垃圾加筋土擋壩施工技術(shù)

李壽才

(廣州市市政工程機(jī)械施工有限公司)

垃圾加筋土擋壩施工技術(shù)

李壽才

(廣州市市政工程機(jī)械施工有限公司)

在土壩中主加筋單向土工格柵縱向鋪設(shè)層之間，增加三向土工格柵作為次加筋層，合理控制填料粒徑與格柵孔徑比值，改善土體的變形條件和提高土體強(qiáng)度的工程特性，從而達(dá)到穩(wěn)定壩體的目的。垃圾擋壩采用了綜合型排水設(shè)施，通過壩基水平排水層、結(jié)合面集水坑以及坡腳排水棱體三者結(jié)合使用，有效解決了垃圾擋壩使用過程中的壩基、壩內(nèi)以及坡腳等部位排水問題。

垃圾擋壩;土工格柵;綜合排水設(shè)施

1 主要施工原理

加筋土垃圾擋壩由填料、在填料中拉筋以及護(hù)坡結(jié)構(gòu)三部分組成。它是在土壩中主加筋單向土工格柵縱向鋪設(shè)層之間，增加三向土工格柵作為次加筋層，合理控制填料粒徑與格柵孔徑比值，利用拉筋與土之間的摩擦作用，改善土體的變形條件和提高土體強(qiáng)度的工程特性，從而達(dá)到穩(wěn)定壩體的目的。垃圾擋壩采用了綜合型排水設(shè)施，通過壩基水平排水層、結(jié)合面集水坑以及坡腳排水棱體三者結(jié)合使用，有效解決了垃圾擋壩使用過程中的壩基、壩內(nèi)以及坡腳等部位排水問題。

2 施工工藝流程

施工工藝流程見圖2。

圖2 施工工藝流程

3 主要施工內(nèi)容

3.1 筑壩填料質(zhì)量規(guī)劃

土料的質(zhì)量的規(guī)劃要全面勘探和試驗(yàn)，勘探內(nèi)容包括料場的地質(zhì)成因、產(chǎn)狀、埋藏深度、儲藏量、物理力學(xué)指標(biāo)等;其中物理力學(xué)指標(biāo)包括各種容重、含水量、材料的成分、顆粒繼配、凝聚力、內(nèi)摩擦角、滲透系數(shù)等。壩體填料質(zhì)量要求如下。

(1)填料綜合內(nèi)摩擦角不小于330，粘性土含水率控制在最有含水率的－2%～+2%范圍內(nèi)。

(2)填料采用粘性土、風(fēng)化花崗巖筑壩，筑壩土料不得采用含草皮、樹根及耕植土或淤泥土，遇水崩解、膨脹的一類土，土的可溶鹽含量、有機(jī)質(zhì)含量分別不得大于5%。

(3)在實(shí)際施工過程中，采用直剪摩擦試驗(yàn)研究加筋土填料粒徑對壩體填筑強(qiáng)度的影響。從試驗(yàn)結(jié)果中可以得出當(dāng)填料的粒徑小于孔眼時，可以產(chǎn)生較大的“咬合力”和“嵌固力”，增大其界面摩阻力。某一種級配填料可以找到一種合適孔徑的土工格柵進(jìn)行加筋，獲得最佳效果。當(dāng)填料與土工格柵孔徑比大于0.072以后，筋土界面摩擦角降低很快，當(dāng)比值在0.042和0.072之間時，可以獲得較大的摩擦角，當(dāng)比值在0.05左右時可獲得最大的界面摩擦角，達(dá)到最佳效果。

3.2 垃圾擋壩綜合排水設(shè)施施工

垃圾擋壩建筑在陸地上，雖然不同于一般攔截江河渠道水流以抬高水位或調(diào)節(jié)流量的水工大壩，但是仍有一定的水量滲入壩體內(nèi)，因此應(yīng)在滲流出口處設(shè)置壩體排水設(shè)施，將滲水有計劃地排出壩外，以降低壩體浸潤線和孔隙壓力，防止?jié)B流逸出區(qū)產(chǎn)生滲流變形，增加壩坡穩(wěn)定性，保護(hù)壩坡土層不破壞。

