土工格室在挖方邊坡中的應用

曾曉輝

土工格室在挖方邊坡中的應用

曾曉輝

介紹了土工格室這種新型土工合成材料的特性,對其在挖方邊坡防護設計工程中的兩種應用形式——土工格室植草護坡和錨桿框架梁內土工格室固土植草護坡做了詳細闡述,通過土工格室的應用,解決了巖土邊坡工程中支擋結構的設計與施工如何與邊坡植被護坡有機結合的問題。

土工格室,挖方邊坡防護,植被護坡

1 概述

巖土邊坡工程的開挖或填筑施工過程中,棄土、粉塵、對地表植被的破壞、地表和地下水流向的改變、水質的污染等都會對當地的生態環境造成很不利的影響。在環境保護要求很嚴格的今天,在巖土邊坡工程的設計和施工中,增加生態環境保護的內涵是非常重要的,而支擋結構的設計和施工如何與邊坡植被防護有機結合,正是當前支擋結構設計面臨的新課題。

土工格室(Geocell)是 20世紀 80年代國外開發的一種新型特種土工合成材料,主要是由PE,PP材料經過造襪工序形成工程所需的片材,通過專用焊接機焊接形成的立體格室(見圖 1)。土工格室應用時,通過單元間的連接,可組成工程中需要的規格。目前較先進的土工格室連接方法為插件連接,它是將組成塑件焊接在土工格室單元的前后端部或左右端面上,連接時將未展開的土工格室組件并齊,對準相應的連接塑件,插入特制圓銷即可。

土工格室具有材質輕,耐磨損,耐老化,耐化學腐蝕,適用溫度范圍寬,拉伸強度高,剛性、韌性好,抗沖擊力強,尺寸相對穩定,運輸方便等特點,其在施工中連接簡單易行,施工方法簡單,從而簡化了施工工序,提高了施工速度,并可以反復多次使用。在邊坡工程中采用土工格室,可以大大減少圬工工程量,有利于坡面綠化,從而使得支擋結構與邊坡植被防護有機結合。以下就介紹其在挖方邊坡工程中的一些應用。

2 土工格室植草護坡

土工格室植草護坡是指在展開并固定在坡面上的土工格室內填充種植土,然后在其上掛三維植被網,均勻撒(噴)播草種進行綠化的一種護坡技術。利用土工格室為草坪植物生長提供穩定、良好的生存環境。該方法能使不毛之地的邊坡充分綠化,帶孔的格室還能增加坡面的排水性能,且施工方便,可調節性較好。

2.1 適用條件

各地區均可應用,但在干旱、半干旱地區應保證養護用水的持續供給。適用于邊坡坡率緩于 1∶1的泥巖、灰巖、砂巖等穩定巖質挖方邊坡或路堤邊坡,當坡率陡于 1∶1時慎用。

2.2 施工方法

1)按設計坡度清理、平整坡面,并人工夯實坡面。2)采用插件式連接法連接土工格室單元。連接時將未展開的土工格室組件并齊,對準相應的連接塑件,插入特制圓銷,然后展開。連接時,根據不同坡比的邊坡采用不同單元組合形式。3)在坡面上按設計的錨桿位置放樣,采用φ38～φ42鉆桿進行鉆孔,孔徑基本可達 50,按要求進行沖孔,在鉆孔內灌注 M30砂漿。4)按設計要求彎制錨桿,并除銹、涂防銹油漆,懸在坡面外的錨桿(φ22)應套內徑為 25的聚乙烯或聚丙烯軟塑料管,管內所有空間應用油脂充填,端部應密封。5)鋪設時,在坡頂先用固定釘或錨桿進行固定,按設計圖紙要求開展,在坡腳用固定釘或錨桿固定,其間按圖紙要求用錨桿固定。土工格室應預系土工繩,以備與三維網連接綁扎。6)施工邊坡平臺及第一級平臺填土,以固定土工格室于坡面上。7)土工格室固定好后,即可向格室內填充種植土、土壤改良劑、肥料等設計的填料,充填時要使用振動板使之密實,靠近表面時用潮濕的粘土回填,并高出格室面 1 cm～2 cm,并保持預系的土工繩露出坡面。第一段鋪設完畢后,即可進行第二段的鋪設直至最終完成。土工格室內填土要從最上層開始分段進行,初期鋪設時,上端一定要錨固好,可新增附加錨釘,一般為上部至少每隔一個格室間距布置一個錨桿或錨釘,等全部鋪設完成并填充壓實后,附加錨釘可取掉。8)自上而下鋪掛三維植被網,并與土工格室上的土工繩綁扎牢固,貼緊坡面。個別地段,可增加土釘或固定釘固定。9)采用液壓噴播植草,并覆蓋土工膜,定期澆水養護,直至植草成坪。土工格室植草護坡坡面示意圖見圖 2。

