黃土溝壑區(qū)的高填方加筋陡坡設(shè)計與施工

張慧 陳曦

(山西華晉巖土工程勘察有限公司，山西太原 030021)

隨著我國工用民用建設(shè)速度的加快，區(qū)域地質(zhì)條件好的平坦場地建設(shè)基本完成，將逐漸向以山區(qū)為代表的區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜的場地擴(kuò)展延伸，越來越多的涉及深挖深等巖土工程，特別是邊坡工程，人們還希望其的治理與環(huán)境保護(hù)、美化環(huán)境相互結(jié)合。

1 加筋陡坡的穩(wěn)定機(jī)理

高填方加筋陡坡施工結(jié)合自然地形地貌，有利于生態(tài)植被的恢復(fù)建設(shè)。加筋帶的存在保持了回填土方區(qū)域的穩(wěn)定，滑裂面出現(xiàn)在加筋帶末端附近而不會穿越加筋帶中部，在一定程度上起到了將滑裂面向后向下推移的作用，相對于其他高填土邊坡的支護(hù)體系來說，大大增加了回填土邊坡的穩(wěn)定性，更符合自然規(guī)律。

邊坡規(guī)范規(guī)定加筋土穩(wěn)定計算按瑞典條分法核算:

其中，ks為安全系數(shù);Wi為第i土條重量;θi為第i土條底弧的仰角;Δli為第i土條底弧長;yi為第i層加筋材料至滑弧圓心的距離;Tai為第i層筋材的抗拉強(qiáng)度;R為最危險滑動圓弧的半徑;φ，c分別為邊坡填土的內(nèi)摩擦角和粘聚力;n，m分別為土條數(shù)和加筋層數(shù)。

2 設(shè)計方法

1)加筋力的計算。

滿足陡坡穩(wěn)定需要，總加筋力Ts的計算:

其中，Ts為作用于單位坡長需要的總加筋力;Ksr為規(guī)范規(guī)定的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù);Ksu為加筋前陡坡的穩(wěn)定安全系數(shù);M0為對應(yīng)Fsu的滑動圓心的滑動力矩之和;D為加筋力Ts的力臂。

2)加筋層數(shù)的確定。

其中，Ta為筋材的允許拉力。

姥爺出生于1946年，在晉東南的一個小村莊里。在農(nóng)村，幾乎每家每戶都留有一些古時候的銅錢，所以孩子們經(jīng)常玩一種“跌面兒”的游戲。姥爺也常常拿三枚銅錢出去和小伙伴玩。按規(guī)矩，孩子們將三枚銅錢面朝上置于掌心，拋到地上。誰的三枚幣全為面朝上，誰就是贏家；反之，誰的三枚幣全是背朝上，誰就輸了；若兩人都是兩背一面或兩面一背，則是平局。在那個物質(zhì)極具匱乏的年代，能拿上銅錢和朋友玩一個這樣簡單的游戲，也意味著巨大的樂趣。

圖1 加筋陡坡施工工藝流程圖

3)土體加筋后準(zhǔn)粘聚力的計算。

對于無粘性土填料可根據(jù)加筋土的準(zhǔn)粘性理論求出加筋層數(shù)，將加筋后的土體強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，然后采用傳統(tǒng)圓弧滑動法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定計算，土體加筋后內(nèi)摩擦角與加筋前基本相同。

其中，ck為土體加筋后的準(zhǔn)粘聚力;αF為加筋土破壞時加筋單位寬度的拉力;φp=tan2(45°+φ/2)，φ為無粘性土料的摩擦角;ΔH為加筋的間距。

3 施工工藝流程及操作要點

1)施工工藝流程見圖1。

2)操作要點。

a.準(zhǔn)備工作。

場地清理、整平，施工材料進(jìn)場，設(shè)置施工用定位樁，水平測量、測量中線樁和加筋土陡坡基底標(biāo)高，并設(shè)置施工水準(zhǔn)點。核對加筋土邊坡斷面，復(fù)核橫斷面是否滿足筋帶鋪設(shè)寬度要求，裝填胞腔袋可采用土工編織袋并鎖口。

基槽開挖，開挖前應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)測量定位并標(biāo)出開挖線，基底應(yīng)按設(shè)計文件開挖到設(shè)計標(biāo)高。

