曾曉輝

土工格室在挖方邊坡中的應(yīng)用

曾曉輝

介紹了土工格室這種新型土工合成材料的特性,對(duì)其在挖方邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)工程中的兩種應(yīng)用形式——土工格室植草護(hù)坡和錨桿框架梁內(nèi)土工格室固土植草護(hù)坡做了詳細(xì)闡述,通過土工格室的應(yīng)用,解決了巖土邊坡工程中支擋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工如何與邊坡植被護(hù)坡有機(jī)結(jié)合的問題。

土工格室,挖方邊坡防護(hù),植被護(hù)坡

1 概述

巖土邊坡工程的開挖或填筑施工過程中,棄土、粉塵、對(duì)地表植被的破壞、地表和地下水流向的改變、水質(zhì)的污染等都會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成很不利的影響。在環(huán)境保護(hù)要求很嚴(yán)格的今天,在巖土邊坡工程的設(shè)計(jì)和施工中,增加生態(tài)環(huán)境保護(hù)的內(nèi)涵是非常重要的,而支擋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工如何與邊坡植被防護(hù)有機(jī)結(jié)合,正是當(dāng)前支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)面臨的新課題。

土工格室(Geocell)是 20世紀(jì) 80年代國外開發(fā)的一種新型特種土工合成材料,主要是由PE,PP材料經(jīng)過造襪工序形成工程所需的片材,通過專用焊接機(jī)焊接形成的立體格室(見圖 1)。土工格室應(yīng)用時(shí),通過單元間的連接,可組成工程中需要的規(guī)格。目前較先進(jìn)的土工格室連接方法為插件連接,它是將組成塑件焊接在土工格室單元的前后端部或左右端面上,連接時(shí)將未展開的土工格室組件并齊,對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)的連接塑件,插入特制圓銷即可。

土工格室具有材質(zhì)輕,耐磨損,耐老化,耐化學(xué)腐蝕,適用溫度范圍寬,拉伸強(qiáng)度高,剛性、韌性好,抗沖擊力強(qiáng),尺寸相對(duì)穩(wěn)定,運(yùn)輸方便等特點(diǎn),其在施工中連接簡單易行,施工方法簡單,從而簡化了施工工序,提高了施工速度,并可以反復(fù)多次使用。在邊坡工程中采用土工格室,可以大大減少圬工工程量,有利于坡面綠化,從而使得支擋結(jié)構(gòu)與邊坡植被防護(hù)有機(jī)結(jié)合。以下就介紹其在挖方邊坡工程中的一些應(yīng)用。

2 土工格室植草護(hù)坡

土工格室植草護(hù)坡是指在展開并固定在坡面上的土工格室內(nèi)填充種植土,然后在其上掛三維植被網(wǎng),均勻撒(噴)播草種進(jìn)行綠化的一種護(hù)坡技術(shù)。利用土工格室為草坪植物生長提供穩(wěn)定、良好的生存環(huán)境。該方法能使不毛之地的邊坡充分綠化,帶孔的格室還能增加坡面的排水性能,且施工方便,可調(diào)節(jié)性較好。

2.1 適用條件

各地區(qū)均可應(yīng)用,但在干旱、半干旱地區(qū)應(yīng)保證養(yǎng)護(hù)用水的持續(xù)供給。適用于邊坡坡率緩于 1∶1的泥巖、灰?guī)r、砂巖等穩(wěn)定巖質(zhì)挖方邊坡或路堤邊坡,當(dāng)坡率陡于 1∶1時(shí)慎用。

2.2 施工方法

1)按設(shè)計(jì)坡度清理、平整坡面,并人工夯實(shí)坡面。2)采用插件式連接法連接土工格室單元。連接時(shí)將未展開的土工格室組件并齊,對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)的連接塑件,插入特制圓銷,然后展開。連接時(shí),根據(jù)不同坡比的邊坡采用不同單元組合形式。3)在坡面上按設(shè)計(jì)的錨桿位置放樣,采用φ38～φ42鉆桿進(jìn)行鉆孔,孔徑基本可達(dá) 50,按要求進(jìn)行沖孔,在鉆孔內(nèi)灌注 M30砂漿。4)按設(shè)計(jì)要求彎制錨桿,并除銹、涂防銹油漆,懸在坡面外的錨桿(φ22)應(yīng)套內(nèi)徑為 25的聚乙烯或聚丙烯軟塑料管,管內(nèi)所有空間應(yīng)用油脂充填,端部應(yīng)密封。5)鋪設(shè)時(shí),在坡頂先用固定釘或錨桿進(jìn)行固定,按設(shè)計(jì)圖紙要求開展,在坡腳用固定釘或錨桿固定,其間按圖紙要求用錨桿固定。土工格室應(yīng)預(yù)系土工繩,以備與三維網(wǎng)連接綁扎。6)施工邊坡平臺(tái)及第一級(jí)平臺(tái)填土,以固定土工格室于坡面上。7)土工格室固定好后,即可向格室內(nèi)填充種植土、土壤改良劑、肥料等設(shè)計(jì)的填料,充填時(shí)要使用振動(dòng)板使之密實(shí),靠近表面時(shí)用潮濕的粘土回填,并高出格室面 1 cm～2 cm,并保持預(yù)系的土工繩露出坡面。第一段鋪設(shè)完畢后,即可進(jìn)行第二段的鋪設(shè)直至最終完成。土工格室內(nèi)填土要從最上層開始分段進(jìn)行,初期鋪設(shè)時(shí),上端一定要錨固好,可新增附加錨釘,一般為上部至少每隔一個(gè)格室間距布置一個(gè)錨桿或錨釘,等全部鋪設(shè)完成并填充壓實(shí)后,附加錨釘可取掉。8)自上而下鋪掛三維植被網(wǎng),并與土工格室上的土工繩綁扎牢固,貼緊坡面。個(gè)別地段,可增加土釘或固定釘固定。9)采用液壓噴播植草,并覆蓋土工膜,定期澆水養(yǎng)護(hù),直至植草成坪。土工格室植草護(hù)坡坡面示意圖見圖 2。

