某鐵礦加筋土擋墻施工控制要點

廖振宇 馮婷婷

近年來,隨著國家基礎建設投資的增多,許多大型開挖后的高邊坡或滑坡對新建項目的選址或已建成建(構)筑物形成較大的影響和制約。武鋼集團下屬某礦山因技術改造上馬項目的場地有一處高15 m的邊坡,該邊坡多由工程棄土、尾砂、礦渣等回填土組成,而且上部素填土覆蓋厚度過大,距離邊坡前緣7 m～8 m是該項目一期已經建好的成品倉庫,邊坡由于土質松散、雜亂,受大氣降水和生活用水的侵蝕,局部已經出現裂縫,若發生滑移會對倉庫造成巨大威脅,所以治理該邊坡刻不容緩。而武鋼集團下屬有10多處礦山,都面臨著因棄土、尾砂堆填的高邊坡對現有建(構)筑物形成威脅的問題。若都采用傳統的支護形式,投資巨大,工期過長,效果不太明顯,比選不同的礦山工程地質條件,選取該處邊坡作為加筋土技術的試驗點,待成功后向其他礦山推廣。

1 施工控制要點

1.1 填料壓實度控制

本加筋土擋墻設計填料采用的是工程場區地基土中第四系上更新統硬塑狀黏土,通過擊實試驗測得最優含水量 wop=24.8%,最大干密度ρdmax=1.90 g/cm3,土粒比重 Gs=2.74。工程設計壓實度不小于0.90。當擋墻開始施工第一級中,對第一層經過碾壓夯實的加筋土進行環刀試驗(每鋪設0.5 m高加筋土進行30個環刀試驗),試驗數據最后顯示填料壓實度均在0.87～0.89之間,與設計壓實度有一定差異。

經過現場勘察及室內試驗分析,發現黏性土送至試驗室的試樣與現場已經開挖堆填的土料不一致,試樣為原狀土坡上剝離、封裝,送至試驗室試驗,所代表為原狀土,而已經開挖堆填的土料是準備作為大規模施工備用土料,期間經過雨水、施工區生活用水排泄浸泡,其含水量已經發生變化,不能代表原狀土樣。

控制采用如下措施:

1)密切關注天氣變化,下雨前對開挖堆填備用的土料采用防水雨布遮擋,防止雨水浸泡;2)在堆填土料場地四周修建排水、截水溝,防止雨水、生活污水流入土料堆;3)在晴天回填每層加筋土前,利用反鏟挖機對土料進行翻炒,讓其水分充分揮發,一般翻炒2次～3次為佳,在翻炒期間適量加入生石灰顆粒,一般為1.5 m3土料撒100 kg生石灰;4)碾壓機均勻來回碾壓3遍～5遍,而且每層0.5 m高加筋土宜分成兩次(0.25 m～0.30 m)回填碾壓,效果更好;5)對于碾壓機無法碾壓到的墻邊1.5 m區域及后輪區域,采用蛙式打夯機人工振動夯實,保證墻邊及后輪區域壓實度達到要求。

處理前與處理后壓實度對比見圖1。

經過翻炒、加生石灰處理后的填料壓實度比沒處理的土料壓實度有比較明顯的提高,基本在設計壓實度之上,效果甚佳。

1.2 施工變形控制

1)開挖第一級擋墻的基礎時,墻榫(防滑鍵)設計深度1.5 m,而施工期間以見到強風化基巖作為墻榫的樁端持力層,保證樁端進入強風化基巖0.5 m以上,所開挖的墻榫深度均在3.0 m～3.5 m之間,墻榫、墻趾、墻踵及第一級地基梁采取一次成型澆筑混凝土,保證基礎的整體性,提高抗滑性;2)施工期間嚴格控制加筋土回填高度,保證每層加筋土高度維持在0.5 m左右,碾壓機碾壓次數控制在3遍～5遍為佳,人工操作蛙式打夯機以振動夯實8次～10次為佳;3)復合土工布嚴格按照設計規定包裹長度搭接,搭接采用φ 8的鋼筋制作的鉚釘錨固,對有細小不能完全包裹的部位采用土工布補縫,所有土工布即鋪即回填土料,每層加筋土碾壓夯實后頂部采用防水、防強光雨遮布遮擋,防止土工布因強紫外線照射而老化失效;4)砂石墊層采用一次攤鋪夯實,埋設泄水孔;5)擋墻每層加筋土采用雙砂袋填筑保證墻面平直,防止土工布松弛,距離砂袋1.5 m的范圍內用80 kg人工蛙式振動夯擊板,砂袋部位采用人工蛙式振動夯擊板,碾壓次數宜以8次～10次為佳;6)砂石樁施工采用跳樁施工,嚴格按照砂石配比3∶1投料,每投料1 m夯實3遍～4遍。