地基處理，基槽底為一般土，且滿足承載力和穩(wěn)定時，僅進(jìn)行整平夯實。

c.排水防水工程。

根據(jù)工程所在地氣候情況在加筋體基礎(chǔ)及加筋體中設(shè)置排水設(shè)施，排水孔或盲溝，并使排水設(shè)施暢通。

d.加筋材料鋪設(shè)。

加筋材料的選擇與抽檢，材料色澤均勻，沒有開裂損傷，薄厚一致，斷面一致。加筋材料下料，加筋材料的下料長度不小于設(shè)計的長度，并且應(yīng)預(yù)留出回折所需的1.5 m和0.6 m的胞腔袋反包長度。

加筋材料鋪設(shè)，鋪設(shè)時底面應(yīng)平整，密實，加筋帶應(yīng)平鋪、拉直，不得重疊、卷曲、扭結(jié)，垂直于坡面，呈扇形輻射狀鋪設(shè)。邊鋪邊用填料固定其鋪設(shè)位置，先用填料在加筋材料的中后部壓制加筋材料，填料的多少和疏密以足以固定加筋材料的位置為宜，再逐根檢查，拉直拉緊。

e.填料采集、攤鋪、壓實。

填料采集:確定填料采集場，按GBJ 123土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的擊實方法確定填料在施工狀態(tài)下的最大干密度和最佳含水量，作為填料壓實過程中壓實度控制的標(biāo)準(zhǔn)。

填料攤鋪碾壓，填料要分層回填和分層碾壓。卸料時機(jī)具與坡面距離不應(yīng)小于1.5 m，機(jī)具不得在未覆蓋填料的筋帶上行駛，并不得擾動下層筋帶。推土機(jī)攤鋪填料，加筋材料上的填料覆蓋厚度不小于200 mm。填料鋪設(shè)從中心向外側(cè)，對稱進(jìn)行，平面上使其呈中凸形，使筋材一直受拉，填鋪厚度按設(shè)計要求，不能過高，防止局部下陷。填料攤鋪平整后，用振動式壓路機(jī)低頻慢速進(jìn)行碾壓，運(yùn)行方向與筋帶垂直，下一次碾壓的輪跡應(yīng)與上一次碾壓輪跡重疊輪跡的1/3。距坡面1.5 m范圍內(nèi)用人工攤鋪，攤鋪厚度均勻一致，表面平整，用蛙式夯或平板夯等輕型機(jī)械壓實，避免對坡面的擾動。

f.扦插種草。

根據(jù)工程所在地氣候情況及加筋陡坡坡度，在陡坡坡面扦插種植沙棘、陡坡平臺種植爬山虎等，其生長特性:耐緊實和干旱土壤，根系深廣，根須發(fā)達(dá)，一年多次發(fā)枝，生長快，蔓延甚速，喜蔭、耐寒耐熱，對二氧化硫、氯氣等污染有一定的忍耐力，適合空氣污染嚴(yán)重的工礦區(qū)栽培。

4 工程實例的經(jīng)濟(jì)性分析

山西同德鋁業(yè)氧化鋁項目位于保德縣郊區(qū)，廠區(qū)擬建選址于山頂，擬建場地東高西低為典型黃土梁地貌，回填邊坡治理區(qū)域1號邊坡最大垂直高差約42 m，溝壑回填斷面長約141.4 m。結(jié)合自然地形特點、業(yè)主征地線以及廠區(qū)設(shè)備布置等綜合環(huán)境，設(shè)計1號邊坡高填方區(qū)域采用加筋陡坡，總體采用錯臺臺階加筋放坡，構(gòu)建排水網(wǎng)和變形監(jiān)測網(wǎng)綜合治理。針對工程實例，將加筋陡坡與傳統(tǒng)擋墻處理高填方邊坡，從安全、施工、成本三個方面分別分析，對比如表1所示。

表1 經(jīng)濟(jì)性分析對比表

5 結(jié)語

總結(jié)了黃土溝壑高填方回填采用加筋陡坡處理的設(shè)計方法以及施工工藝，實踐顯示加筋陡坡處理回填邊坡不論是經(jīng)濟(jì)性還是安全性均優(yōu)于相同條件下的傳統(tǒng)擋墻處理回填邊坡。如果工程規(guī)模較大，采用加筋陡坡后工程造價可降低20%～40%，經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益明顯。

［1］GB 50330-2002，建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］喬麗平，王 釗.加筋土擋墻和陡坡的研究現(xiàn)狀［J］.三峽大學(xué)學(xué)報，2004(26):318-320.

［3］李小破.加筋土擋墻與錨索抗滑樁在高填方邊坡中的聯(lián)合應(yīng)用［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2013(2):192.

［4］李曉俊，黃仙枝，白曉紅.加筋土技術(shù)的理論研究與工程應(yīng)用［J］.科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2004(14):145-147.