土工袋处理膨胀土渠道边坡施工技术研究

张岩

摘 要：膨胀土是一种特殊土质，施工中的膨胀土长期对工程建筑物所能产生不同程度的破坏作用，是一种严重的自然灾害。根据国内外的膨胀土施工情况，膨胀土渠道边坡施工若处理不当会产生大量的滑坡，问题比较突出，有些滑坡严重影响灌渠的正常使用。因此研究膨胀土渠坡有效的防护是十分有必要的。本文着重对土工袋处理膨胀土渠道边皮施工技术进行详细的探讨，供参考。

关健词：土工袋；膨胀土；渠道边坡；施工技术；研究

膨胀土富含蒙脱石、伊利石、高岭石等矿物成份，具有显著的干燥收缩、吸水膨胀性、裂隙性和超固结等特性，这种特殊性质的土（岩）在工程中危害极大，素有“逢堑必滑、有堤必坍”的说法，也有人把膨胀土形象的称为“工程中的癌症”。土工袋处理膨胀土渠道边坡的探索应用，对于解决这一复杂的“世界级课题”有着重大意义。

1 工程概况

南水北调中线一期工程总干渠膨胀土试验段全长2.05km，整个试验段工程实施分为两期进行：一期工程为试验期，从开始施工到试验结束；二期工程为永久建筑物完建期，从试验区拆除至最终渠道及桥梁施工完毕。根据现场试验方案，将试验段划分为：填方试验区、弱膨胀土试验区和中膨胀土试验区。中膨胀土试验区分为7个亚区，每区长80～120m。根据试验目的布置不同试验方案，不同的方案中布置有不同的填筑处理措施，中膨胀土试验Ⅲ区布置的是土工袋填筑处理措施。 渠道边坡的处理措施是采用土工袋+装填种植土和草籽的土袋，处理厚度为150cm，（土工袋厚度为1.2m，装填种植土和草籽的土袋为0.3m）。渠底厚度为1m。

2 土工袋的应用

土工袋在施工中若是普通的编织袋则容易出现风化或者老化的现象。而土工袋技术处理的原理主要是利用土工袋在外力荷载的作用下能够产生张力的袋子，袋子张力一方面约束着袋子内膨胀土的膨胀变形同时又可引起了袋内土体附加凝聚力，整体上提高了袋装膨胀土的强度。土工袋技术是一种环保型的处理膨胀土地基的技术，具有约束补强、减少地基沉降、减振及防冻融效果，有着广泛的应用前景。

采用土工袋处理膨胀土的渠道边坡在试验段的探索应用意义比较巨大，在实施中主要是为了能够进一步的研究膨胀土的实施处理措施，最大限度节约土地资源和降低工程成本，同时为其他的膨胀土渠段设计和建设来提供施工依据。

3 土工袋的主要施工程序及施工方法

土工袋处理膨胀土渠道边坡施工技术主要是将土工袋按照一定的排列形成一个组合体，堆放于开挖渠道上。土工袋组合体对于渠道边坡是柔性的压坡，对于渠道边坡整体的稳定性具有明显的效果。同时土工袋组合体对下层的膨胀土能起到保护作用。这样不仅有效隔离了大气降雨或者蒸发对下层膨胀土的影响效果，这样可以有效的防止或者减缓下层的膨胀裂缝的发展，解决边坡局部破坏的问题。

3.1 土工袋填筑主要施工程序

土料准备---测量放样---土工袋装料----土工袋安放-----填缝----土工袋碾压。

3.2 土工袋填筑主要施工方法

（1）土料准备：试验段土工袋所用装袋土料为从渠道开挖出来的中膨胀土、粒径≤5cm、含水量为20.5%～26%之间。土工袋袋装土料的制备亦在作业面以外的开阔地带进行，试验段土工袋袋装土料的制备选在用来堆放开挖土料的武庄东弃土场，要得到粒径大小符合设计要求的土料，要对开挖出来的土料进行粉碎，试验段采用装载机配合YST600A液压碎土机进行碎土，用装载机将含水量符合设计要求的中膨胀土料运至YST600A液压碎土机集料斗内，液压碎土机开动碎土，人工在出料斗处用土工袋接料。YST600A液压碎土机自带有5cm的筛子可以进行自动筛分，其出料口所出土料均不大于5cm完全满足设计要求，该设备生产效率较高每小时出土量为300～600吨。

