加筋土陡边坡施工技术在山区公路中的应用--中国期刊网

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加筋土陡边坡施工技术在山区公路中的应用

发表时间：2021/6/1 来源：《基层建设》2021年第2期作者：马林

[导读] 摘要：本文以北京2022年冬奥会及冬残奥会延庆赛区核心区连接线道路为背景，从加筋土陡边坡技术的工作机理、施工工艺及验收要求等方面介绍了该技术在山区高等级公路的施工应用情况。

        北京北控京奥建设有限公司 101500
        摘要：本文以北京2022年冬奥会及冬残奥会延庆赛区核心区连接线道路为背景，从加筋土陡边坡技术的工作机理、施工工艺及验收要求等方面介绍了该技术在山区高等级公路的施工应用情况。
        关键词：加筋土陡边坡应用
        0 前言
        山区公路工程建设，具有路线长、占地多、高程变化大、土石方开挖工程量大、圬工结构多等诸多特点，特别是道路高填方路基或半填半挖路基施工中，路基自然放坡占地面积大，对原生植被的破坏和影响尤为突出，完工后的生态修复十分困难。为了有效的减少山区公路建设的占地面积、减少对山体破坏和对原生植被的影响，为后续生态修复工作提供有力地形条件，在北京2022年冬奥会和冬残奥会延庆赛区核心区连接线道路的建设过程中采用了加筋土陡边坡施工技术，即在填筑的路堤中逐层敷设人工合成的土工格栅材料，逐层反包麻袋形成坡面。土工格栅的格栅孔、格栅面和格栅肋，能充分约束土颗粒的侧向位移，不仅提高了路基的整体稳定性，而且避免了路基的自然放坡，将路基边坡做成陡边坡，减少了土石方工程量和路基占地面积，同时在反包麻袋中装入原山体的剥离表土，在降低了工程造价的同时，符合建设节约型、环保可持续型工程建设的要求。因此，加筋土陡边坡技术在山区公路建设中有着广泛的应用。
        1 工程概况
        北京2022年冬奥会和冬残奥会延庆赛区核心区连接线道路，是赛区与京礼高速的连接道路，公路等级为二级，其中K1+490-K1+553段道路横向为半填半挖段，地势变化较大，道路左幅设置路堤式加筋土陡边坡，一级边坡坡度为1：0.6，高度为7m，二级边坡坡度为1：0.6，高度为8m，采用土工格栅反包麻袋的形式形成坡面。坡面做成小台阶状，台阶高度为50cm，由于部分路段与加筋土挡墙相接，为了确保格栅在同一标高上，因此台阶高度调整为38cm。麻袋内装原山体的剥离表土，以利于后期植被的生长。
        所设计的土工格栅垂直铺设层间距，水平铺设长度横断面示意图。如：

        2 选择加筋土边坡技术的原因
        本工程位于北京市延庆区国家松山保护区，为了深入贯彻绿色办奥理念，保护生态环境，尽可能使路基土石方数量达到填挖平衡，以减少土石方工程数量。由于K1+490-K1+553段道路路基横断面为半填半挖结构，路基横断面半填填方高度较大，地势变化较大，且K1+490连接桥台，填方高度为18米。因此，该段路基采用了加筋土陡边坡施工方案。
        加筋土陡边坡施工占地面积小，对环境的破坏较小，利于工后的生态修复，降低工程造价，但施工工序较多。
        在技术方面：加筋土陡边坡技术很好地解决了高填方路段现场不具备放坡条件，还解决了不宜设置挡土墙的路基边坡设计难题。
        在环保方面：加筋土陡边坡技术采用土工格栅反包土，边缘采用麻袋可装种植物进行码砌，减少了大量的圬工砌筑，解决了坡面绿化问题，并减少了建设占地，对山区的原生植被进行了有效保护。
        在经济方面：采用加筋土陡边坡技术减少了大量的建设占地，减少了大量土石方数量，与其他方案相比具有一定的经济性。
        3 加筋土边坡的工作机理
        在路基填筑工程中设置土工格栅材料，从而使路基填料与土工格栅构成了土、格栅材料的复合体。由于路基填料的抗拉抗剪性能差，在路基填料中加入格栅，可以扩散路基内部应力并传递拉应力，以格栅材料为抗拉构件，与路基填料每层之间产生相互摩擦作用，限制其上下路基填料的侧向位移，等效于给路基松散材料固化形成整体，从而增强了路基内部的强度和整体性，提高了路基填料的抗剪强度，保证了路基的稳定性。

