土工格柵加筋壩施工技術

薛 軍

(太原市第一建筑工程集團有限公司，山西太原 030001)

隨著科技創新、新技術、新材料的推廣應用，塑料土工格柵在公路護坡，江河護堤、堤防工程中得到了應用，其主要結構形式有土工格柵石籠、軟基加固等。作為筑壩加筋材料，國內僅有遼寧西豐、開源兩處土工格柵加筋垃圾壩，運行3年時間。太原市侯村生活垃圾衛生填埋場二期工程，借鑒上述兩處工程施工經驗，采用土工格柵加筋垃圾壩結構形式，由華北市政工程設計院設計。

1 工程概況

1.1 建設規模

太原市侯村生活垃圾衛生填埋場二期工程是太原市政府重點工程，擔負著全太原市生活垃圾的科學填埋處理，每日處理生活垃圾3 800 t～4 000 t。設計庫容1 400萬m3，使用年限14年。垃圾壩為土工格柵加筋土垃圾壩，壩底高程890.00 m，壩頂高程916.30 m，壩高18.30 m，壩頂寬度6.0 m，壩頂設有 30 cm 厚 C25素混凝土，并向外側設2%橫向排水。壩底寬30.0 m，上下游面在高程908.00 m 處設中間平臺，寬3.0 m，壩體坡面坡度為1∶0.5，上游坡面面層設防滲層，下游坡面植草護坡。

垃圾壩斷面見圖1。

圖1 垃圾壩中間平臺做法

1.2 結構形式

垃圾壩為永久結構，使用壽命100年。加筋材料選用單向拉伸高密度聚乙烯土工格柵，填筑材料使用當地砂礫料，每填筑壩體50 cm厚，鋪設一層土工格柵，其中1層～12層為TGDG160型、13層 ～23層為 TGDG120型、24層 ～28層為 TGDG90型、29層～36層為TGDG60型。大壩上下游坡面土體固定采用300 g/m2土工布袋壓擋，端部土工格柵反包，反包長度4.0 m，并用錨釘固定。

2 加筋壩基本原理與技術要求

2.1 基本原理

通過上下兩層格柵與壩體土石料產生摩擦力，抵抗壩體滑移面的剪力破壞，減少壩坡坡度;上下游壩坡面通過袋裝土與格柵反包，保護每層土石料整體性能及上下游坡面穩定。

2.2 材料使用要求

1)填筑料。

采用場區開挖的河床圓礫料作為筑壩材料，垃圾壩設計要求填料性質如下:粗顆粒應占50%以上，最大粒徑不大于150 mm，綜合摩擦角:不小于35°，干容重不小于18.5 kN/m3，加筋體填料壓實系數不小于96%。

2)加筋材料。

土工格柵設計要求使用壽命不小于120年，技術指標滿足GB/T 17689-2008土工合成材料塑料土工格柵的要求，格柵型號選用TGDG型單向拉伸高密度聚乙烯土工格柵，中線距離為240 mm，原材料必須為高密度聚乙烯(原生顆粒料)，嚴禁使用含有再生料、回收料或其他摻合料的材料，以保證長期設計強度;炭黑含量2%～3%，具有優良抗紫外線破壞能力。主要技術指標要求如下:

TGDG160型:拉伸強度不應小于160 kN/m，2%伸長率時的拉伸強度不應小于47.0 kN/m，5%伸長率時的拉伸強度不應小于93.0 kN/m。

TGDG120型:拉伸強度不應小于120 kN/m，2%伸長率時的拉伸強度不應小于33.0 kN/m，5%伸長率時的拉伸強度不應小于65.0 kN/m。

TGDG90型:拉伸強度不小于90 kN/m，2%伸長率時的拉伸強度不小于24.0 kN/m，5%伸長率時的拉伸強度不小于46.3 kN/m。

TGDG60型:拉伸強度不小于60 kN/m，2%伸長率時的拉伸強度不小于15.0 kN/m，5%伸長率時的拉伸強度不小于28.7 kN/m。

3)土工布袋。

采用300 g/m2無紡針刺短絲土工布縫制，上游面內裝砂礫料，下游面內裝根植土。

3 施工工藝流程

清表→地基開挖→地基承載力試驗→地基處理→檢測、清理下基層→人工鋪設土工格柵→攤鋪上層回填料→碾壓→檢測→土工格柵反包→鋪設下一層土工格柵。

4 施工方法及施工技術要點

4.1 壩肩岸坡及基礎開挖、地基處理

壩肩岸坡及基礎開挖前，清除表層耕植土及淤泥質土，壩肩岸坡開挖采用由上至下大開挖方式，壩肩岸坡預留30 cm厚人工削坡，需待大壩填筑隨填隨削坡處理。壩基開挖到設計標高898.00 m后，組織勘察、設計、監理、業主、施工驗槽，地基部分為松軟淤泥質土層，經設計提處理方案，對地基松軟淤泥質部分進行換填級配碎石，處理后地基承載力滿足設計要求大于250 kPa。

4.2 格柵鋪設

1)格柵存放:土工格柵應水平放置，堆放層數不得大于3層，在地面可能積水的情況下采取隔水措施。并使用防水、抗紫外線布覆蓋。

2)格柵下料:下料長度=每層填筑設計寬度+2×4(反包長度)+2×0.5。

3)格柵鋪設:土工格柵鋪設垂直于壩軸線，在壩基范圍內滿鋪不留空隙，橫向采用連接棒連接，連接棒位置應避開距坡面4.0 m范圍內，相鄰兩幅應錯開，相鄰兩幅土工格柵采用搭接，搭接方向順填土方向一幅壓一幅，搭接長度為兩根細肋寬度，采用塑料扎帶連接，并用“U”形釘固定，“U”形釘間距2 m，在鋪土過程中要注意保護土工格柵，避免被損壞、推起或移位。

