土工格栅加筋挡土墙在高边坡加固中的应用

河南建材201812023年第7期

土工格栅加筋挡土墙在高边坡加固中的应用

靳伟丽山西潞安工程有限公司（046200）摘要:土工格栅加筋挡土墙是一种新型的支挡结构。文章结合高压铁塔边坡加固工程,阐述了土工格栅加筋挡土墙在高边坡加固工程中的主要材料、施工方法、施工工艺等，对土工格栅反包麻袋法在边坡处理中的施工方法、稳定性监测等进行详细论述。关键词:高边坡；土工格栅；加筋挡土墙；加固0前言加筋土是一种在土中加入加筋材料形成的复合土。在土中加入加筋材料可以提高土体的强度，增强土体的稳定性。因此，凡在土中加入加筋材料使整个土工系统的力学性能得到改善和提高的土工加固方法均称为土工加筋技术。土工加筋技术从广义上讲是一门土工增强技术，或称土工补强技术。目前，加筋挡土墙技术在边坡支护中广泛应用。1工程概况本工程为某矿王村风井的主要供电线路中转点挡墙维修加固施工工程，高压铁塔位于屯留区后河村，为王村风井的主要供电线路中转点。西南部距离边坡9m为高压铁塔，挡土墙东侧为自然场地，南北两侧为耕地自然土坡，地下水埋深5m。原挡墙分为三段，从下至上分别为:第一段地面至标高+2m处片石挡墙，第二段+2～+8.5m为片石挡墙，第三段+8.5～18m为土钉墙挡墙。于2019年10月竣工，2021年铁塔处挡墙坡体最上层挡墙坍塌，其他层挡墙上多处出现较为明显张拉裂缝，裂缝宽2～5cm，局部大于5cm，侧缘已出现滑塌，严重威胁铁塔安全。质量事故分析如下。1）水文地质条件是出现该质量事故的主要因素。长治地区为湿陷性黄土代表地区，现场土质在湿陷性黄土自重应力和附加应力共同作用下，浸水后土的结构被破坏而发生显著附加变形，原施工现场没有发现有效消除湿陷性黄土的做法，现场截水沟渠未硬化、塔基顶表面坡度不大，受到雨水侵蚀，发生不均匀沉降导致沉陷开裂。2）坡体产生裂缝与土的性质密不可分。对不同土体，施工方式也不同。含砂砾成分的土强度较高，受水影响小。黏性成分大的土，强度随密度情况不同变化较大，并随湿度增大而降低。用黏性成分大的土填的高填方边坡在雨水作用下，强度降低，形成滑块，造成裂缝[1]。3）路基填料选择不当，而且施工时未采取相应技木措施，雨水渗入后，将导致回填土吸水膨胀，产生侧向力，引起坡面挡墙开裂[2]。2高边坡加固设计方案2.1加筋挡土墙加固设计方案在标高+2.0m处增加4m高钢筋混凝土扶壁，底部宽度2m，混凝土标号为C30，分段长度10m。将标高+8.5m处挡墙拆除掉2m（拆除后挡墙标高变为+6.5m），设置2m宽马道，重新砌筑片石挡墙至标高+9.5m，并在片石挡墙上部做200mm厚混凝土压顶。施工第一步加筋挡土墙至标高+12.5m，边坡内部分层回填压实，标高+12.5m处设置4m宽平台。施工第二步加筋挡土墙施工标高为+12.5～+18m。墙背填土采用黏性土，并掺入不少于30%的粗砂粒，压实系数为0.95，以排除湿陷性，增加土体整体稳定性。2.2填料填料是加筋土挡墙的主体材料,填料与加筋材料组成加筋体的主要结构。因此，填料的选择极为关键，不但要保证工程质量、结构安全，而且还应因地制宜，就地取材，降低工程成本。本工程地处村庄荒地附近，边坡主体材料是由黏性土并掺入不少于30%的粗砂搅拌均匀而成，资源丰富，渗水性能好，成本费用低，是很好的加筋填料[3]。2.3加筋材料加筋材料选用CATTXA型钢塑复合材料拉筋带。规格为30mm×2mm，纵向标称强度≥60kN/m，横向标称强度≥30kN/m，伸长率≤3%，结点剥离力≥500N。该材料具有柔性和刚性两大类拉筋材料的优点:强度高，变形小，低蠕变，抗腐蚀，寿命长，造价低，施工铺设方便，筋带互不重叠，不弹性卷曲，生产技术