針對工程的地形及氣候條件，結(jié)合垃圾擋壩自身特點(diǎn)，選擇集水坑、褥墊式碎石水平排水層與坡腳排水棱體相結(jié)合的綜合排水形式。

褥墊式碎石水平排水層沿壩基面鋪筑水平排水層，自下至上分別為碎石層、粗砂層、過濾土工布層;集水坑設(shè)置于壩體上游邊坡與填埋庫區(qū)結(jié)合處底部;坡腳排水棱體設(shè)置垃圾擋壩下游壩趾處。

3.2.1 褥墊式碎石水平排水層施工

褥墊式碎石水平排水層由下至上共分為三層，分別為碎石層、粗砂層、過濾土工布層。鋪筑長度應(yīng)根據(jù)壩體邊坡雨水影響線確定，由壩體邊坡雨水滲流計算確定。

3.2.2 集水坑施工

集水坑一般采用石塊砌體結(jié)構(gòu)，排水管采用HDPE排水管。

3.2.3 坡腳棱體排水施工

(1)填料要求

棱體石料應(yīng)選用新鮮、堅(jiān)硬的巖石，要求巖石的飽和抗壓強(qiáng)度大于40 MPa，軟化系數(shù)大于0.85，新鮮巖石應(yīng)不含泥土，巖石級配均勻，小于5 mm的細(xì)顆粒不大于5%，最大粒徑不大于分層碾壓厚度的2/3。碎石要求:堅(jiān)實(shí)碎石，粒徑1～5 cm的級配碎石，碳酸鈣的含量(以重量計)不超過10%。

(2)棱體灑水的控制

晴天灑水，灑水量按每層堆石填筑量的10%～25%進(jìn)行控制，雨天依據(jù)天氣情況少量加水或不加水，寒冷天氣不得加水。

(3)碾壓控制

①碾壓參數(shù):采用振動碾碾壓，振動碾工作重量大于10 t，振動碾行走時、控制時速在3～4 km/h內(nèi)。

②在棱體填筑中，以控制碾壓參數(shù)為主，以灌水法檢測干容重為輔的“雙控”法進(jìn)行質(zhì)量檢測。

③要求分層碾壓，分層厚度宜為60～100 cm，要加強(qiáng)單元與單元的結(jié)合部位碾壓。

3.3 土工格柵施工

3.3.1 主次加筋材料

(1)主加筋采用單向拉伸塑料土工格柵，主要受力方向不允許搭接。

(2)次加筋采用三向土工格柵，具體特點(diǎn)如下。

①穩(wěn)定的三角形結(jié)構(gòu)，受力時不容易發(fā)生結(jié)構(gòu)變形;②同時承受多方向載荷，不易發(fā)生節(jié)點(diǎn)扭轉(zhuǎn)破壞;

③具有矩形截面，不易產(chǎn)生與土體的滑移，加筋效果更好;④多條筋共用節(jié)點(diǎn)，更節(jié)約材料，更節(jié)能。

3.3.2 格柵鋪設(shè)

鋪設(shè)前，要求加筋體床面壓實(shí)平整、呈水平狀、清除可能刺壞土工格柵的尖刺突起物。在平整壓實(shí)的加筋體床面上，安裝鋪設(shè)的格柵其主要受力方向(縱向)應(yīng)垂直于壩體軸線方向，鋪設(shè)要緊貼地面，盡量繃緊，拉挺，避免折皺、扭曲或坑洼。鋪設(shè)的格柵主要受力方向通長無接頭，幅與幅之間的連接可以人工綁扎搭接，搭接寬度不小于15 cm(三向格柵不小于50 cm)，搭接位置用U形釘或尼龍繩固定，固定點(diǎn)間距1.5～2.0 m，土工格柵要向坡面外預(yù)留出格柵反包所需的長度，以備包邊固結(jié)壩體。

3.3.3 土工格柵反包

當(dāng)填土高度達(dá)到2/3層高時，即可將土工格柵反包住草(砂)袋回折固定，然后繼續(xù)填土，將回折端埋入土中，坡面端土工格柵回折的橫向長度約1.5～2.0 m。裁剪并按要求定位鋪放加筋格柵，用土工連接棒將加筋格柵與反包格柵連接在一起。

