土工格柵在填土邊坡中的應(yīng)用研究

馮棟棟

(深圳市工勘巖土集團(tuán)有限公司, 廣東 深圳 518063)

1 工程概況

擬建場(chǎng)地位于深圳市布吉水徑片區(qū)，該邊坡位于本項(xiàng)目A地塊和D地塊之間，現(xiàn)狀地面標(biāo)高約為52.0m，邊坡頂規(guī)劃為綠地，規(guī)劃標(biāo)高為62.0m，邊坡高度為10.0m，該段邊坡長度約65.0m。

邊坡支護(hù)方案需考慮的因素[1]：

(1)該邊坡支護(hù)按永久性邊坡進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(2)邊坡安全等級(jí)定為二級(jí)。

(3)邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)上安全可靠，造價(jià)經(jīng)濟(jì)合理，施工工藝簡單方便，保證該邊坡整體穩(wěn)定。

圖1 擬建填土邊坡平面位置圖

2 場(chǎng)地工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

(1)場(chǎng)地地形與地貌

擬建場(chǎng)地原始地貌單元為殘丘及山前沖溝地貌，原始地貌高低不平，現(xiàn)經(jīng)過挖高填低后，場(chǎng)地較平緩?？辈炱陂g鉆孔高程介于51.74-52.09m，平均地面高程為52.0m。

(2)地層巖性

根據(jù)本工程勘察報(bào)告，場(chǎng)地內(nèi)地層由上到下巖土層分布情況及巖性特征自上而下見表1。

表1 場(chǎng)地內(nèi)地層條件

(3)水文地質(zhì)條件

場(chǎng)地地下水類型為第四系孔隙潛水和基巖裂隙水?？紫稘撍饕x存于賦存于人工填土層、粉質(zhì)黏土、礫質(zhì)黏性土層，均為弱透水性地層。基巖裂隙水：主要賦存于全、強(qiáng)、中風(fēng)化粗?；◢弾r節(jié)理、裂隙內(nèi)。水位埋深介于2.00-6.40m。

3 邊坡支護(hù)方案的選擇

根據(jù)該邊坡特點(diǎn)，擬定采用3種方案分別從安全性、經(jīng)濟(jì)性、施工方便性、美觀性方面進(jìn)行比選[1]，方案比選表見表2。

表2 邊坡支護(hù)方案比選表

經(jīng)比選后，建設(shè)單位確定該填土邊坡采用土工格柵+分層碾壓填筑方案,如圖2所示。該方案較分層碾壓填筑方案具有占用坡頂空間少(少占用坡頂6m空間)，且具有安全性較高、費(fèi)用較低、施工方便性較好，坡面植草綠化后效果美觀的優(yōu)點(diǎn)。

圖2 土工格柵+分層碾壓方案剖面圖

4 計(jì)算分析

計(jì)算參數(shù)如下：

重度：19kN/m3，粘聚力：15kPa，摩擦角：15°，粘結(jié)強(qiáng)度：20kPa。坡頂荷載要求：距離邊坡頂邊線2m范圍內(nèi)禁止堆載，2m外荷載按20kPa考慮(建設(shè)單位要求)。

4.1 計(jì)算原理

計(jì)算方法采用瑞典條分法，該法假定滑動(dòng)面是一個(gè)圓弧面，是條分法中典型計(jì)算方法。計(jì)算軟件采用理正巖土軟件邊坡計(jì)算模塊進(jìn)行計(jì)算[1]。最不利滑動(dòng)面和圓心通過該計(jì)算軟件自動(dòng)搜索產(chǎn)生。計(jì)算原理如圖3、圖4所示。

圖3 瑞典條分法計(jì)算原理示意圖圖4 條塊受力分析圖

取條塊 i 進(jìn)行分析，由于不考慮條塊間的作用力，其安全系數(shù)計(jì)算公式為：

式中：MR—總抗滑力(kN);MT—總下滑力(kN);ci—第i滑塊土體粘聚力(kPa)；Li—第i滑塊滑面長度(m);Wi—第i滑塊土體重量(kN);ai—第i滑塊滑面傾角(°);Ni—第i滑塊滑面所受正向壓力(kN)

4.2 不加土工格柵工況

滑動(dòng)圓心坐標(biāo)為 (-4.0,15.0)；滑動(dòng)半徑為 15.524m；總的下滑力MT= 537.850kN；總的抗滑力MR= 395.388kN。計(jì)算簡圖如圖5，計(jì)算表如表3所示。

表3 不加土工格柵條分法計(jì)算結(jié)果表

圖5 不加土工格柵最不利滑動(dòng)面

4.3 采用土工格柵工況

滑動(dòng)圓心坐標(biāo)為 (0.0,16.0)；滑動(dòng)半徑為16.0m；總的下滑力MT= 623.459kN；土體部分抗滑力MR土= 537.373kN；筋帶在滑弧切向產(chǎn)生的抗滑力MR筋帶= 871.225kN。計(jì)算簡圖如圖6，計(jì)算表如表4、表5。

表4 加土工格柵后條分法計(jì)算結(jié)果表A

表5 加土工格柵后條分法計(jì)算結(jié)果表B

圖6 采用土工格柵后最不利滑動(dòng)面

5 施工技術(shù)要點(diǎn)

工程材料要求見表6所列。

表6 工程材料要求[2]

土工格柵施工要點(diǎn)如表7所列。

表7 主要施工要點(diǎn)[3-4]

山坡與加筋土坡交接面處施工大樣如圖7，土工格柵卷邊施工大樣如圖 8，U型釘大樣如圖9。

圖7 山坡與加筋土坡交接面處大樣圖

圖8 土工格柵卷邊做法大樣圖圖9 U型釘大樣圖

6 結(jié) 論

土工格柵具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、施工簡易等優(yōu)點(diǎn)，為巖土工程提供了一種較為理想的材料，廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)領(lǐng)域[5]。本文以深圳某填土邊坡為例，利用土工格柵結(jié)合填土碾壓進(jìn)行邊坡支護(hù)，該方案缺點(diǎn)是填土?xí)r必須采用一定坡率放坡，會(huì)占用坡頂一定的用地面積，但該方案具有施工速度快、質(zhì)量可控、經(jīng)濟(jì)性好且有利于結(jié)合采用三維植被網(wǎng)對(duì)邊坡的綠化，形成綠化生態(tài)邊坡的優(yōu)點(diǎn)。