土工格柵在大型土石方高填方邊坡工程中的應用

范祎博

(太原市第一建筑工程集團有限公司，山西太原 030001)

0 引言

電廠場平土石方工程、公路高填方路堤及機場場道大型土石方工程的主要特點是挖山填谷，具有超高超厚、工程量大、施工期較短的特點。為保證工程整體質量、減少邊坡不均勻沉降，運用土工格柵加筋高填方邊坡，是值得應用和推廣的一種新技術。

1 概述

某電廠位于云貴高原中段，烏蒙山系東面，受構造、溶蝕、侵蝕等外力地質作用形成了復雜的高中山構造侵蝕、溶蝕地形。工程地質問題主要是高填方及地基穩定性問題、高填方及地基沉降變形問題。特別是高填方邊坡高度達36 m，若邊坡填料物理力學特性差、密實程度不夠，則可能在高填方體內發生剪切破壞，在臨空面上形成剪出口，導致填方體失穩。為了有效地控制邊坡的失穩以及不均勻沉降，采用了分級施工、分層鋪設土工格柵、分層回填壓實，從而增強了土體的整體性及連續性，保證了邊坡的整體穩定性。

2 土工格柵的定義

土工格柵是由有規則的網狀抗拉條帶形成的用于加筋的土工合成材料，分雙向拉伸和單向拉伸兩種，雙向拉伸一般網孔較小，單向拉伸一般某一方向網孔較大，其開孔可容周圍土、石或其他土工材料穿入。

3 土工格柵的分類

土工格柵屬土工特種材料，常用的有鋼塑土工格柵、聚酯土工格柵、塑料聚合土工格柵。

3.1 鋼塑土工格柵

凸結點單向鋼塑土工格柵，縱向標稱抗拉強度不小于120 kN/m;橫向標稱抗拉強度不小于50 kN/m。

標稱抗拉強度下的延伸率不大于3%;鋼塑土工格柵外包聚丙烯塑料編織袋。

3.2 聚酯土工格柵

采用高韌聚酯加筋有紡土工布，縱向標稱抗拉強度不應小于100 kN/m;橫向標稱抗拉強度不應小于50 kN/m;延伸率為6%時抗拉強度不應小于50 kN/m;標稱抗拉強度下的延伸率不大于10%。

3.3 塑料聚合土工格柵

縱向極限抗拉強度不小于80 kN/m;橫向極限抗拉強度不小于50 kN/m;斷裂伸長率不大于10%。

4 土工格柵的作用

土工格柵的加筋性能主要表現為格柵網孔與填料的嵌鎖力和界面摩阻力，結構微小的變形會使格柵與填料產生很強的互鎖力和嵌固力，在同等應變下土工格柵與其他土工合成材料相比強度最高。在垂直荷載作用下，利用土工格柵的抗拉性能，在產生拉伸應力的同時，會對土體產生一種類似側向約束壓力的作用，從而改善土的力學性能，土工格柵與填料組成的復合體具有較高的抗剪強度和變形模量。

5 土工格柵的布設

土工格柵沿坡高按一定垂直間距水平方向鋪設，其每層的長度及層間距可參照圖示布設(見圖1～圖7)。

6 土工格柵施工工藝

施工工藝如下:

檢測、清理下承層→人工鋪設土工格柵→搭接、綁扎、固定→攤鋪上層填料→碾壓→檢測。

7 土工格柵的施工方法

1)施工前，先對土工格柵進行抽樣檢查，每5卷隨機抽樣一組進行檢查，檢查外觀顏色、色澤是否均勻，有無明顯油污、有無損傷、破裂等，并通過抽樣試驗確定各項指標是否符合JTG E50-2006公路工程土工合成材料試驗規程及JT/T 480-2002交通工程土工合成材料——土工格柵的規定。

2)對下層進行整平、碾壓，要求平整度不大于15 mm，壓實度達到設計要求，且表面嚴禁有碎石、塊石等堅硬凸出物。如邊坡有其他配套處置措施(沖擊碾壓、滿夯等)，則需在完成這些措施并整平壓實后再進行土工格柵施工。

3)土工格柵鋪設時，卷長(縱向)應與邊坡橫向一致，即將強度高的縱向置于垂直于填方邊坡坡向。

4)土工格柵之間的聯接應牢固，在受力方向聯接處的強度不得低于材料的設計抗拉強度，并且其疊合長度不應小于15 cm。搭接部位應采用延伸率較小的尼龍繩呈“之”字形穿綁，或采用土工條帶編織聯接。不同層面的聯接位置應相互錯開，以增強其整體效應。

5)土工格柵的鋪設不允許有褶皺，并盡量人工拉緊，以“U”形鐵釘固定在填土層表面，填土時不得發生移動。

6)每層土工格柵鋪設完成后應及時填筑填料，以避免其受到陽光過長時間的直接曝曬。一般情況下，間隔時間不應超過48 h。

7)填料應分層攤鋪、分層碾壓，所選填料及其壓實度應達到設計要求。填方的壓實是保證加筋發揮作用的關鍵，具有良好壓實的填方才能保證土工格柵與土體之間具有足夠的摩擦力。

8)土工格柵上的第一層填料攤鋪宜采用輕型推土機或前置式裝載機。機械與土工格柵之間土層的厚度不得小于15 cm。嚴禁機械在格柵上行走。當已填筑壓實的厚度大于60 cm后，才能采用重型壓實機械壓實。

9)攤鋪時，攤鋪厚度應均勻一致，表面平整。填料時，嚴禁將石料直接拋落于土工格柵材料上。

10)分區作業時，先從中心開始填筑。然后逐漸向兩側對稱擴展。

11)碾壓作業從格柵的中部開始，壓實機械沿填筑體的橫向進行碾壓，逐步碾壓至格柵尾部和邊部。

12)施工中如發現土工格柵材料破壞，應及時修補，修補面積不小于破壞面積的4倍～5倍。

13)填料、土工格柵鋪設交替進行，當工作面開闊時采用流水作業。

14)土工格柵根據每日需要量從庫房運到現場，不得將多余的格柵在陽光下存放。若遇雨天，應采取臨時排水措施，并用彩條布或塑料布覆蓋。

8 施工檢驗

1)施工時有專人隨時檢查，每道工序完成后按設計要求及時驗收，合格后方可進行下道工序。

2)檢查的主要內容包括:清基、土工格柵鋪設方向及搭接、回填料等。

3)每填筑一層應檢驗填料對格柵的刺破影響，在實際施工時，若填料及施工工藝沒有變化，可每填筑5層時檢測一次，5層以下對頭尾兩次進行檢測即可。在鋪筑碾壓完成后，沿格柵的寬度方向，在2.0 m×4.0 m范圍內挖開碾壓好的格柵上部土層進行檢驗。

9 質量要求

質量要求見表1。

表1 施工質量要求匯總表

10 施工要點

1)使土工格柵最大強度方向與受最大應力方向一致。

2)杜絕重車直接在鋪好的土工格柵上行駛。

3)土工格柵在受力方向連接處的強度不得低于其設計抗拉強度。

4)盡量減少土工格柵的切割量和縫合量，避免浪費。

11 結語

土工格柵在高填方邊坡工程中的應用是一項不斷發展完善的新技術，隨著應用領域的不斷擴展，土工格柵對于減少高填方邊坡不均勻沉降、提高土體的抗剪強度及整體穩定性，將會起到更加突出的作用。

［1］ JTG/T D32-2012，公路土工合成材料應用技術規范［S］.

［2］ GB 50290-98，土工合成材料應用技術規范［S］.