黃土溝壑區的高填方加筋陡坡設計與施工

張慧 陳曦

(山西華晉巖土工程勘察有限公司，山西太原 030021)

隨著我國工用民用建設速度的加快，區域地質條件好的平坦場地建設基本完成，將逐漸向以山區為代表的區域地質條件復雜的場地擴展延伸，越來越多的涉及深挖深等巖土工程，特別是邊坡工程，人們還希望其的治理與環境保護、美化環境相互結合。

1 加筋陡坡的穩定機理

高填方加筋陡坡施工結合自然地形地貌，有利于生態植被的恢復建設。加筋帶的存在保持了回填土方區域的穩定，滑裂面出現在加筋帶末端附近而不會穿越加筋帶中部，在一定程度上起到了將滑裂面向后向下推移的作用，相對于其他高填土邊坡的支護體系來說，大大增加了回填土邊坡的穩定性，更符合自然規律。

邊坡規范規定加筋土穩定計算按瑞典條分法核算:

其中，ks為安全系數;Wi為第i土條重量;θi為第i土條底弧的仰角;Δli為第i土條底弧長;yi為第i層加筋材料至滑弧圓心的距離;Tai為第i層筋材的抗拉強度;R為最危險滑動圓弧的半徑;φ，c分別為邊坡填土的內摩擦角和粘聚力;n，m分別為土條數和加筋層數。

2 設計方法

1)加筋力的計算。

滿足陡坡穩定需要，總加筋力Ts的計算:

其中，Ts為作用于單位坡長需要的總加筋力;Ksr為規范規定的邊坡穩定安全系數;Ksu為加筋前陡坡的穩定安全系數;M0為對應Fsu的滑動圓心的滑動力矩之和;D為加筋力Ts的力臂。

2)加筋層數的確定。

其中，Ta為筋材的允許拉力。

姥爺出生于1946年，在晉東南的一個小村莊里。在農村，幾乎每家每戶都留有一些古時候的銅錢，所以孩子們經常玩一種“跌面兒”的游戲。姥爺也常常拿三枚銅錢出去和小伙伴玩。按規矩，孩子們將三枚銅錢面朝上置于掌心，拋到地上。誰的三枚幣全為面朝上，誰就是贏家；反之，誰的三枚幣全是背朝上，誰就輸了；若兩人都是兩背一面或兩面一背，則是平局。在那個物質極具匱乏的年代，能拿上銅錢和朋友玩一個這樣簡單的游戲，也意味著巨大的樂趣。

圖1 加筋陡坡施工工藝流程圖

3)土體加筋后準粘聚力的計算。

對于無粘性土填料可根據加筋土的準粘性理論求出加筋層數，將加筋后的土體強度指標進行調整，然后采用傳統圓弧滑動法進行邊坡穩定計算，土體加筋后內摩擦角與加筋前基本相同。

其中，ck為土體加筋后的準粘聚力;αF為加筋土破壞時加筋單位寬度的拉力;φp=tan2(45°+φ/2)，φ為無粘性土料的摩擦角;ΔH為加筋的間距。

3 施工工藝流程及操作要點

1)施工工藝流程見圖1。

2)操作要點。

a.準備工作。

場地清理、整平，施工材料進場，設置施工用定位樁，水平測量、測量中線樁和加筋土陡坡基底標高，并設置施工水準點。核對加筋土邊坡斷面，復核橫斷面是否滿足筋帶鋪設寬度要求，裝填胞腔袋可采用土工編織袋并鎖口。

基槽開挖，開挖前應進行詳細測量定位并標出開挖線，基底應按設計文件開挖到設計標高。

地基處理，基槽底為一般土，且滿足承載力和穩定時，僅進行整平夯實。

c.排水防水工程。

根據工程所在地氣候情況在加筋體基礎及加筋體中設置排水設施，排水孔或盲溝，并使排水設施暢通。

d.加筋材料鋪設。

加筋材料的選擇與抽檢，材料色澤均勻，沒有開裂損傷，薄厚一致，斷面一致。加筋材料下料，加筋材料的下料長度不小于設計的長度，并且應預留出回折所需的1.5 m和0.6 m的胞腔袋反包長度。