為了更好的驗證加筋土技術的適用性,考慮到施工期間的影響,此次變形觀測在第一級擋墻頂部上設置垂直位移觀測點,在第三級擋墻頂部設置水平位移觀測點,通過半年以上的持續監測,監測數據點見圖2,圖 3。

通過變形觀測,施工完成的加筋土擋墻截止2009年2月8日垂直沉降量平均值72.5 mm,沉降速率0.31 mm/d,并且通過監測數據可以發現擋墻垂直沉降自2009年1月已經停止,而通過設計計算的最終沉降量為67.0 mm,表明施工中加強的施工控制得當,壓實度控制嚴格,垂直變形不大,有效控制了沉降。

由圖2,圖3可以看出,第三級擋墻頂部略有水平位移,而至2009年2月8日后沒有再發展。水平位移量極小,原因與垂直沉降量小是一致的,主要是:1)大部分變形在施工期間已經發生;2)土工布鋪設長度及包裹回折部位處理得當;3)壓實度控制好;4)擋墻分成三級,各級擋墻對下一級擋墻影響較小;5)每一級擋墻底部設置鋼筋混凝土地基梁,增加墻體的整體剛度,防止加筋體局部受力不均而產生變形;6)第一級擋墻基底墻榫(防滑鍵)、墻踵、墻趾、地基梁一體成型澆筑非常關鍵,消除擋墻傾覆問題;7)擋墻頂部后援砂石樁加固效果明顯,深厚素填土變形較小。

1.3 排水系統設置

加筋土擋墻的內部及外部排水對確保土工合成材料與填土摩擦阻力的發揮具有重要意義。在擋墻施工期間,嚴格按照設計布置截水溝、排水溝。選用的寬幅復合土工布具有水平排水功能,砂石墊層及砂石樁也具有濾水功能,所以在坡面設置一定數量的水平排水孔,保證后續土工布的排水。第三級擋墻背部設置截水溝、盲溝,并鋪設防水土工布和濾水土工布。

2 結語

1)技改項目二期場區邊坡治理宜采用加筋土技術,土工合成材料可選擇復合土工布或土工格柵,填料依舊選取場區內已有的第四系硬塑狀上更新統黏土;2)每次筋材鋪設、碾壓不能高于0.3 m,在填料中摻入一定比例的生石灰組成“三合土”,能有效提高壓實度;碾壓機+人工蛙式打夯機組合使用,能保證碾壓機不能碾壓到的區域及墻邊1.5 m范圍的加筋土壓實度達到設計要求;3)土工布鋪設后,盡量在8 h之內鋪設、碾壓填料,避免土工布過多照射紫外線而老化失效,如果不能及時封閉墻面,采用防紫外線遮布遮擋,防止墻面包裹回折的土工布被紫外線照射而老化;土工布一定要按照設計長度鋪設,包裹回折長度宜多不宜少,盡量不留包裹縫隙;4)控制墻面坡度及變形時,可采用雙砂袋填筑方式;5)當設計有底部基礎防深層滑移時,基礎部位宜采用鋼筋混凝土澆筑一次成型,以提高基礎整體性,提高抗滑性;6)施工期間排水、截水系統要及時完善,不僅保證填料的質量,也保證施工好的加筋土擋墻能發揮最佳的作用。

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