        图2 加筋土陡边坡结构示意图
        4 加筋土边坡的施工工艺
        4.1 工艺流程

        4.2 加筋土陡边坡施工步骤及要点
        1、开挖台阶
        由于原地面横坡较陡，必须开挖台阶。台阶有2～4%向内倾斜的横坡，台阶宽度不小于2m。若开挖后是松散的碎石土，需继续开挖至稳定的岩层。
        2、清除杂物，按设计基底标高开挖并平整基底，地表压实。在原状坡体上根据图纸要求开挖出需要铺设格栅的平面，碾压密实，按规范要求填前碾压压实度达到90%。
        3、按要求铺设排水层，摊铺压实。
        4、铺设第一层格栅
        1）按要求裁剪出底层加筋格栅，按规定位置铺设，并在墙面外预留出格栅反包所需的长度。格栅强度大的方向垂直坡面，各层格栅保持水平且相互平行铺设。土工格栅按图纸上要求的位置、长度及方向进行铺设。
        2）铺塑料土工格栅时，顺路线方向无需搭接宽度，但相邻格栅需紧靠；按适当距离，以木楔或“U”型钉将格栅固定，防止填土时位移。
        5、在格栅上铺土压实
        1）在底层格栅上、土袋后填铺一定量的土，格栅另一自由端以张拉梁拽紧格栅，并压上填土。
        2）在格栅上按规定层厚铺土；铺设时下层填料平整密实，不得于硬质尖锐棱角的粒料直接接触。
        3）在土袋后分层填土、碾压直至下一主加筋层。
        4）为保证填土通过倾倒的方式摊铺在土工格栅上，采用挖掘机来进行填土施工。为避免格栅在施工中受到损伤，机械履带与格栅间保持不小于15㎝厚的填土层。在临近结构面的1m范围内，用轻型压实机静压填土，麻袋表面也需碾压。填土过程中防止格栅移动；压实度按规范要求在坡面后1米范围内不小于90%。
        5）控制填料的含水率与最佳含水率相差+2 %，压实度不低于路基设计规范的要求。
        6）陡边坡采用普通的重型压实设备。
        6、将反包格栅反包住土袋，并将它铺放在填土上。用一些木模将反包后的坡面固定，以便在填土压实时能确保坡面的平顺。
        7、裁剪并按要求定位铺放上层加筋格栅。用土工连接棒将这层主加筋格栅与反包格栅连接在一起。
        8、用通过格栅网孔而钩住格栅的张拉梁对主加筋格栅施加张拉力，绷紧格栅之间的连接并使在其之下的结构面上的反包格栅绷紧。
        9、在保持张拉格栅的同时，在格栅上填铺一层填土，以保证张拉设备移去后格栅不会回缩。
        10、释放张拉力并移去张拉梁。
        11、重复以上步骤直至完成符合设计要求的全部填土施工。
        12、最顶层土工格栅要足够长并埋在填土面下，保证填土可提供足够的约束力以永久性地锚固定格栅。
        13、坡面和坡体排水
        加筋土陡边坡地设计和施工是建立在坡面、坡体良好的排水保证基础之上的，施工是根据实地情况采用合理措施确保水能及时顺利排出，以防积水危及路堤稳定。
        14、相邻段落过渡衔接
        陡坡路堤与相临段落路堤之间边坡坡率不一致时，渐变段长度不小于10米，按一定渐变率平顺过渡，格栅铺设延伸入正常段2米。
        4.3 坡面绿化
        坡面草籽的选择须与周边环境结合，选取适宜的植物或灌木，草籽可以采取插种或喷播的方式，或直接与原山体的表土（或种植土）拌和在一起，装入麻袋中。施工时，须对坡面进行养护，有利于草籽的尽快生长。施工后，也需对路段的植被作长期养护。如果边坡施工是在秋冬季节，建议在春季时考虑绿化的要求。
        5 加筋土边坡施工质量控制
        5.1 土工格栅的性能及质量要求
        本工程采用整体性能好的高密度聚乙烯（HDPE）塑料拉伸土工格栅，其作用是承受垂直荷载和水平拉力，并与路基填料产生摩擦力。应具备以下性能：
        1、抗拉能力强，延伸率小，蠕变小，不易产生脆性破坏；
        2、与路基填料之间具有足够的摩擦力；
        3、耐腐蚀和耐久性能好；
        4、具有一定的柔性，加工容易，连接简单；
        5、使用寿命长，施工简便。
        本工程加筋土陡边坡采用单向土工格栅，技术指标要求如下：

