土工格室在挖方边坡中的应用

曾晓辉

土工格室在挖方边坡中的应用

曾晓辉

介绍了土工格室这种新型土工合成材料的特性,对其在挖方边坡防护设计工程中的两种应用形式——土工格室植草护坡和锚杆框架梁内土工格室固土植草护坡做了详细阐述,通过土工格室的应用,解决了岩土边坡工程中支挡结构的设计与施工如何与边坡植被护坡有机结合的问题。

土工格室,挖方边坡防护,植被护坡

1 概述

岩土边坡工程的开挖或填筑施工过程中,弃土、粉尘、对地表植被的破坏、地表和地下水流向的改变、水质的污染等都会对当地的生态环境造成很不利的影响。在环境保护要求很严格的今天,在岩土边坡工程的设计和施工中,增加生态环境保护的内涵是非常重要的,而支挡结构的设计和施工如何与边坡植被防护有机结合,正是当前支挡结构设计面临的新课题。

土工格室(Geocell)是 20世纪 80年代国外开发的一种新型特种土工合成材料,主要是由PE,PP材料经过造袜工序形成工程所需的片材,通过专用焊接机焊接形成的立体格室(见图 1)。土工格室应用时,通过单元间的连接,可组成工程中需要的规格。目前较先进的土工格室连接方法为插件连接,它是将组成塑件焊接在土工格室单元的前后端部或左右端面上,连接时将未展开的土工格室组件并齐,对准相应的连接塑件,插入特制圆销即可。

土工格室具有材质轻,耐磨损,耐老化,耐化学腐蚀,适用温度范围宽,拉伸强度高,刚性、韧性好,抗冲击力强,尺寸相对稳定,运输方便等特点,其在施工中连接简单易行,施工方法简单,从而简化了施工工序,提高了施工速度,并可以反复多次使用。在边坡工程中采用土工格室,可以大大减少圬工工程量,有利于坡面绿化,从而使得支挡结构与边坡植被防护有机结合。以下就介绍其在挖方边坡工程中的一些应用。

2 土工格室植草护坡

土工格室植草护坡是指在展开并固定在坡面上的土工格室内填充种植土,然后在其上挂三维植被网,均匀撒(喷)播草种进行绿化的一种护坡技术。利用土工格室为草坪植物生长提供稳定、良好的生存环境。该方法能使不毛之地的边坡充分绿化,带孔的格室还能增加坡面的排水性能,且施工方便,可调节性较好。

2.1 适用条件

各地区均可应用,但在干旱、半干旱地区应保证养护用水的持续供给。适用于边坡坡率缓于 1∶1的泥岩、灰岩、砂岩等稳定岩质挖方边坡或路堤边坡,当坡率陡于 1∶1时慎用。

2.2 施工方法

1)按设计坡度清理、平整坡面,并人工夯实坡面。2)采用插件式连接法连接土工格室单元。连接时将未展开的土工格室组件并齐,对准相应的连接塑件,插入特制圆销,然后展开。连接时,根据不同坡比的边坡采用不同单元组合形式。3)在坡面上按设计的锚杆位置放样,采用φ38～φ42钻杆进行钻孔,孔径基本可达 50,按要求进行冲孔,在钻孔内灌注 M30砂浆。4)按设计要求弯制锚杆,并除锈、涂防锈油漆,悬在坡面外的锚杆(φ22)应套内径为 25的聚乙烯或聚丙烯软塑料管,管内所有空间应用油脂充填,端部应密封。5)铺设时,在坡顶先用固定钉或锚杆进行固定,按设计图纸要求开展,在坡脚用固定钉或锚杆固定,其间按图纸要求用锚杆固定。土工格室应预系土工绳,以备与三维网连接绑扎。6)施工边坡平台及第一级平台填土,以固定土工格室于坡面上。7)土工格室固定好后,即可向格室内填充种植土、土壤改良剂、肥料等设计的填料,充填时要使用振动板使之密实,靠近表面时用潮湿的粘土回填,并高出格室面 1 cm～2 cm,并保持预系的土工绳露出坡面。第一段铺设完毕后,即可进行第二段的铺设直至最终完成。土工格室内填土要从最上层开始分段进行,初期铺设时,上端一定要锚固好,可新增附加锚钉,一般为上部至少每隔一个格室间距布置一个锚杆或锚钉,等全部铺设完成并填充压实后,附加锚钉可取掉。8)自上而下铺挂三维植被网,并与土工格室上的土工绳绑扎牢固,贴紧坡面。个别地段,可增加土钉或固定钉固定。9)采用液压喷播植草,并覆盖土工膜,定期浇水养护,直至植草成坪。土工格室植草护坡坡面示意图见图 2。

