土工格栅在大型土石方高填方边坡工程中的应用

范祎博

(太原市第一建筑工程集团有限公司，山西太原 030001)

0 引言

电厂场平土石方工程、公路高填方路堤及机场场道大型土石方工程的主要特点是挖山填谷，具有超高超厚、工程量大、施工期较短的特点。为保证工程整体质量、减少边坡不均匀沉降，运用土工格栅加筋高填方边坡，是值得应用和推广的一种新技术。

1 概述

某电厂位于云贵高原中段，乌蒙山系东面，受构造、溶蚀、侵蚀等外力地质作用形成了复杂的高中山构造侵蚀、溶蚀地形。工程地质问题主要是高填方及地基稳定性问题、高填方及地基沉降变形问题。特别是高填方边坡高度达36 m，若边坡填料物理力学特性差、密实程度不够，则可能在高填方体内发生剪切破坏，在临空面上形成剪出口，导致填方体失稳。为了有效地控制边坡的失稳以及不均匀沉降，采用了分级施工、分层铺设土工格栅、分层回填压实，从而增强了土体的整体性及连续性，保证了边坡的整体稳定性。

2 土工格栅的定义

土工格栅是由有规则的网状抗拉条带形成的用于加筋的土工合成材料，分双向拉伸和单向拉伸两种，双向拉伸一般网孔较小，单向拉伸一般某一方向网孔较大，其开孔可容周围土、石或其他土工材料穿入。

3 土工格栅的分类

土工格栅属土工特种材料，常用的有钢塑土工格栅、聚酯土工格栅、塑料聚合土工格栅。

3.1 钢塑土工格栅

凸结点单向钢塑土工格栅，纵向标称抗拉强度不小于120 kN/m;横向标称抗拉强度不小于50 kN/m。

标称抗拉强度下的延伸率不大于3%;钢塑土工格栅外包聚丙烯塑料编织袋。

3.2 聚酯土工格栅

采用高韧聚酯加筋有纺土工布，纵向标称抗拉强度不应小于100 kN/m;横向标称抗拉强度不应小于50 kN/m;延伸率为6%时抗拉强度不应小于50 kN/m;标称抗拉强度下的延伸率不大于10%。

3.3 塑料聚合土工格栅

纵向极限抗拉强度不小于80 kN/m;横向极限抗拉强度不小于50 kN/m;断裂伸长率不大于10%。

4 土工格栅的作用

土工格栅的加筋性能主要表现为格栅网孔与填料的嵌锁力和界面摩阻力，结构微小的变形会使格栅与填料产生很强的互锁力和嵌固力，在同等应变下土工格栅与其他土工合成材料相比强度最高。在垂直荷载作用下，利用土工格栅的抗拉性能，在产生拉伸应力的同时，会对土体产生一种类似侧向约束压力的作用，从而改善土的力学性能，土工格栅与填料组成的复合体具有较高的抗剪强度和变形模量。

5 土工格栅的布设

土工格栅沿坡高按一定垂直间距水平方向铺设，其每层的长度及层间距可参照图示布设(见图1～图7)。

6 土工格栅施工工艺

施工工艺如下:

检测、清理下承层→人工铺设土工格栅→搭接、绑扎、固定→摊铺上层填料→碾压→检测。

7 土工格栅的施工方法

1)施工前，先对土工格栅进行抽样检查，每5卷随机抽样一组进行检查，检查外观颜色、色泽是否均匀，有无明显油污、有无损伤、破裂等，并通过抽样试验确定各项指标是否符合JTG E50-2006公路工程土工合成材料试验规程及JT/T 480-2002交通工程土工合成材料——土工格栅的规定。

2)对下层进行整平、碾压，要求平整度不大于15 mm，压实度达到设计要求，且表面严禁有碎石、块石等坚硬凸出物。如边坡有其他配套处置措施(冲击碾压、满夯等)，则需在完成这些措施并整平压实后再进行土工格栅施工。

3)土工格栅铺设时，卷长(纵向)应与边坡横向一致，即将强度高的纵向置于垂直于填方边坡坡向。

4)土工格栅之间的联接应牢固，在受力方向联接处的强度不得低于材料的设计抗拉强度，并且其叠合长度不应小于15 cm。搭接部位应采用延伸率较小的尼龙绳呈“之”字形穿绑，或采用土工条带编织联接。不同层面的联接位置应相互错开，以增强其整体效应。

5)土工格栅的铺设不允许有褶皱，并尽量人工拉紧，以“U”形铁钉固定在填土层表面，填土时不得发生移动。

6)每层土工格栅铺设完成后应及时填筑填料，以避免其受到阳光过长时间的直接曝晒。一般情况下，间隔时间不应超过48 h。

7)填料应分层摊铺、分层碾压，所选填料及其压实度应达到设计要求。填方的压实是保证加筋发挥作用的关键，具有良好压实的填方才能保证土工格栅与土体之间具有足够的摩擦力。

8)土工格栅上的第一层填料摊铺宜采用轻型推土机或前置式装载机。机械与土工格栅之间土层的厚度不得小于15 cm。严禁机械在格栅上行走。当已填筑压实的厚度大于60 cm后，才能采用重型压实机械压实。

9)摊铺时，摊铺厚度应均匀一致，表面平整。填料时，严禁将石料直接抛落于土工格栅材料上。

10)分区作业时，先从中心开始填筑。然后逐渐向两侧对称扩展。

11)碾压作业从格栅的中部开始，压实机械沿填筑体的横向进行碾压，逐步碾压至格栅尾部和边部。

12)施工中如发现土工格栅材料破坏，应及时修补，修补面积不小于破坏面积的4倍～5倍。

13)填料、土工格栅铺设交替进行，当工作面开阔时采用流水作业。

14)土工格栅根据每日需要量从库房运到现场，不得将多余的格栅在阳光下存放。若遇雨天，应采取临时排水措施，并用彩条布或塑料布覆盖。

8 施工检验

1)施工时有专人随时检查，每道工序完成后按设计要求及时验收，合格后方可进行下道工序。

2)检查的主要内容包括:清基、土工格栅铺设方向及搭接、回填料等。

3)每填筑一层应检验填料对格栅的刺破影响，在实际施工时，若填料及施工工艺没有变化，可每填筑5层时检测一次，5层以下对头尾两次进行检测即可。在铺筑碾压完成后，沿格栅的宽度方向，在2.0 m×4.0 m范围内挖开碾压好的格栅上部土层进行检验。

9 质量要求

质量要求见表1。

表1 施工质量要求汇总表

10 施工要点

1)使土工格栅最大强度方向与受最大应力方向一致。

2)杜绝重车直接在铺好的土工格栅上行驶。

3)土工格栅在受力方向连接处的强度不得低于其设计抗拉强度。

4)尽量减少土工格栅的切割量和缝合量，避免浪费。

11 结语

土工格栅在高填方边坡工程中的应用是一项不断发展完善的新技术，随着应用领域的不断扩展，土工格栅对于减少高填方边坡不均匀沉降、提高土体的抗剪强度及整体稳定性，将会起到更加突出的作用。

［1］ JTG/T D32-2012，公路土工合成材料应用技术规范［S］.

［2］ GB 50290-98，土工合成材料应用技术规范［S］.