紅層泥巖生態(tài)加筋土擋墻施工技術(shù)應(yīng)用

羅先福，何蕃民，鄧 安，李 艷

(中冶成都勘察研究總院有限公司,四川 成都 610023)

0 前 言

紅層廣泛分布于西南地區(qū)[1]，紅層以紫紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，其強(qiáng)度低、顆粒易破碎、遇水易軟化、崩解、易風(fēng)化，具有一定的膨脹性和顯著的流變性[2]。近年來，為降低工程投資和適應(yīng)環(huán)保要求，越來越多的建設(shè)項(xiàng)目，直接采用開挖后的紅層泥巖填料回填形成加筋土擋墻[3]，存在著變形大、穩(wěn)定性差等問題[4-5]，存在安全隱患。開展紅層泥巖塊作為填料實(shí)施加筋土擋墻的技術(shù)研究，具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1 工程概況

某項(xiàng)目總用地面積約800畝(1畝≈666.67m2)，位于四川省簡陽市，屬四川盆地剝蝕淺丘地貌，用地范圍呈近東西向梯形，東西向長約700m，南北向?qū)捈s550m。場地地形起伏大，高差393.60～429.50m，高差在35.90m左右，主要地層如圖1所示。采用加筋土擋墻對填方邊坡進(jìn)行加固。

圖1 場地典型地質(zhì)剖面圖

2 紅層泥巖生態(tài)加筋土擋墻方案

2.1 土工格柵與鋼筋網(wǎng)片組合式加筋土擋墻

對于紅層泥巖地層，采用傳統(tǒng)的土工格柵的加筋土擋墻難以滿足邊坡穩(wěn)定性要求，為提高邊坡穩(wěn)定性，采用土工格柵與鋼筋網(wǎng)片組合式加筋土擋墻，具體方案如下。

1)土工格柵每0.5m鋪設(shè)一層，反包長度3.0m；筋帶厚度2mm，寬度23mm，內(nèi)空尺寸110mm×180mm，縱向拉伸強(qiáng)度100kN/m，橫向拉伸強(qiáng)度40kN/m。

2)鋼筋網(wǎng)片每2.0m鋪設(shè)一層，采用φ16mmHRB400鋼筋網(wǎng)，間距500mm×500mm；帶有混凝土面板的分段，鋼筋網(wǎng)片與錨固在混凝土面中的預(yù)埋鋼筋連接。

2.2 生態(tài)加筋土擋墻綠植固坡方案

生態(tài)加筋土擋墻綠植護(hù)坡采用袋裝種植土加草籽的方式，如圖2所示。每層填筑開始，在坡面處堆放裝有袋裝種植土[6]。袋裝土大小為500mm×500mm。綠植選擇應(yīng)考慮采用不同草種或草灌混栽技術(shù)[7]，一年生草本(或越年生)與多年生草本(如黑麥草、香根草、高羊茅、馬尼拉草等)搭配，再混栽一定比例的灌木(如銀合歡)。起初一年生草本迅速生長，固土護(hù)坡、防止沖刷效果明顯。

圖2 坡面綠植方案

3 紅層泥巖生態(tài)加筋土擋墻施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 土石混合填料改良工藝

1)預(yù)先加速紅層泥巖崩解。干濕循環(huán)是軟土崩解破壞的主要原因，在降雨不多的施工季節(jié)，干濕循環(huán)主要依靠晝夜的溫差和濕度差，與人工作用相比自然環(huán)境的干濕循環(huán)在變化強(qiáng)度上低很多倍。因此，對開挖得到的紅層泥巖進(jìn)行人工干濕循環(huán)可大大加快其崩解進(jìn)程[8]。

(1)將開挖出來的紅層泥巖攤開，攤鋪厚度控制300mm以內(nèi)，對粒徑較大的泥巖進(jìn)行再次破碎，控制粒徑在200mm內(nèi)。

(2)對攤鋪的紅層泥巖人工增濕，如果沒有天然降雨則采用人工灑水的方法，灑水量不易過多(15kg/m3)；晾曬8h后，第二次增濕，灑水量與第一次類似；總計進(jìn)行6次“增濕、晾曬”的人工干濕循環(huán)。

