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。這就要求設(shè)計(jì)充分考慮以上不利因素，對(duì)填土邊坡設(shè)計(jì)進(jìn)行多種技經(jīng)方案比選，選擇技術(shù)可行經(jīng)濟(jì)合理的支護(hù)形式，保證變電站安全運(yùn)營。

2.2方案確定

場地最大填方高度達(dá)17m，征地范圍有限，沒有放坡空間，存在地基承載力不足、沉降大等問題。若采用傳統(tǒng)的重力式剛性漿砌片石擋土墻，由前述可知，基礎(chǔ)軟塑狀土層厚達(dá)5m，承載力不足120kPa，不宜作為持力層，應(yīng)選擇硬塑的粉質(zhì)黏土作為持力層。否則，墻身尺寸很大，對(duì)地基承載力要求高，地基需要進(jìn)行特別處理。而采用柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)（如土工格柵加筋擋土墻），坡面可任意坡度設(shè)計(jì)，不受征地邊界限制，不僅節(jié)約用地，且對(duì)地基變形能力適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)承載力要求較低，施工便捷又生態(tài)環(huán)保。經(jīng)過嚴(yán)格的技經(jīng)比較，最終選用土工格柵加筋擋土墻+基礎(chǔ)換填毛石混凝土+排水系統(tǒng)綜合防治措施，典型支護(hù)斷面見圖1。

和其它支護(hù)方案相比，該方案優(yōu)越性如下：（1）加筋擋土墻設(shè)計(jì)包括內(nèi)力穩(wěn)定性和外部穩(wěn)定性計(jì)算。外部穩(wěn)定性和一般的重力式擋土墻驗(yàn)算方法類同，包括墻體的抗滑移、抗傾覆、地基承載力及變形驗(yàn)算等;內(nèi)力驗(yàn)算則與土釘墻類似，包括筋帶或格柵的抗拉斷、抗拔出驗(yàn)算及沿加筋層面的滑出驗(yàn)算等。其中筋帶或格柵的抗拔出驗(yàn)算尤為重要，在一定程度上控制了加筋擋土墻結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。而抗拔穩(wěn)定性即取決于填料的內(nèi)摩擦角。本工程場地多為風(fēng)化花崗巖殘積土，碎屑含量高，且沒有膨脹性，故是加筋填料的理想選擇土料;（2）基礎(chǔ)換填毛石混凝土，在毛石混凝土基礎(chǔ)上再鋪設(shè)3層雙向土工格柵，減小了基底壓力，大大提高不均勻沉降協(xié)調(diào)能力;（3）分級(jí)設(shè)置馬道和坡體內(nèi)設(shè)置碎石排水盲溝，以及時(shí)導(dǎo)出坡體的積水。該工程項(xiàng)目完工正常運(yùn)行至今10年有余，驗(yàn)證了所采取的邊坡支護(hù)工程的可靠性和有效性。

3 結(jié)論與建議

（1）擬建變電站最高填方達(dá)17m，屬于超規(guī)范填方高邊坡，地基土層性狀軟弱，厚度大，承載力低，不宜用傳統(tǒng)的剛性重力式擋土墻支護(hù)。經(jīng)過技經(jīng)比選，最終采用土工格柵加筋擋土墻+基礎(chǔ)換填毛石混凝土+排水系統(tǒng)綜合防治措施。該方案具有施工速度快、對(duì)地基變形適應(yīng)能力強(qiáng)、不受征地邊界限制等優(yōu)點(diǎn)，具有較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

（2）加筋擋土墻結(jié)構(gòu)的格柵長度需要滿足各項(xiàng)內(nèi)力驗(yàn)算，有時(shí)最大長度達(dá)到墻高H的1.2倍。所以盡管施工工藝便捷快速，但是施工基礎(chǔ)時(shí)難免要大面積開挖，這時(shí)需要考慮基礎(chǔ)大面積開挖是否會(huì)造成臨近構(gòu)筑物或擋土墻基礎(chǔ)臨空，從而危機(jī)其整體穩(wěn)定性;另外，填料最優(yōu)含水量及碎石摻量的控制非常重要，關(guān)系到整個(gè)加筋土工程的穩(wěn)定性。所以，一定要按照土工格柵相關(guān)規(guī)范嚴(yán)格施工。以確保順利施工及保證變電站安全運(yùn)營。

參考文獻(xiàn)：

[1]何光春.加筋土工程設(shè)計(jì)與施工[M].北京：人民交通出版社，2000.

[2]邵珠杰.路肩土工格柵加筋擋墻的設(shè)計(jì)方法[J].山西建筑，2008，34（15）：91-92.

[3]黃曉波，周立新，楊志夏.土工格柵擋土墻在人工高填地基中的應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2005，34（09）：57-59.

[4]金艷麗，黃小華.土工格柵加筋擋土墻在某高填路基中的應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2009，38（07）：76-78.

[5]錢建忠.加筋擋土墻在鐵路路基中的應(yīng)用[J].西部探礦工程， 2001（02）：23-24.

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51569004）。

作者簡介：金艷麗（1978-），女，河南許昌人，博士，高級(jí)工程師，主要研究方向：土體力學(xué)特性及滑坡災(zāi)害。

*為通訊作者