3 锚杆框架梁内设土工格室固土植草护坡

钢筋混凝土框架植草护坡是指在边坡上现浇钢筋混凝土框架,在框架内固定土工格室,并在格室内填土,挂三维网喷播植草绿化从而可在较陡的挖方边坡上培土约 20 cm厚,以达到护坡绿化的目的。它同浆砌片石骨架植草护坡类似,区别在于钢筋混凝土对边坡的加固作用更强。

3.1 适用条件

一般而言,该方法可适用于各类边坡,但由于造价高,仅在那些浅层稳定性差且难以绿化的高陡岩坡和贫瘠土坡中采用。该方法利用锚杆框架梁来加固不稳定的边坡坡面,采用土工格室来确保客土的稳定及与母岩的牢固结合,因此适用于高陡边坡。

3.2 施工方法

整平坡面至设计要求并清除坡面危石→浇筑钢筋混凝土框架→展开土工格室并与锚梁上钢筋、箍筋绑扎牢固→在格室内填土(填土时应防止格室胀肚现象)→在坡面采用人工或机械喷播营养土 1 cm～2 cm,以覆盖土工格室及框架→从上而下挂铺三维植被网并与土工格室上土工绳绑扎牢固→将混有草种、肥料等的混合料用液压喷播法均匀喷撒在坡面上→覆盖土工膜并及时洒水养护边坡,直至植草成坪。

表1 塑料土工格室的抗老化等级

4 土工格室的选用

目前土工格室可分为塑料土工格室和增强土工格室两种类型,其中塑料土工格室由长条形的塑料片材,通过超声波焊接等方法连接而成,展开后是蜂窝状的立体网格。而增强土工格室是在塑料片材中加入低伸长率的钢丝、玻璃纤维、碳纤维等筋材所组成的复合片材,通过插件或扣件等形式连接而成,展开后是蜂窝状的立体网格。两者均适用于边坡绿化,但对于塑料土工格室还应满足一定的抗老化性能,表 1为交通部颁标准(JT/T 516-2004)中对塑料土工格室的抗老化要求。

5 结语

今天,全国公路建设仍在高峰期,所经过地区的地质条件千差万别,对于挖方边坡防护,无论是用传统的浆砌、干砌或水泥混凝土网格都无法阻挡雨水对其下面土层的破坏性侵蚀,致使公路的维护费用增加。如果使用土工格室护坡,配植根系发达的草种,既可固土护坡,又可绿化、保护生态环境,完全符合国家注重环保、建设绿色通道的要求。即使初期工程造价比传统方式略高一些,但其延长公路使用寿命、减少维护成本以及环保、生态等方面的综合经济效益却是显著的,希望它能在日后的公路工程中得到更为广泛的应用。

[1]李海光.新型支挡结构设计与工程实例[M].北京：人民交通出版社,2004.

[2]周德培,张俊云.植被护坡工程技术[M].北京：人民交通出版社,2003.

[3]郑颖人,陈祖煜,王恭先,等.边坡与滑坡工程治理[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项[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

曾晓辉(1978-),男,工程师,中铁电气化局西安铁路建设有限公司,陕西 咸阳 712000