(3)將填料運(yùn)往填料區(qū)域進(jìn)行壓實(shí)。填料的最大粒徑控制在100mm以內(nèi)。

2)加入生石灰抑制紅層泥巖后期崩解。紅層泥巖中含有對崩解性影響較大的伊利石、蒙脫土等礦物，這在一定程度上表明紅層泥巖崩解性與膨脹性黏土有一定相似之處，考慮采用傳統(tǒng)土質(zhì)改良方法——離子交換法，對紅層泥巖碎塊石的崩解性改良進(jìn)行試探性研究。由于Ca2+、Mg2+離子的加入可以抑制泥巖土體中微晶碳酸鈣的流失。因此，對于紅層泥巖可采用鈣、鎂鹽作為減弱崩解性的摻入劑。對于尚未完全崩解的紅層泥巖填料，摻入一定量(8%)的石灰[9]使其能在壓實(shí)完成后抑制紅層泥巖的進(jìn)一步崩解，將大量避免發(fā)生沉陷等問題。

3.2 填料的攤鋪壓實(shí)技術(shù)

1)填料采集：利用場地內(nèi)的土石方進(jìn)行改良，進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，確定填料在施工狀態(tài)下的最大干密度和最佳含水量，作為填料壓實(shí)過程中壓實(shí)度控制的標(biāo)準(zhǔn)。

2)填料攤鋪：卸料時機(jī)具與面層距離不應(yīng)小于1.5m，機(jī)具不得在未覆蓋填料的筋材上行駛，并不得擾動下層筋材。機(jī)械攤鋪時，攤鋪機(jī)械距面層不應(yīng)小于1.5m，運(yùn)行方向與筋材垂直，不得在未覆蓋填料的筋材上行駛或停車。距面層1.5m范圍內(nèi)，應(yīng)用人工攤鋪。

3)填料壓實(shí)：分層厚度52cm，虛鋪層厚度控制在60～72cm，回填泥巖碎石粒徑不得超過12cm。采用振動式壓路機(jī)，先輕后重，從筋材中部開始，逐步碾壓至筋材尾部，再碾壓靠近面板部位。靠近墻面1m范圍內(nèi)的填料壓實(shí)用小型機(jī)械由面層后輕壓至線路中心。

4)壓實(shí)的檢查：回填土要達(dá)到設(shè)計壓實(shí)度94%。檢測頻度為每層每段不少于2個測點(diǎn)。

3.3 加筋材料的鋪設(shè)工藝

1)筋材下料：整體土工格柵宜在持力層上設(shè)置52cm砂墊層后，再按要求裁剪出底層加筋格柵。土工格柵下料長度為設(shè)計長度，另加3m的富余用以反包。

2)筋材與面層的連接：將土工格柵的一端反包碎石袋裝反濾體，折回下壓，與本層格柵采用專用鎖扣或連接棒連接。

3)筋材鋪設(shè)：水平方向上土工格柵垂直于墻面，鋪設(shè)在壓實(shí)整平的填料上，不得重疊、卷曲或折曲；垂直墻墻面方向不得搭接，不得與硬質(zhì)棱角填料直接接觸，見圖3。

圖3 土工格柵與鋼筋網(wǎng)片的鋪設(shè)

4)筋材尾部的固定：當(dāng)擋墻沿縱向在平面上形成折線或曲線時，在轉(zhuǎn)角處設(shè)置的加強(qiáng)筋與設(shè)計的筋材不能直接接觸，須在設(shè)計的格柵鋪設(shè)好后，攤鋪大于2cm厚的填料，再在其上鋪設(shè)加強(qiáng)筋。無需張拉，在填料表面順直即可。

