红层泥岩生态加筋土挡墙施工技术应用

罗先福，何蕃民，邓 安，李 艳

(中冶成都勘察研究总院有限公司,四川 成都 610023)

0 前 言

红层广泛分布于西南地区[1]，红层以紫红色泥岩、砂质泥岩为主，其强度低、颗粒易破碎、遇水易软化、崩解、易风化，具有一定的膨胀性和显著的流变性[2]。近年来，为降低工程投资和适应环保要求，越来越多的建设项目，直接采用开挖后的红层泥岩填料回填形成加筋土挡墙[3]，存在着变形大、稳定性差等问题[4-5]，存在安全隐患。开展红层泥岩块作为填料实施加筋土挡墙的技术研究，具有重要现实意义。

1 工程概况

某项目总用地面积约800亩(1亩≈666.67m2)，位于四川省简阳市，属四川盆地剥蚀浅丘地貌，用地范围呈近东西向梯形，东西向长约700m，南北向宽约550m。场地地形起伏大，高差393.60～429.50m，高差在35.90m左右，主要地层如图1所示。采用加筋土挡墙对填方边坡进行加固。

图1 场地典型地质剖面图

2 红层泥岩生态加筋土挡墙方案

2.1 土工格栅与钢筋网片组合式加筋土挡墙

对于红层泥岩地层，采用传统的土工格栅的加筋土挡墙难以满足边坡稳定性要求，为提高边坡稳定性，采用土工格栅与钢筋网片组合式加筋土挡墙，具体方案如下。

1)土工格栅每0.5m铺设一层，反包长度3.0m；筋带厚度2mm，宽度23mm，内空尺寸110mm×180mm，纵向拉伸强度100kN/m，横向拉伸强度40kN/m。

2)钢筋网片每2.0m铺设一层，采用φ16mmHRB400钢筋网，间距500mm×500mm；带有混凝土面板的分段，钢筋网片与锚固在混凝土面中的预埋钢筋连接。

2.2 生态加筋土挡墙绿植固坡方案

生态加筋土挡墙绿植护坡采用袋装种植土加草籽的方式，如图2所示。每层填筑开始，在坡面处堆放装有袋装种植土[6]。袋装土大小为500mm×500mm。绿植选择应考虑采用不同草种或草灌混栽技术[7]，一年生草本(或越年生)与多年生草本(如黑麦草、香根草、高羊茅、马尼拉草等)搭配，再混栽一定比例的灌木(如银合欢)。起初一年生草本迅速生长，固土护坡、防止冲刷效果明显。

图2 坡面绿植方案

3 红层泥岩生态加筋土挡墙施工关键技术

3.1 土石混合填料改良工艺

1)预先加速红层泥岩崩解。干湿循环是软土崩解破坏的主要原因，在降雨不多的施工季节，干湿循环主要依靠昼夜的温差和湿度差，与人工作用相比自然环境的干湿循环在变化强度上低很多倍。因此，对开挖得到的红层泥岩进行人工干湿循环可大大加快其崩解进程[8]。

(1)将开挖出来的红层泥岩摊开，摊铺厚度控制300mm以内，对粒径较大的泥岩进行再次破碎，控制粒径在200mm内。

(2)对摊铺的红层泥岩人工增湿，如果没有天然降雨则采用人工洒水的方法，洒水量不易过多(15kg/m3)；晾晒8h后，第二次增湿，洒水量与第一次类似；总计进行6次“增湿、晾晒”的人工干湿循环。

(3)将填料运往填料区域进行压实。填料的最大粒径控制在100mm以内。

2)加入生石灰抑制红层泥岩后期崩解。红层泥岩中含有对崩解性影响较大的伊利石、蒙脱土等矿物，这在一定程度上表明红层泥岩崩解性与膨胀性黏土有一定相似之处，考虑采用传统土质改良方法——离子交换法，对红层泥岩碎块石的崩解性改良进行试探性研究。由于Ca2+、Mg2+离子的加入可以抑制泥岩土体中微晶碳酸钙的流失。因此，对于红层泥岩可采用钙、镁盐作为减弱崩解性的掺入剂。对于尚未完全崩解的红层泥岩填料，掺入一定量(8%)的石灰[9]使其能在压实完成后抑制红层泥岩的进一步崩解，将大量避免发生沉陷等问题。

3.2 填料的摊铺压实技术

1)填料采集：利用场地内的土石方进行改良，进行击实试验，确定填料在施工状态下的最大干密度和最佳含水量，作为填料压实过程中压实度控制的标准。

2)填料摊铺：卸料时机具与面层距离不应小于1.5m，机具不得在未覆盖填料的筋材上行驶，并不得扰动下层筋材。机械摊铺时，摊铺机械距面层不应小于1.5m，运行方向与筋材垂直，不得在未覆盖填料的筋材上行驶或停车。距面层1.5m范围内，应用人工摊铺。

