加筋擋土墻在廣西某變電站填方高邊坡中適用性研究

金艷麗 黃小華

摘 要：加筋擋土墻由于其施工速度快、對地基適應能力強、不受征地邊界限制等特點，已被廣泛應用于填方邊坡支護工程中。以某變電站填方高邊坡支護工程為例，在調查地質概況的基礎上，重點介紹了邊坡支護結構方案選型，討論了加筋擋土墻在填方邊坡支護中的注意事項及適用性，并簡單介紹了其結構設計和施工工藝，以期為以后此類邊坡的支護設計提供參考。

關鍵詞：加筋擋土墻;填土邊坡;支護方案

0引言

我國西南多為山地丘陵，地形起伏高差大。很多輸變站工程選址不可避免要高挖低填。特別是在沖溝地段，往往淤泥質軟土分布較厚，加上填方高度大，特別是遇到征地困難或放坡受到地形限制的情況下，經常形成高達十幾米的超規范填方高邊坡。關于超規范高邊坡的治理設計，目前多采用多種支擋結構聯合支護形式，比如常用的樁錨和樁墻聯合支護。近年來，加筋擋土墻由于其施工速度快、對地基變形適應能力強、抗震性能好、經濟和社會效益顯著等特點，已被廣泛應用于邊坡加固、軟基處理與海岸、堤壩的防護等工程[1-5]。

本文以某變電站填方高邊坡支護工程為例，在調查地質概況的基礎上，重點介紹了邊坡支護方案選型，討論了加筋擋土墻在填方邊坡支護中的注意事項及適用性，并簡單介紹了其結構設計和施工工藝，以期為以后此類邊坡的支護設計提供參考。

1地質概況

擬建變電站工程場址屬丘陵地貌，山體渾圓，地面標高在121.50～143.30m之間，相對高差為21.80m，與場地整平標高（138.47m）高差16.97m，自然邊坡坡度為14°～32°。場地無基巖出露，均為第四系覆蓋層。鉆孔揭露的地層主要有：（1）素填土（第①層Qml），稍濕，松散狀，成分主要為粘性土和石英細礫，結構松散軟弱;（2）軟塑含礫粉質粘土（第②層Qel），可塑狀，成分主要由粉質粘土和石英細礫組成。標準貫入試驗實測錘擊數6～7擊。層厚約1.00～5.00m;（3）硬塑含礫粉質粘土（第③層Qel），成分主要由粉質粘土（局部粘粒含量較高，為粘土狀）和石英細礫組成。標準貫入試驗實測錘擊數平均值12.3擊。該層整個場地均有分布，層厚約3.40～15.30m，承載性能好;（4）全、強風化花崗巖（第④⑤層γ53b），全風化黃崗巖硬塑狀，標準貫入試驗實測錘擊數30～48擊，以下是未揭穿的強風化花崗巖。

場地平整后，北側沖溝地段將形成高達17m的填方邊坡。如場地整平后不采取支護措施，則會發邊坡塌滑，需要對該邊坡進行處理。

2 支護方案

2.1 設計條件

本邊坡工程特點明顯，主要有：（1）高填方擋墻設置在山腰上，對邊坡的整體穩定要求較高，坡體有剪出的可能。故填土邊坡的整體穩定性對設計尤為重要;（2）此邊坡擋土墻高度最大17m，屬于超規范高邊坡支護設計。（3）從地層結構示意圖可知，北側填方地段素填土及軟塑狀地層厚度在1m到5m不等，最高填方地段位于沖溝，地面以上填方高度近17米，地面以下的淤泥質軟弱層厚達5米。支護結構埋置深度及持力層承載力和變形驗算均面臨嚴峻的挑戰。這就要求設計充分考慮以上不利因素，對填土邊坡設計進行多種技經方案比選，選擇技術可行經濟合理的支護形式，保證變電站安全運營。

2.2方案確定

場地最大填方高度達17m，征地范圍有限，沒有放坡空間，存在地基承載力不足、沉降大等問題。若采用傳統的重力式剛性漿砌片石擋土墻，由前述可知，基礎軟塑狀土層厚達5m，承載力不足120kPa，不宜作為持力層，應選擇硬塑的粉質黏土作為持力層。否則，墻身尺寸很大，對地基承載力要求高，地基需要進行特別處理。而采用柔性支護結構（如土工格柵加筋擋土墻），坡面可任意坡度設計，不受征地邊界限制，不僅節約用地，且對地基變形能力適應性強，對承載力要求較低，施工便捷又生態環保。經過嚴格的技經比較，最終選用土工格柵加筋擋土墻+基礎換填毛石混凝土+排水系統綜合防治措施，典型支護斷面見圖1。

和其它支護方案相比，該方案優越性如下：（1）加筋擋土墻設計包括內力穩定性和外部穩定性計算。外部穩定性和一般的重力式擋土墻驗算方法類同，包括墻體的抗滑移、抗傾覆、地基承載力及變形驗算等;內力驗算則與土釘墻類似，包括筋帶或格柵的抗拉斷、抗拔出驗算及沿加筋層面的滑出驗算等。其中筋帶或格柵的抗拔出驗算尤為重要，在一定程度上控制了加筋擋土墻結構的整體穩定性。而抗拔穩定性即取決于填料的內摩擦角。本工程場地多為風化花崗巖殘積土，碎屑含量高，且沒有膨脹性，故是加筋填料的理想選擇土料;（2）基礎換填毛石混凝土，在毛石混凝土基礎上再鋪設3層雙向土工格柵，減小了基底壓力，大大提高不均勻沉降協調能力;（3）分級設置馬道和坡體內設置碎石排水盲溝，以及時導出坡體的積水。該工程項目完工正常運行至今10年有余，驗證了所采取的邊坡支護工程的可靠性和有效性。

3 結論與建議

（1）擬建變電站最高填方達17m，屬于超規范填方高邊坡，地基土層性狀軟弱，厚度大，承載力低，不宜用傳統的剛性重力式擋土墻支護。經過技經比選，最終采用土工格柵加筋擋土墻+基礎換填毛石混凝土+排水系統綜合防治措施。該方案具有施工速度快、對地基變形適應能力強、不受征地邊界限制等優點，具有較好的經濟和社會效益。

（2）加筋擋土墻結構的格柵長度需要滿足各項內力驗算，有時最大長度達到墻高H的1.2倍。所以盡管施工工藝便捷快速，但是施工基礎時難免要大面積開挖，這時需要考慮基礎大面積開挖是否會造成臨近構筑物或擋土墻基礎臨空，從而危機其整體穩定性;另外，填料最優含水量及碎石摻量的控制非常重要，關系到整個加筋土工程的穩定性。所以，一定要按照土工格柵相關規范嚴格施工。以確保順利施工及保證變電站安全運營。

參考文獻：

[1]何光春.加筋土工程設計與施工[M].北京：人民交通出版社，2000.

[2]邵珠杰.路肩土工格柵加筋擋墻的設計方法[J].山西建筑，2008，34（15）：91-92.

[3]黃曉波，周立新，楊志夏.土工格柵擋土墻在人工高填地基中的應用[J].施工技術，2005，34（09）：57-59.

[4]金艷麗，黃小華.土工格柵加筋擋土墻在某高填路基中的應用[J].施工技術，2009，38（07）：76-78.

[5]錢建忠.加筋擋土墻在鐵路路基中的應用[J].西部探礦工程， 2001（02）：23-24.

基金項目：國家自然科學基金項目（51569004）。

作者簡介：金艷麗（1978-），女，河南許昌人，博士，高級工程師，主要研究方向：土體力學特性及滑坡災害。

*為通訊作者