土工格柵加筋及鋼板樁在庫岸公路中的應用

張翔翔

（中國土木工程集團有限公司，北京 100000）

1 引言

目前，護坡防護的方法大多是利用拋石、石籠等直接對庫岸邊坡進行加固，防止水流侵蝕，但因風吹日曬等作用，邊坡防護效果降低，并在一定程度上影響庫岸邊坡的美觀，因此，完善現代護坡技術具有重要的意義。隨著加筋土新技術的出現和新型土工合成材料的研究與發展，土工格柵加筋技術在軟土地基的工程實踐中得到了廣泛的應用和發展，而鋼板樁具有尺寸規范合理、質量與強度高、施工速度方便快捷等優點，在各類地質條件均可實施，其使用范圍也越來越廣。

2 土工格柵加筋的工程特性

土工格柵是一種具有特殊性質的土工合成材料，具有較高的抗拉強度和較好的柔性，容許一定的變形[1]，與其他土工合成材料相比，土工格柵具有提高結構物穩定性、承載性、摩擦力、剪應力和抗拉性能等能力，具有較強的錨固效果，能夠有效增強抗滑性以及土的整體穩定性。土工格柵加筋是將筋材采用逐層設置的方法鋪設于邊坡中，從而提高土體模量、擴散土體應力、限制土體的側向變形等，進一步提結構物的穩定性[2]。

在實際工程中經過不斷發展和應用，土工格柵加筋現在已廣泛應用于路基加固、邊坡加固、擋墻加固及地下結構等實際工程中。針對庫岸公路工程建設當中利用土工格柵加筋能夠有效防治路堤的不均勻沉降以及邊坡穩定性等問題，進而增強了土體整體穩定以及承載能力。土工格柵加筋具有以下優點。

1）土工格柵加筋具有質量輕、韌性好、抗老化、耐腐蝕和高強度等諸多優點，適合搬運及運輸，提高運輸效率，節約土體資源和工程造價。

2）能夠有效提升庫岸邊坡填土的密實度，增強填土的表面力，防止滑塌和邊坡腐蝕，確保在工作狀態下的穩定性。

3）能夠分隔不同粒徑的兩種石料與路基，有效阻隔污染物。

4）土工格柵擁有良好的彎曲性能，可以生成天然的管道及時排出雨水或將某些液體稀釋并過濾處理，其孔洞結構還能利于植物的種植與生長，使坡面能與自然相融合，更加貼合生態建設。

3 鋼板樁的工程特性

鋼板樁是一種含鎖口、邊緣帶著聯動裝置的冷彎型鋼，側面鎖口可連續性搭接，聯動裝置自由組合進而形成一種連續緊密的擋土、擋水的結構體[3]。鋼板樁作為一種新型建材，廣泛用于庫岸邊坡、深基坑支護、隧道與圍堰等，在工程建設與防護中起著重要的作用，可以分為U 形、Z 形、L 形、S 形、直線形等數10 個規格。

鋼板樁的基本結構有鋼制板樁、兩邊系接頭結構以及在土中或水中構成的墻壁[4]，由于結構比較特殊，具有獨特的優點如下：

1）強度高，自身結構質量輕，形成的連續墻體具有很高的強度，承載能力強，樁體體積小，對周邊土體擾動小；

2）防水性能好，連接處的鎖口緊密，起到自然防滲的效果；

3）施工簡便高效，適應不同情況的土質以及地質災害的預防處理，樁長調節靈活，可按需要組成各種外形，裝卸運輸方便，占用空間小；

4）耐久性好，而且可以多次重復使用，大大降低了成本；

5）環境友好，取土量、混凝土用量等相對較少，可在一定程度上保護土地資源等。

鋼板樁在運到工地之前要做好進場前的清理以及維護等工作，先前使用過的樁基礎在運輸和存放的過程中易變形。因此，在運輸的過程中要盡量避免使其發生彎曲破壞，運輸到現場后要用墊塊墊起樁身，且注意樁與樁之間留下方便吊車施工的空隙。在鋪設前還需與另外一個標準的樁身進行比較來進行檢驗，若發現殘缺與損壞時需進行調整和補救[5]。

4 工程實例

4.1 施工技術

本項目為阿夸依博州埃科特19 km 公路項目，為防止路基的不均勻沉降以及邊坡開裂等影響，采用土工格柵加筋技術進行施工。項目中選擇的是包裹式土工格柵加筋，用于內排鋼板樁樁背回填砂層處理，盡可能地減少樁背回填砂及路面結構層對內排鋼板樁的側向土壓力，加固里程范圍為CH18+090.5～CH18+170.5，總長度80 m，結合工程具體情況制訂土工格柵加筋施工方案。每一層加筋的設計長度為7.6 m，回折反壓寬度不小于2.0 m，回折長度共計2.6 m，上下層土工格柵加筋間距均為0.3 m。筋料的選取應采用蠕變小、強度與剛度高、拉伸變形弱、抗老化性強等，質控抗拉強度不應該小于100 kN/m，最大拉伸應變不應該大于10%，幅寬為不應該小于5 m，永久性蠕變強度不應該低于設計標準的容許抗拉強度等。土工格柵鋪裝以及加筋示意圖如圖1 和圖2 所示。包裹式前部壓載選擇塑料編織袋裝砂夾碎石，其寬度不應該小于1.0 m，加筋最底層處既有內排鋼板樁鉆孔并設置一直徑50 mm PVC 排水管，管內端采用透水土工布包裹，加筋層底面鋪設一層復合土工膜封閉，寬度為5.0 m。