3)填料压实：分层厚度52cm，虚铺层厚度控制在60～72cm，回填泥岩碎石粒径不得超过12cm。采用振动式压路机，先轻后重，从筋材中部开始，逐步碾压至筋材尾部，再碾压靠近面板部位。靠近墙面1m范围内的填料压实用小型机械由面层后轻压至线路中心。

4)压实的检查：回填土要达到设计压实度94%。检测频度为每层每段不少于2个测点。

3.3 加筋材料的铺设工艺

1)筋材下料：整体土工格栅宜在持力层上设置52cm砂垫层后，再按要求裁剪出底层加筋格栅。土工格栅下料长度为设计长度，另加3m的富余用以反包。

2)筋材与面层的连接：将土工格栅的一端反包碎石袋装反滤体，折回下压，与本层格栅采用专用锁扣或连接棒连接。

3)筋材铺设：水平方向上土工格栅垂直于墙面，铺设在压实整平的填料上，不得重叠、卷曲或折曲；垂直墙墙面方向不得搭接，不得与硬质棱角填料直接接触，见图3。

图3 土工格栅与钢筋网片的铺设

4)筋材尾部的固定：当挡墙沿纵向在平面上形成折线或曲线时，在转角处设置的加强筋与设计的筋材不能直接接触，须在设计的格栅铺设好后，摊铺大于2cm厚的填料，再在其上铺设加强筋。无需张拉，在填料表面顺直即可。

3.4 生态面层施工

生态加筋土挡墙墙面由52cm厚碎石反滤层和52cm厚生态绿化层组成，碎石反滤层设置在面层内侧，生态绿化层在面层外侧。生态绿化层采用预埋草籽的种植袋。为提高泥岩土壤肥力，采用种植土与红层泥岩填料按2∶8配成混合土。

3.5 坡面植物的选取与养护

坡面绿植后期养护非常重要，应根据选择绿植出苗期、幼苗期和速生期不同的生成特点，制定不同的养护措施。出苗期养护以效的催芽、使种子出芽早为主，宜保持土壤湿度、防止土壤板结；幼苗期养护以培养根系为主，应采取浇水或者遮阴等措施，可适当追肥；速生期养护以促进苗木生长发育为主，该时期也是需要水、肥量最多的阶段，要加强水、肥管理。

施工过程中发现坡面绿值存在以下问题，影响坡面景观：①坡面草本植物成活率参差不齐，坡面绿化植物稀疏不一；②坡面草本植物冬季枯萎，不美观；③钢筋骨架外露，不美观。

针对存在问题，对坡面景观进行提升完善，坡面景观提升的要点如下：①绿化植物必须具有“四季常青”特点；②绿植“均匀、成活率高，易维护”，坡面上的植物后期维护不易，能适应较差的生产条件，新增植物要保证高成活率、易维护，同时也要均匀生长(人工播种方式的植物比泥浆喷播的植物生长更加均匀)；③新增绿化要与原有绿化植物相结合，新增加的绿色植物与已有坡面植物要自然连接，生长后的植物要能覆盖钢筋骨架；④满足施工条件，斜坡上绿化，河道施工交叉，操作空间小，更适用于人工播种。

最终采用人工坡面种植“常春藤+爬山虎”对加筋土挡墙坡面进行景观绿化提升，效果明显。生态加筋土挡墙完工后效果如图4所示，可以看出，实现边坡防护与环境美好的双重功能。

图4 生态加筋土挡墙完工后效果

4 结 语

1)红层泥岩地区采用土工格栅与钢筋网片组合式加筋土挡墙，相比传统的土工格栅加筋土挡墙，提高了边坡整体变形，有助于提升边坡挡墙整体稳定性。

2)在填筑前，通过“增湿、晾晒”的人工干湿循环，并在填筑过程中可掺入一定量(8%)的石灰使其能在压实完成后抑制红层泥岩的进一步崩解，将大量减少发生沉陷等问题。

3)泥岩土石混合体填料分层厚度应控制在52cm之内，虚铺层厚度控制在60～72cm，回填泥岩碎石粒径不得超过12cm，每层填料摊铺平整后应及时采用振动压路机碾压密实，回填土均要达到设计压实度94%。

4)生态加筋土挡墙墙面由52cm厚碎石反滤层和52cm厚生态绿化层组成。生态绿化层采用预埋草籽的种植袋，为提高红层泥岩土壤肥力，采用地表种植土与红层泥岩填料按2∶8配比成混合土。后期养护过程中，应根据选择绿植出苗期、幼苗期和速生期不同的生成特点，制定不同的养护措施，同时应特别重视及时浇水。

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