3.4 生態(tài)面層施工

生態(tài)加筋土擋墻墻面由52cm厚碎石反濾層和52cm厚生態(tài)綠化層組成，碎石反濾層設(shè)置在面層內(nèi)側(cè)，生態(tài)綠化層在面層外側(cè)。生態(tài)綠化層采用預(yù)埋草籽的種植袋。為提高泥巖土壤肥力，采用種植土與紅層泥巖填料按2∶8配成混合土。

3.5 坡面植物的選取與養(yǎng)護(hù)

坡面綠植后期養(yǎng)護(hù)非常重要，應(yīng)根據(jù)選擇綠植出苗期、幼苗期和速生期不同的生成特點(diǎn)，制定不同的養(yǎng)護(hù)措施。出苗期養(yǎng)護(hù)以效的催芽、使種子出芽早為主，宜保持土壤濕度、防止土壤板結(jié)；幼苗期養(yǎng)護(hù)以培養(yǎng)根系為主，應(yīng)采取澆水或者遮陰等措施，可適當(dāng)追肥；速生期養(yǎng)護(hù)以促進(jìn)苗木生長發(fā)育為主，該時期也是需要水、肥量最多的階段，要加強(qiáng)水、肥管理。

施工過程中發(fā)現(xiàn)坡面綠值存在以下問題，影響坡面景觀：①坡面草本植物成活率參差不齊，坡面綠化植物稀疏不一；②坡面草本植物冬季枯萎，不美觀；③鋼筋骨架外露，不美觀。

針對存在問題，對坡面景觀進(jìn)行提升完善，坡面景觀提升的要點(diǎn)如下：①綠化植物必須具有“四季常青”特點(diǎn)；②綠植“均勻、成活率高，易維護(hù)”，坡面上的植物后期維護(hù)不易，能適應(yīng)較差的生產(chǎn)條件，新增植物要保證高成活率、易維護(hù)，同時也要均勻生長(人工播種方式的植物比泥漿噴播的植物生長更加均勻)；③新增綠化要與原有綠化植物相結(jié)合，新增加的綠色植物與已有坡面植物要自然連接，生長后的植物要能覆蓋鋼筋骨架；④滿足施工條件，斜坡上綠化，河道施工交叉，操作空間小，更適用于人工播種。

最終采用人工坡面種植“常春藤+爬山虎”對加筋土擋墻坡面進(jìn)行景觀綠化提升，效果明顯。生態(tài)加筋土擋墻完工后效果如圖4所示，可以看出，實(shí)現(xiàn)邊坡防護(hù)與環(huán)境美好的雙重功能。

圖4 生態(tài)加筋土擋墻完工后效果

4 結(jié) 語

1)紅層泥巖地區(qū)采用土工格柵與鋼筋網(wǎng)片組合式加筋土擋墻，相比傳統(tǒng)的土工格柵加筋土擋墻，提高了邊坡整體變形，有助于提升邊坡?lián)鯄φw穩(wěn)定性。

2)在填筑前，通過“增濕、晾曬”的人工干濕循環(huán)，并在填筑過程中可摻入一定量(8%)的石灰使其能在壓實(shí)完成后抑制紅層泥巖的進(jìn)一步崩解，將大量減少發(fā)生沉陷等問題。

3)泥巖土石混合體填料分層厚度應(yīng)控制在52cm之內(nèi)，虛鋪層厚度控制在60～72cm，回填泥巖碎石粒徑不得超過12cm，每層填料攤鋪平整后應(yīng)及時采用振動壓路機(jī)碾壓密實(shí)，回填土均要達(dá)到設(shè)計壓實(shí)度94%。

4)生態(tài)加筋土擋墻墻面由52cm厚碎石反濾層和52cm厚生態(tài)綠化層組成。生態(tài)綠化層采用預(yù)埋草籽的種植袋，為提高紅層泥巖土壤肥力，采用地表種植土與紅層泥巖填料按2∶8配比成混合土。后期養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)根據(jù)選擇綠植出苗期、幼苗期和速生期不同的生成特點(diǎn)，制定不同的養(yǎng)護(hù)措施，同時應(yīng)特別重視及時澆水。

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