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易于大面积机械作业。2.4反包土袋一般由土工格栅厂家向施工单位提供原生塑料编织袋的规格、型号及土袋内填料的技术要求。施工单位按照厂家要求购买原生塑料编织袋，并将符合要求的填料填满编织袋，土袋封口需要绑扎牢固[4]。3施工方法及工艺技术整体工程的施工工艺流程为：重新砌筑部分挡墙施工→钢筋混凝土扶壁→砌筑片石挡墙→加筋挡土墙施工→截水沟、硬化施工。3.1钢筋混凝土扶壁墙施工本工程为筏板基础及钢筋混凝土扶壁，筏板基础长41m、宽2m、高0.5m，每间隔2.4m设置一道钢筋混凝土扶壁，扶壁高4m、宽2m、厚0.6m。按照常规钢筋混凝土施工方法与流程施工。3.2砌筑片石挡墙施工施工工艺流程:施工准备→基础开挖→基础砌筑→墙身砌筑→收顶→勾缝→回填。3.2.1砌筑片石挡墙施工方法3.2.1.1施工准备片石等级为MU30，水泥砂浆等级为M10。砌体的石料必须是坚实新鲜、无风化剥落层或裂纹，石材表面无污垢、水锈等杂质。用于建筑物表面的石材，应色泽均匀，石料的物理力学指标应符合施工图纸的要求。单块重量大于25kg，中部厚度不小于150mm。3.2.1.2基础开挖土方采用反铲配自卸汽车挖运，弃料运往渣场堆放。3.2.1.3砂浆拌制釆砂浆用机械拌制，随拌随用不存放。3.2.1.4片石砌筑砌筑前先进行测量放样，按图纸要求挂样架。第一皮砌完后以同样的方法砌第二皮块石，直至砌完。砌筑中按设计图纸要求进行收坡、收台，并设置伸缩缝和排水孔。砌体表面采用砂浆勾缝处理，勾缝完成后，养护洒水21d，使砌体保持湿润，并避免碰撞和振动。3.3加筋土墙施工加筋土墙施工工艺流程：施工放样→基床开挖及施工→自嵌式砌块面板砌筑→铺加筋格栅→填料填筑与压实→压实度检测→墙顶封闭。3.3.1加筋土墙施工方法3.3.1.1施工放样及场地平整在施工前，根据设计施工图放出挡墙坡脚线。3.3.1.2基床开挖及施工根据施工放样进行基床开挖，开挖至设计要求标高及尺寸时，基床下部原土夯实，上部浇筑200mm细石混凝土。施工时基床表面不得有突刺、尖角。3.3.1.3自嵌式砌块面板砌筑施工时只需要待基床混凝土达到设计规定的强度后，清理面层上的杂物即可，基床表面不得有突刺、尖角。自嵌式砌块面板砌筑前，应对基础顶面进行清扫，并洒水湿润，面板分层砌筑，每层高度为1.5m。面板砌筑前在基床上留设D50PVC排水管，排水管间距1.5m梅花形布置。砌筑时搭设双排脚手架，立杆间距为0.8m，横杆步距为1.2m。3.3.1.4铺加筋格栅格栅下料:整体钢塑格栅布置宽度为6m，另加150mm用于墙面压边，之间设一层土工布防止填料流失。整体钢塑格栅与面板的连接:将钢塑格栅的一端反包碎石袋装反滤体，折回下压，与本层格栅采用专用锁扣或U形钢筋钉连接。格栅铺设:铺设格栅前，应确认格栅完好，发现破损的应修补或更换。整体钢塑格栅垂直于墙面，铺设在压实整平的填料上，不得重叠，不得卷曲或折曲，垂直墙墙面方向不得搭接，不得与硬质棱角填料直接接触。整体钢塑格栅尾部的固定:为避免填料摊铺和碾压时对筋材的扰动，在格栅的尾部采用U型钉固定筋材，间距lm。当挡墙沿纵向在平面上形成折线或曲线时，在转角处设置的加强筋与设计的筋材不能直接接触。需在设计的格栅铺设好后，摊铺大于5cm厚的砂土(防止两侧格栅相互接触)，再在其上铺设加强筋。3.3.1.5放置反包土袋按正确的施工线及高程，放置两到三层已填满粒料土的土袋。土袋一个紧靠一个横向码放，相邻土袋间咬合150mm左右，用木制夯锤夯平。在土袋后方的格栅上填铺2.0m左右宽的土料，在自由端拉紧格栅并固定在填土上。按照施工图纸认真检查已堆放完毕的反包土袋的施工定位线及高程，按照土工格栅厂家的操作要求，认真检查已堆放好的反生产技术