3 錨桿框架梁內設土工格室固土植草護坡

鋼筋混凝土框架植草護坡是指在邊坡上現澆鋼筋混凝土框架,在框架內固定土工格室,并在格室內填土,掛三維網噴播植草綠化從而可在較陡的挖方邊坡上培土約 20 cm厚,以達到護坡綠化的目的。它同漿砌片石骨架植草護坡類似,區別在于鋼筋混凝土對邊坡的加固作用更強。

3.1 適用條件

一般而言,該方法可適用于各類邊坡,但由于造價高,僅在那些淺層穩定性差且難以綠化的高陡巖坡和貧瘠土坡中采用。該方法利用錨桿框架梁來加固不穩定的邊坡坡面,采用土工格室來確保客土的穩定及與母巖的牢固結合,因此適用于高陡邊坡。

3.2 施工方法

整平坡面至設計要求并清除坡面危石→澆筑鋼筋混凝土框架→展開土工格室并與錨梁上鋼筋、箍筋綁扎牢固→在格室內填土(填土時應防止格室脹肚現象)→在坡面采用人工或機械噴播營養土 1 cm～2 cm,以覆蓋土工格室及框架→從上而下掛鋪三維植被網并與土工格室上土工繩綁扎牢固→將混有草種、肥料等的混合料用液壓噴播法均勻噴撒在坡面上→覆蓋土工膜并及時灑水養護邊坡,直至植草成坪。

表1 塑料土工格室的抗老化等級

4 土工格室的選用

目前土工格室可分為塑料土工格室和增強土工格室兩種類型,其中塑料土工格室由長條形的塑料片材,通過超聲波焊接等方法連接而成,展開后是蜂窩狀的立體網格。而增強土工格室是在塑料片材中加入低伸長率的鋼絲、玻璃纖維、碳纖維等筋材所組成的復合片材,通過插件或扣件等形式連接而成,展開后是蜂窩狀的立體網格。兩者均適用于邊坡綠化,但對于塑料土工格室還應滿足一定的抗老化性能,表 1為交通部頒標準(JT/T 516-2004)中對塑料土工格室的抗老化要求。

5 結語

今天,全國公路建設仍在高峰期,所經過地區的地質條件千差萬別,對于挖方邊坡防護,無論是用傳統的漿砌、干砌或水泥混凝土網格都無法阻擋雨水對其下面土層的破壞性侵蝕,致使公路的維護費用增加。如果使用土工格室護坡,配植根系發達的草種,既可固土護坡,又可綠化、保護生態環境,完全符合國家注重環保、建設綠色通道的要求。即使初期工程造價比傳統方式略高一些,但其延長公路使用壽命、減少維護成本以及環保、生態等方面的綜合經濟效益卻是顯著的,希望它能在日后的公路工程中得到更為廣泛的應用。

[1]李海光.新型支擋結構設計與工程實例[M].北京：人民交通出版社,2004.

[2]周德培,張俊云.植被護坡工程技術[M].北京：人民交通出版社,2003.

[3]鄭穎人,陳祖煜,王恭先,等.邊坡與滑坡工程治理[M].北京：人民交通出版社,2007.

[4]JT/T 513～521-2004,公路工程土工合成材料等九項[S].

On application of geo-grid in excavation of side slopes

ZENG Xiao-hui

The paper introduces the features of the geo-grid,as the new geosynthetics,has the detailed illustrates on the two application forms of its protection design engineeringof excavation of side slopes,that is,the grass protection slope of geo-gird and thegrass protection of geo-grid in anchor-cable frame beam,through application on geo-grid,so as to solve the combination of the design for the supporting structure of the rock side slope projectswith the grass protection of side slopes by applying the geo-grid.

geo-grid,p rotection of excavation side slope,grass protection

TU413.62

A

1009-6825(2011)09-0087-02

2010-11-27

曾曉輝(1978-),男,工程師,中鐵電氣化局西安鐵路建設有限公司,陜西 咸陽 712000