3 錨桿框架梁內(nèi)設(shè)土工格室固土植草護(hù)坡

鋼筋混凝土框架植草護(hù)坡是指在邊坡上現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架,在框架內(nèi)固定土工格室,并在格室內(nèi)填土,掛三維網(wǎng)噴播植草綠化從而可在較陡的挖方邊坡上培土約 20 cm厚,以達(dá)到護(hù)坡綠化的目的。它同漿砌片石骨架植草護(hù)坡類似,區(qū)別在于鋼筋混凝土對(duì)邊坡的加固作用更強(qiáng)。

3.1 適用條件

一般而言,該方法可適用于各類邊坡,但由于造價(jià)高,僅在那些淺層穩(wěn)定性差且難以綠化的高陡巖坡和貧瘠土坡中采用。該方法利用錨桿框架梁來加固不穩(wěn)定的邊坡坡面,采用土工格室來確?？屯恋姆€(wěn)定及與母巖的牢固結(jié)合,因此適用于高陡邊坡。

3.2 施工方法

整平坡面至設(shè)計(jì)要求并清除坡面危石→澆筑鋼筋混凝土框架→展開土工格室并與錨梁上鋼筋、箍筋綁扎牢固→在格室內(nèi)填土(填土?xí)r應(yīng)防止格室脹肚現(xiàn)象)→在坡面采用人工或機(jī)械噴播營養(yǎng)土 1 cm～2 cm,以覆蓋土工格室及框架→從上而下掛鋪三維植被網(wǎng)并與土工格室上土工繩綁扎牢固→將混有草種、肥料等的混合料用液壓噴播法均勻噴撒在坡面上→覆蓋土工膜并及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)邊坡,直至植草成坪。

表1 塑料土工格室的抗老化等級(jí)

4 土工格室的選用

目前土工格室可分為塑料土工格室和增強(qiáng)土工格室兩種類型,其中塑料土工格室由長條形的塑料片材,通過超聲波焊接等方法連接而成,展開后是蜂窩狀的立體網(wǎng)格。而增強(qiáng)土工格室是在塑料片材中加入低伸長率的鋼絲、玻璃纖維、碳纖維等筋材所組成的復(fù)合片材,通過插件或扣件等形式連接而成,展開后是蜂窩狀的立體網(wǎng)格。兩者均適用于邊坡綠化,但對(duì)于塑料土工格室還應(yīng)滿足一定的抗老化性能,表 1為交通部頒標(biāo)準(zhǔn)(JT/T 516-2004)中對(duì)塑料土工格室的抗老化要求。

5 結(jié)語

今天,全國公路建設(shè)仍在高峰期,所經(jīng)過地區(qū)的地質(zhì)條件千差萬別,對(duì)于挖方邊坡防護(hù),無論是用傳統(tǒng)的漿砌、干砌或水泥混凝土網(wǎng)格都無法阻擋雨水對(duì)其下面土層的破壞性侵蝕,致使公路的維護(hù)費(fèi)用增加。如果使用土工格室護(hù)坡,配植根系發(fā)達(dá)的草種,既可固土護(hù)坡,又可綠化、保護(hù)生態(tài)環(huán)境,完全符合國家注重環(huán)保、建設(shè)綠色通道的要求。即使初期工程造價(jià)比傳統(tǒng)方式略高一些,但其延長公路使用壽命、減少維護(hù)成本以及環(huán)保、生態(tài)等方面的綜合經(jīng)濟(jì)效益卻是顯著的,希望它能在日后的公路工程中得到更為廣泛的應(yīng)用。

[1]李海光.新型支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工程實(shí)例[M].北京：人民交通出版社,2004.

[2]周德培,張俊云.植被護(hù)坡工程技術(shù)[M].北京：人民交通出版社,2003.

[3]鄭穎人,陳祖煜,王恭先,等.邊坡與滑坡工程治理[M].北京：人民交通出版社,2007.

[4]JT/T 513～521-2004,公路工程土工合成材料等九項(xiàng)[S].

On application of geo-grid in excavation of side slopes

ZENG Xiao-hui

The paper introduces the features of the geo-grid,as the new geosynthetics,has the detailed illustrates on the two application forms of its protection design engineeringof excavation of side slopes,that is,the grass protection slope of geo-gird and thegrass protection of geo-grid in anchor-cable frame beam,through application on geo-grid,so as to solve the combination of the design for the supporting structure of the rock side slope projectswith the grass protection of side slopes by applying the geo-grid.

geo-grid,p rotection of excavation side slope,grass protection

TU413.62

A

1009-6825(2011)09-0087-02

2010-11-27

曾曉輝(1978-),男,工程師,中鐵電氣化局西安鐵路建設(shè)有限公司,陜西 咸陽 712000