（2）袋装土制作：袋装土装填量为100%装填量，即在满足缝口的要求下，尽量装满，装满土后的土工袋用专用小型手推车就近拉运至开阔地带排放整齐，然后使用电动缝口机进行缝口，缝口不能有漏缝、错缝现象出现，缝口所用的线强度设计要求≥15kN/m。

（3）袋装土的运输：制作好的袋装土首先用人工装入装载机的料斗内，再开动装载机将袋装土运送至自卸车车斗上方，再使用人工将袋装土搬入自卸车车斗内码放整齐，最后用自卸气车运自现场。

（4）袋装土铺设：袋装土运至现场后，袋装土铺设要先从坡脚开始人工分层铺设，铺设后的土工袋袋口垂直于渠道走向，土工袋袋底朝向渠内，层与层之间错位摆放。

（5）相邻土工袋之间空隙回填：在土工袋铺设过程中相邻两土工袋之间要预留4～6cm的间距，以满足土工袋碾压过程中产生的侧向变形，土工袋之间的空隙用与袋中相同的中膨胀土铺填，铺填厚度可适当高出人工初平后的土工袋3～5cm。

（6）土工袋初平：土工袋人工铺设完成后，可先用人工踩踏使土工袋形成扁平状，也可用小型平夯进行整平，实践证明人工踩踏相对较为简单易行，效率也相对较高。

（7）土工袋碾压：膨胀土试验段土工袋的压实指标为0.9～0.95之间，土料含水量控制在20.5%～26%之间。在袋装土初平后及两袋装土之间的空隙用中膨胀土铺设完成后，即可以开始对土工袋进行碾压，土工袋的碾压采用20t的平碾进行静碾较为理想，在试验段施工过程中使用20t平碾进行碾压一般情况下静碾两遍即可达到设计压实度，靠近渠坡的部分土工袋，如有欠压可采用小型振动平夯再夯实一至两遍。

3.3 土工施工过程中注意事项

（1）铺设时，相邻土工袋之间要预留4～6cm的间距，使碾压成型后的土工袋之间贴紧，并且能发挥一定的張力（现场可以根据土工袋碾压变形情况适当调整，如果是基于界面尺寸大小要求，可以放宽袋子的间距）。

（2）土工袋的铺设方向为袋口方向垂直于碾压机械行进方向（局部土工袋视情况可以适当调整）。

（3）上、下层间的土工袋铺设时要进行错开布置，严禁进行垂直叠加铺设。

（4）土工袋袋与袋之间的空隙要用装袋土料进行回填，回填虚铺厚度要高于人工初平后的土工袋3～5cm。

（5）装填完成的土工袋要尽快上料施工，避免水分过分散失；施工期间如降雨天气，应对土工袋施工层面，以及装填完成的土工袋采取盖膜防雨措施。

3.4 土工袋施工效果

针对试验段实施的换填膨胀土的处理措施主要表现在三种情况：即水泥改性土措施、土工格栅处理措施、土工袋处理措施。综合试验段处理膨胀土的施工情况来看，土工袋处理措施与其它处理措施相比施工方法相对较为简单，各项技术指标也比较容易控制。

土工袋填筑施工中的各项技术指标都比较容易控制，如土料粒径大小的制备、土工袋填筑的压实度等。此外其主要施工工序操作也相对较为简单，普通农民工即可完成其大部分施工工序，如碎土、装袋、铺设等。

4 结语

总之，土工袋处理膨胀土渠道边坡技术通过对试验段的应用实践得出，这种方法较为简单而且各项施工指标比较容易控制，对周边的环境影响小，能够最大限度的减低施工成本，节约土地资源、降低工程成本等都有着积极意义。

参考文献

[1]曹富.土工袋对边坡防护影响试验研究[J]. 甘肃水利水电技术，2017，（2）.

[2]杜新亮.土工袋处理膨胀土渠道边坡在南水北调南阳试验段的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2011，（17）.