3.4 壩體沉降監(jiān)測

加筋土垃圾擋壩土作為一種土工結(jié)構(gòu)物，最重要的問題是穩(wěn)定和沉降，為掌握壩體在施工期間的變形動態(tài)，確保垃圾擋壩達(dá)到預(yù)期的強(qiáng)度目標(biāo)值，同時滿足使用穩(wěn)定性要求，施工期必須進(jìn)行沉降和穩(wěn)定觀測，一方面保證壩體在施工中的安全和穩(wěn)定，另一方面能正確預(yù)測工后沉降，使工后沉降控制在設(shè)計的允許范圍內(nèi)。

3.4.1 沉降觀測目的

(1)控制填土施工速度。

(2)實(shí)測壩體沉降，為預(yù)測工后沉降提供依據(jù)。

3.4.2 變形監(jiān)測實(shí)施原則

(1)壩體沉降控制要求

碾壓土石壩在填筑過程中，必須控制填土速率。控制標(biāo)準(zhǔn)為:壩體平面沉降速率≤1.0 cm/d，坡腳水平位移速率≤0.5 cm/d。

(2)監(jiān)測斷面設(shè)置原則

①測點(diǎn)的設(shè)置位置不僅要根據(jù)設(shè)計要求，同時還應(yīng)針對施工掌握的地質(zhì)、地形等情況調(diào)整或增設(shè)。

②觀測點(diǎn)需設(shè)置在同一橫斷面上，這樣有利于測點(diǎn)看護(hù)，便于集中觀測，統(tǒng)一觀測頻率，更重要的是便于各觀測項(xiàng)目數(shù)據(jù)的綜合分析。

③壩體填筑面沉降觀測:在壩體填筑面中心及左右兩側(cè)壩坡處設(shè)壩面沉降觀測樁，縱向間距不大于100m，并保證每工點(diǎn)至少有一個觀測斷面。

3.4.3 沉降觀測要求

每次設(shè)置及觀察要有具體負(fù)責(zé)人員到現(xiàn)場安排進(jìn)行;在沉降觀測點(diǎn)附近設(shè)置便于長期觀察的水準(zhǔn)點(diǎn)，并嚴(yán)格控制其水準(zhǔn)高程;有關(guān)觀察的設(shè)備、儀器在每次觀察時要進(jìn)行校核檢查，以確保每次檢查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性;每個觀測點(diǎn)的每次觀察要統(tǒng)一由專人負(fù)責(zé)收集、整理，記錄要準(zhǔn)確、詳細(xì)。

項(xiàng)目部成立專門沉降觀測小組，進(jìn)行觀測設(shè)備的埋設(shè)、測量和保護(hù)工作，小組人員分工明確，責(zé)任到人。

3.4.4 觀測成果的分析與施工指導(dǎo)

沉降觀測資料要當(dāng)天進(jìn)行整理分析，繪制沉降與壩體填高及時間的關(guān)系曲線，指導(dǎo)壩體填筑施工，必要時根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整設(shè)計，判斷分析沉降穩(wěn)定的時間，以達(dá)到有效控制工后沉降的目的。

壩體填筑完成后根據(jù)沉降觀測情況進(jìn)行綜合分析，推算壩基的最終沉降量;當(dāng)填筑完成六個月內(nèi)沉降分析估算壩體工后沉降不能滿足設(shè)計要求時，應(yīng)采取相應(yīng)預(yù)壓等加固措施。

經(jīng)沉降估算分析，壩體工后沉降滿足工后沉降設(shè)計要求時，方可進(jìn)行下一道工序施工。

4 總結(jié)

垃圾填埋場加筋土垃圾擋壩綜合施工技術(shù)能夠減少對垃圾填埋區(qū)庫容的占用，將填埋場有效土地利用率發(fā)揮到最大，極大緩解現(xiàn)代城市垃圾圍城的境況，為城市衛(wèi)生文明建設(shè)提供了實(shí)際保障，具有顯著的社會效益。

［1］ 碾壓式土石壩施工規(guī)范(DL/T5129－2001)［S］.

［2］ 土工合成材料塑料土工格柵(GB/T17698－2008)［S］.

U416.1

C

1008－3383(2015)10－0023－02

2015－01－19

李壽才(1983－)，男，工程師，研究方向:土木工程。