        5.2 土工格栅铺设及固定要求
        1、土工格栅必须按设计要求的位置、长度及方向进行铺设，隔层格栅必须保持水平且平行铺设，且强度大的方向应垂直坡面。
        2、土工格栅采用木楔子或“U”型钉进行固定，铺设长度每2m固定一个，“之”字形布设，通过调整张拉方式，使土工格栅做到拉紧绷直。
        5.3 填料要求
        常规的加筋土结构主要用于填土方和土石混填路基，填料来源主要为路基开挖的大量弱风化岩、土和土石混合料。施工前需对填料进行相关实验，如填筑材料可能对土工格栅造成伤损，导致结构应力损失，从而可能造成加筋土陡边坡坡体失稳。
        设计要求土工格栅损伤率≤8%，因此，采用了土质填料，以减小土工格栅的损伤，经现场检测，满足设计要求。
        若采用混合填料进行填筑，需要在混合填料铺筑前，在土工格栅上铺设不小于15cm的土质填料，作为土工格栅的保护层，压实后再铺筑混合填料。
        5.4 填料摊铺及压实
        施工采用自卸汽车配合挖掘机卸料，卸料过程中应避免机械轮胎、履带直接接触土工格栅。施工采用20t振动压路机进行压实。在临近结构物1m范围内采用小型压路机进行压实。
        5.5 反包麻袋
        在铺设好的土工格栅上，根据路基边坡位置码砌好装土麻袋，麻袋装土的饱满度大致相同，以便方便施工，堆砌整齐。
        填筑层碾压合格后，拉起格栅使其反包土麻袋固定在填筑好的填料上。按要求裁剪并固定上层格栅，用土工连接件将施工层土工格栅与反包麻袋连接在一起，再进行下道工序。
        5.6 主要质量检测项目、检测方法及频率
        加筋土陡边坡路段的质量控制，除了对外观质量和路基的高程、中线偏位、宽度、平整度、横坡及边坡等按《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2017）中要求进行检测外，还需进行如下检测：

若采用混合填料进行填筑，建议在混合填料铺筑前，在土工格栅上铺设不小于15cm的土质填料，作为土工格栅的保护层，压实后再铺筑混合填料。
检测主要指标一览表

        通过压实度、弯沉等主要指标检测，均满足质量检验评定标准和设计要求。整个工程自检合格、监理验收合格，监督单位质量鉴定为优良。
        6 结束语
        北京2022年冬奥会和冬残奥会延庆赛区的各项工程建设始终贯彻执行绿色办奥的理念，加强原生植被的保护和加大生态修复力度，及时对道路的上、下边坡进行绿化，减少裸露现象，加筋土陡边坡的施工技术很好的做到了“工后见绿”的效果。与常规的路基边坡相比较，加筋土陡边坡的施工技术大大减少了路基土石方工程量，节约了建设用地，同时减少了路基支档结构。赛区连接线道路建设通车一年以来，加筋土陡边坡路基稳定，使用功能正常，路用效果良好。
        参考文献：
        （1）交通部公路司.新理念公路设计指南[M].北京：人民交通出版社，2005.10.20
        （2）中国轻工业塑料加工应用研究所.QB/T2854-2007塑料蠕变试验和评价方法[S].北京：中国标准出版社，2008
        （3）《公路路基施工技术规范》（JTG F10-2018）
        （4）《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80-2017）