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包土袋。对于不满足设计或产品标准的土袋要及时予以调整[4]。3.3.1.6填料摊铺与压实填料摊铺:填料在碾压前要进行压实试验,填料时随时检查其含水量，保证其压实度达到要求。渣车运输填料时，不得在未覆盖的填料上行走，并不得扰动下层筋材。卸料时与面板的距离应大于1.5m，卸料后随即用推土机进行摊铺、整平（距面板1.5m范围内采用人工摊铺），推土机摊铺方向应与筋材垂直，不得在未覆盖填料的筋材上行驶或停机，填料摊铺厚度应均匀一致，表面平整。面板后碎石反滤层采用人工铺设。填料压实:填土应由边向内降低3～5cm,预防填土下沉使筋带松弛。筋带上填料必须高于20cm，防止压实机具损坏筋带，不允许在未铺料的筋带上行驶。摊铺厚度为250mm，每层填料摊铺平整后应及时碾压。碾压时应先轻后重，一般先从筋材中部开始，逐步碾压至筋材尾部，再碾压靠近面板部位。靠近面板2m范围内的填料采用小型压实机由面板后轻压至线路中心，避免对面板的扰动。检查回填土压实度和反包土袋：在进行下一道土工格栅摊铺之前，需要对回填填料进行压实度检测，压实度应符合设计要求。检查反包土袋边坡，对在回填碾压过程中发生变形的土袋及时进行处理。在以上两项符合设计和材料产品标准的情况下，转入下一道工序。重复上述步骤，直至结构的设计高度。顶层格栅采用稍长一点的反包长度，以确保其被压在顶面以下，并长久地进行约束[4]。3.3.1.7压实度检测本工程加筋土挡墙对填料压实度的要求为:面层以外区域的压实度0.95g/cm3，检测频率每层不少于3个测点。3.3.1.8墙顶封闭在最后一层面板施工完成后，进行帽石压顶施工，采用700mm×300mm钢筋混凝土帽石。4变形监测4.1进行全过程施工监测根据挡墙加固设计、《建筑边坡工程技术规范》GB50330—2013要求，为确保施工的顺利进行，从工程开始施工至工程完工，应进行全过程的施工监测，以便在监测信息指导下，及时采取有效措施，调整施工方案，避免重大事故发生，减少事故带来的经济损失和社会影响。4.2变形监测技术要求观测基准点布设于挡墙东侧空地处，挡墙边坡顶部的水平和竖向位移监测点沿挡墙周边布置，监测点设置在挡墙两角和中部位置。观测精度要求满足国家二级水准测量精度，高程系统采用独立工程系统。每次观测前，应对作为起算数据的基点进行高差检测，检查基点的稳定性和可靠性。每次观测应用相同的观测方法和观测路线。观测期间使用同一种仪器，一个人操作，具有基本相同的环境和条件。加强观测，在施工前埋设监测点，作为以后位移观测的依据。在埋设观测点和施工期间的观测过程中，对基准点和观测点采取必要的保护措施，进行明显标记，避免水准点和观测点被破坏，保证位移观测顺利进行及测量人员和仪器的安全。位移观测严格按时进行，不许漏测。在施工完毕后应继续监测，并根据监测结果定期作工作回访。特殊天气要增加变形观测的次数。本工程将对三段挡墙坡顶水平与垂直位移、地表裂缝、坡顶建（构）筑物变形、降雨洪水与时间关系、锚杆拉力等项目进行监测。4.3监测预警当支护结构位移速率或位移量迅速增大或出现其他异常时，应在观测本身安全的同时，增加观测次数，并及时报告观测结果。监测报警值按GB50497—2019表8.0.4中二级进行设定。5质量验收依据相关验收标准和程序对加固内容进行验收:地基承载力符合设计要求；钢筋混凝土扶壁式挡墙混凝土强度符合设计要求；材料符合设计要求；填土土质及压实度符合设计要求；加筋土挡墙总体允许偏差按GB50497—2019表8.0.4中二级进行设定。6结语通过本加固工程的综合应用，经过2022年雨季后，并没发现墙体开裂和顶部位移现象，观测值符合规范要求。土工格栅反包麻袋法在高边坡工程中应用的效果良好。用土工格栅修建加筋土挡墙可以满足工程设计和使用要求,与浆砌石挡土墙相比,具有很多优点，值得广泛使用。生产技术