加筋材料鋪設，鋪設時底面應平整，密實，加筋帶應平鋪、拉直，不得重疊、卷曲、扭結，垂直于坡面，呈扇形輻射狀鋪設。邊鋪邊用填料固定其鋪設位置，先用填料在加筋材料的中后部壓制加筋材料，填料的多少和疏密以足以固定加筋材料的位置為宜，再逐根檢查，拉直拉緊。

e.填料采集、攤鋪、壓實。

填料采集:確定填料采集場，按GBJ 123土工試驗方法標準規定的擊實方法確定填料在施工狀態下的最大干密度和最佳含水量，作為填料壓實過程中壓實度控制的標準。

填料攤鋪碾壓，填料要分層回填和分層碾壓。卸料時機具與坡面距離不應小于1.5 m，機具不得在未覆蓋填料的筋帶上行駛，并不得擾動下層筋帶。推土機攤鋪填料，加筋材料上的填料覆蓋厚度不小于200 mm。填料鋪設從中心向外側，對稱進行，平面上使其呈中凸形，使筋材一直受拉，填鋪厚度按設計要求，不能過高，防止局部下陷。填料攤鋪平整后，用振動式壓路機低頻慢速進行碾壓，運行方向與筋帶垂直，下一次碾壓的輪跡應與上一次碾壓輪跡重疊輪跡的1/3。距坡面1.5 m范圍內用人工攤鋪，攤鋪厚度均勻一致，表面平整，用蛙式夯或平板夯等輕型機械壓實，避免對坡面的擾動。

f.扦插種草。

根據工程所在地氣候情況及加筋陡坡坡度，在陡坡坡面扦插種植沙棘、陡坡平臺種植爬山虎等，其生長特性:耐緊實和干旱土壤，根系深廣，根須發達，一年多次發枝，生長快，蔓延甚速，喜蔭、耐寒耐熱，對二氧化硫、氯氣等污染有一定的忍耐力，適合空氣污染嚴重的工礦區栽培。

4 工程實例的經濟性分析

山西同德鋁業氧化鋁項目位于保德縣郊區，廠區擬建選址于山頂，擬建場地東高西低為典型黃土梁地貌，回填邊坡治理區域1號邊坡最大垂直高差約42 m，溝壑回填斷面長約141.4 m。結合自然地形特點、業主征地線以及廠區設備布置等綜合環境，設計1號邊坡高填方區域采用加筋陡坡，總體采用錯臺臺階加筋放坡，構建排水網和變形監測網綜合治理。針對工程實例，將加筋陡坡與傳統擋墻處理高填方邊坡，從安全、施工、成本三個方面分別分析，對比如表1所示。

表1 經濟性分析對比表

5 結語

總結了黃土溝壑高填方回填采用加筋陡坡處理的設計方法以及施工工藝，實踐顯示加筋陡坡處理回填邊坡不論是經濟性還是安全性均優于相同條件下的傳統擋墻處理回填邊坡。如果工程規模較大，采用加筋陡坡后工程造價可降低20%～40%，經濟環境效益明顯。

［1］GB 50330-2002，建筑邊坡工程技術規范［S］.

［2］喬麗平，王 釗.加筋土擋墻和陡坡的研究現狀［J］.三峽大學學報，2004(26):318-320.

［3］李小破.加筋土擋墻與錨索抗滑樁在高填方邊坡中的聯合應用［J］.中國新技術新產品，2013(2):192.

［4］李曉俊，黃仙枝，白曉紅.加筋土技術的理論研究與工程應用［J］.科技情報開發與經濟，2004(14):145-147.