圖1 土工格柵鋪裝示意圖

圖2 土工格柵加筋大樣圖

在本文所研究的項目中，南北走向的19 km 公路CH17+900～CH18+300（4#橋頭）段左側是既有公路，公路臨河而建。該段道路路基左側比鄰河道，河道與海相連，受其影響有潮汐規律，并于公路上述里程段內有一90°回轉，水流由東西流向轉為北南流向后平行、比鄰右側的既有公路，由于河流的潮汐及河道轉向產生的回流共同作用于既有路基，造成路基基體被嚴重沖刷、侵蝕，美孚石油公司位于發生沖刷的位置附近。為防路基實體被沖垮、塌毀，美孚石油公司早期先后在道路左側順線路方向內外打入兩排鋼板樁，鋼板樁截面尺寸如圖3 所示，兩排樁之間進行了砂回填，對既有公路路基進行了防護。

圖3 既有鋼板樁截面尺寸

內排鋼板樁樁頂帽梁采用C40 鋼筋混凝土現場澆筑，帽梁尺寸0.8 m×1.0 m，鋼板樁樁頂插入帽梁內400～600 mm，既有鋼板樁樁頂高程不能滿足設計要求時，采用外排切割下來的鋼板樁進行焊接接長或切割處理，樁頂帽梁內側設置鋼筋混凝土蓋板溝。溝頂與帽梁頂平齊，帽梁頂設置φ50 mm 鋼管扶手欄桿。由于樁間橫向沒有水平方向的拉錨，受樁間填砂的側壓力作用目前外側鋼板墻已倒、斜，內側鋼板墻依然保持完好，并發揮著主要的防護作用。

4.2 施工注意事項

在各層土工格柵加筋以及鋼板樁的設置時，有以下注意事項。

1）土工格柵加筋鋪設之前，應先開挖樁背既有填砂層至設計標高位置并碾壓密實，然后先設置一層復合土工膜。設置土工格柵加筋的時候應該將其展平、伸直，縱肋方向垂直于鋼板樁軸線方向，且自鋼板樁樁背開始向后逐漸升高使得筋帶的后端比前端高約0.1 m。填土之前使拉筋產生一定的伸長量，用騎馬釘釘入土體內部固定，騎馬釘間距不大于1.0 m，呈正方形布設。

2）在填料攤鋪的過程中，卸料機具和鋼板樁二者間距應該大于或等于1.0 m。碾壓的正確順序應該首先是拉筋的中部，其次是尾部，最后才是前部。卸料機具不能在還未來得及鋪設填料的筋帶上運行，不允許機具對土工格柵等進行直接碾壓，也不允許沿著拉筋的受力方向進行推工。當施工機械在拉筋上運行或是對填土進行碾壓的過程中，筋材上的填土厚度不應該小于0.2 m，對于較重的碾壓機械在距離塑料編織袋裝砂夾碎石壓載體的大于或等于1.0 m 時，在1.0 m 這個范圍內應該用小型的機械壓實或者是人工夯實以達到設計所要求的密實度。

3）在樁背的回填料處，袋裝砂夾碎石外應選擇砂性土或者是中粗砂，橫斷面的設計水位標高以下應選擇滲水土，不允許含有粒徑大于10 cm 以及帶有尖銳棱角的碎塊石等，從而保證土工格柵加筋具有足夠的抵抗變形的能力。填料時應該嚴格按照分層來進行壓實，每次壓實的厚度不應該超過0.3 m，可以利用振動式壓路機或者是其他類型的重型碾壓機進行充分碾壓，以達到路基規范所要求的壓實密度。

4.3 工程質量控制措施

在庫岸公路施工過程中，有必要根據項目的具體情況采用與之相適應的護坡方法，應該加強質量的控制與管理工作，有效提高工程的整體質量。同時，應該加強施工、管理人員的技術培訓等措施，樹立起良好的質量意識與安全意識，注意施工不當可能會引起的問題并及時采取補救措施，通過不同的質量控制策略以及支護方式保證庫岸邊坡工程的順利建設。

5 結語

本文以實際工程為依托，探討了土工格柵加筋和鋼板樁等支護方式的應用，在合理解決邊坡支護問題的同時，綜合了傳統方式的特點，減少了占地，地基承載力也得到有效保證，完工后的庫岸邊坡結構穩定、經濟環保、節約資源。本文護坡方式的研究對于指導加筋邊坡的理論分析和設計以及鋼板樁的廣泛應用具一定的指導意義，同時，本項目研究成果也能推廣至鐵路、礦業等其他工程領域，豐富護坡方式的設計理論實踐，為其他類似工程的綜合整治提供參考和借鑒。