4)格柵反包:坡面端部采用格柵反包，反包長度4.0 m，反包部分格柵應緊貼土工布袋，并用“U”形釘固定。

4.3 土工布袋施工

坡面袋裝土:土工袋掛線繩排放，排放緊密，三層交錯安放，厚度50 cm，為保證坡面部分土方回填質量，碼一層土工袋，土工布袋1.0 m范圍內土方用沖擊夯回填壓實，壓實度控制在93%。

4.4 土石料填土碾壓

1)裝載車傾倒回填。

根據現場碾壓試驗的結果，進場土石料的含水量控制在9%～12%之間，每天派專人對土料場回填料進行含水量測試，保證上壩料含水量符合要求。為了避免運輸車輛對土工格柵造成破壞，采用進占法的方式進行土料填筑，卸土時先沿壩軸線堆土，再向兩側推土，保證土工格柵不扭曲。

2)機械攤鋪、碾壓。

采用裝載機攤土，平地機平整，施工人員配合進行厚度、平整度檢查，平整度按30 cm～35 cm控制，平整度控制在3 cm內，另外對超徑土石塊及草根雜物由專人進行清理，平地機整平后，壓路機靜壓1遍，振動碾壓4遍，碾壓采用進退錯距法，每次搭接寬度為36 cm(即1/5碾寬)，行走速度控制在2 km/h之內。土料碾壓完成后立即取樣試驗，試驗合格后方可鋪填新料。壓實土料層不應出現漏壓層、虛壓層、剪切破壞等不良現象，否則進行返工。雨季施工應采取防雨措施，下雨前回填料應壓實，雨后立即將面層的積水人工排除。

5 下游坡面護坡綠化

垃圾壩上游為防滲膜覆蓋，下游坡面采用噴播植生邊坡防護，噴播基材采用泥炭土和木纖維混合使用，基材厚度7 cm～20 cm，將塑料土工格柵進行覆蓋保護，防止老化。噴播種子以草灌結合，灌木為主，適合在斜坡上生長的根系發達、生長快、抗旱、耐寒、耐貧瘠、抗逆性強的先鋒草種和目標樹種的種子進行混播，以達到四季長青的景觀效果。

6 質量控制措施

1)項目部現場配備質量員、試驗員，取樣員在監理部見證取樣，送到指定的檢測單位進行原材料試驗及工地試驗室進行壓實度檢測，保證所有進場材料、工序質量達到設計要求及驗收規范。

2)碾壓試驗。垃圾壩填筑前為了核實填筑材料設計標準的合理性，檢查壓實機械能否滿足施工要求，選定合理的鋪土厚度和壓實遍數等碾壓參數，為施工提供依據，選擇具有代表性的回填料，按照土石壩施工規范要求進行碾壓試驗。

a.試驗場地布置:試驗場地選擇場地平整，地基堅實的分區土堤作為基層，然后在其上鋪土礫進行碾壓試驗，面積360 m2，具體見圖2。

圖2 碾壓實驗平面布置圖

b.碾壓機械:ZL50B裝載機;壓路機:XS222J-1型(22 t平碾，振動輪寬度2 130 mm、振動頻率28 Hz/33 Hz、靜線荷載516 N/cm、激振力374 kN/290 kN、行駛速度2 km/h);P200平地機。

c.碾壓試驗:將試驗場地分為四個實驗組，每個試驗組面積為4 m×8 m，按照不同的鋪土厚度、含水量、壓實遍數進行碾壓，每區壓實后用灌水法每10 m2取樣一組進行試驗，結果見表1。

表1 各試驗小區試驗結果表

3)土工格柵杜絕一切施工車輛和施工機械行駛或停放在已鋪好的土工格柵上，施工隨時檢查土工格柵質量，發現有折損、撕裂等損壞時，進行修補更換。

4)填筑料不應有超徑卵石和卵石集中現象，對于粒徑15 cm以上石料及時清理。對于薄弱部位如壩體與壩肩結合處2 m范圍內平行岸坡方向碾壓;壩坡土工布袋1.0 m范圍內，用沖擊夯壓實，保證回填質量。

5)嚴格控制填筑料的含水量，應控制在9%～12%之間。土石料場必須設立專人負責土石料的控制，經常檢查土質、含水量等情況，若含水量很低時提前加水進行浸水，若偏低可在壩面灑水以提高含水量。對含水量超過最優含水量的土石料，進行翻曬或與含水量低的土石料攪拌均勻，含水量不合適的土石料嚴格禁止上壩，派專人負責。

a.對含水量大小、鋪土厚度、礫石粒徑、壓實度在壩面分別進行檢查與檢測，對壩面出現的超粒徑礫石、橡皮泥等挖掉換填。

b.試驗檢測:工地建立專門土工試驗室，專人負責質量檢查、檢測，每層碾壓完成后，每500 m2取樣一組，保證試驗數據的準確性、科學性、真實性。

7 工程體會

土工格柵加筋壩設計斷面小，結構緊湊，與通常土石壩相比，具有以下優點:

1)減少壩基，減少占地面積，增加填埋庫容。2)減少土石方回填量，縮短工期。

盡管土工格柵垃圾壩比一般土石壩造價較高，但在土地緊缺 的城郊區，仍具有一定的推廣價值和社會意義。