土工格室在路基处理工程中的应用

□姬永立（河南省水利第一工程局）

1 工程简介

上海市红旗塘河道位于上海市青浦、松江两区，是杭嘉湖地区来水排入黄浦江的最重要排水通道，也是太湖流域的重要排洪河道，在南大港处与西泖河汇合，经泖河、斜塘进入黄浦江。为确保堤防工程的运行安全及其附属设施的健全，上海市水务局安排资金实施上海地区红旗塘段堤防专项维修工程项目，主要建设项目为防汛道路及支河桥梁建设。

防汛道路建设过程中，在桩号YK7+920～YK8+877.70段路基基础开挖过程中发现防汛墙后覆土下存在生活垃圾，给防汛道路路基质量和安全带来隐患。经现场探明，该防汛墙岸段原为村镇垃圾站点。原设计防汛墙顶高程5.50m（镇江吴淞高程系统），防汛墙后回填土设计高程为4.20m。原项目施工结束后，因当地生活垃圾较多，施工单位考虑防汛墙后不修建防汛抢险道路，将大量生活垃圾掩埋至防汛墙后，防汛墙后土方回填至4.80m处。

此次红旗塘堤防维修项目新建防汛道路施工过程中发现生活垃圾后，现场采取每隔50m左右挖探坑探明分布情况，结果显示生活垃圾沿设计防汛道路线路分布，共计6处，墙后覆土（平均4.80m标高以下）30～50 cm以下均为生活垃圾，埋深约1.80～2.00m不等，宽度在设计道路外侧6m以外还有生活垃圾，防汛墙底板下未见生活垃圾。

根据规范要求，对于路基范围的垃圾土，需要处理后方能进行防汛道路辟筑。为此，施工方在调查研究后决定，在尽量减少生活垃圾外运处理的前提下，提出合理的路基处理方案，经对比后进行实施。

2 道路标准及设计方案

2.1 道路设计标准

防汛道路，平、纵线形参照四级公路设计；设计车速20 km/h；设计荷载采用BZZ—100型标准。

2.2 道路平纵横断面设计

防汛通道道路中心线基本按照现状防汛墙线位平行布置，一般段落靠防汛墙外侧1.50m宽范围为临江人行道，然后向外布设宽2.80m的车行道（含侧平石）。

防汛通道纵断面线形主要受防汛便道现状路面标高及与防汛墙顶标高之间高差控制。本段既有防汛便道路面高程一般在4.80m左右；防汛墙顶面高程一般为5.50m。防汛通道车行道中心高程一般以不低于4.20m控制，以保证人行道与防汛墙顶高差≥80 cm。

红旗塘防汛通道一般段落标准横断面：1.50m（临河人行道）+2.80m（车行道、含0.30m侧平石）+0.50m（土路肩，含小方石压边）＝4.80m。

防汛通道车行道宽度为2.50m，考虑适当放宽，处理宽度为3.50m，内侧边线与现状防汛墙间距1.20m（人行道范围）。

车行道路面结构：4 cm厚细粒式沥青混凝土面层（AC－13F）；6 cm厚中粒式沥青混凝土面层（AC－20C）；20 cm厚粉煤灰三渣基层；20 cm厚灰土底基层。

3 路基处理方案

根据工程特点及上海市市政、环保部门对建筑垃圾外运处理的相关要求，结合现场实际情况，考虑到垃圾土挖除、运输及环卫处理工程量的大小，对工程造价影响较大，拟对3个处理方案进行比较。方案原则是考虑尽量减少垃圾土的挖除量，以下竖向高程、标高均以4.20～4.50m控制。经咨询上海市环境保护设计单位，垃圾土外运处理费用为外运60元/m3,处理（直埋）80元 /m3，合计 140元 /m3。

3.1 方案对比分析

3.1.1 处理方案一

在现状土基表面（4.70m）向下挖除1.15～1.45m原状土（混有生活垃圾的土），自下而上抛填50 cm块石或建筑废料作为底基层，15 cm道渣垫层，压实后铺筑20 cm粉煤灰三渣基层及6 cm厚中沥青混凝土面层，4 cm厚细沥青混凝土面层。

3.1.2 处理方案二

在现状土基表面（4.70m）向下挖除0.76～1.06m原状土后，填筑30 cm道渣垫层，然后浇筑16 cm厚C25水泥混凝土（内设φ16@20单层钢筋网片），其上满铺玻纤格栅（防裂缝）及6 cm厚中沥青混凝土面层和4 cm厚细沥青混凝土面层。

3.1.3 处理方案三

在现状土基表面（4.70m）向下挖除0.90～1.20m原状土后，设置“土工格室”（25元/m2×2层），格室内填充40 cm道渣，压实后铺筑20 cm粉煤灰三渣基层及6 cm厚中沥青混凝土面层和4 cm厚细沥青混凝土面层。

经对方案进行比较分析，方案一的施工方案比较成熟，但工程量较大，挖除垃圾土的方量最大，处理费用也较高；方案二处理垃圾土的方量最小，但工程造价高，且路面（水泥混凝土板）以下仅30 cm道渣，难以压实，土基处理不彻底，运营后路面沉陷、破裂的可能性高。方案三采用“土工格室”，抗腐能力较佳，路基碾压及稳定性可以保证，工程造价较省，予以推荐。

3.2 土工格室材料特性

土工格室是由强化的HDPE片材料，经高强力焊接而形成的一种三维网状格室结构。一是伸缩自如，运输可缩叠（体积小），施工时可张拉成网状，填入泥土、碎石、混凝土等松散物料，构成具有强大侧向限制和大刚度的结构体。二是材质轻、耐磨损，化学性能稳定、耐光氧老化、耐酸碱，适用于不同土壤与沙漠等土质条件。三是具有较高的侧向限制和防滑、防变形，可有效增强路基的承载能力和分散荷载作用。四是土工格室高度、焊距等几何尺寸有多种规格，可满足不同工程需要。五是土工格室价格适中，运用较广泛，工艺成熟，且对软土（淤泥质）适应性强。在高速公路软基处理中，在淤泥上铺设填筑道渣后可直接上车碾压，效果明显。且土工格室运输、连接方便，施工速度快。

3.3 土工格室施工

土工格室施工阶段按照50m左右划分，并严格按照规范要求进行施设。

表1 土工格室主要技术参数表

土工格室拟采用两层，每层高20 cm。土工格室应分段实施，30～50m/节段；铺筑完后间隔2 d后铺筑20 cm粉煤灰三渣及面层。

土工格室焊接间距70 cm，片材厚度1.10mm，单元格室尺寸为40 cm×40 cm。

4 路基处理方案对防汛墙稳定性的影响评价

4.1 工程等别及技术标准

建筑物等级：红旗塘工程为二等工程，护岸防洪墙为3级建筑物。

设计水位：设计洪水位4.07～4.25m，设计低水位1.50～0.85m，最高通航水位3.90m，最低通航水位1.85～1.54m，河道年平均正常水位2.80m。

特征高程：该段工程防洪墙采用复式结构，即前面设低护岸（小矮墙），后面设防洪墙，防洪墙墙顶高程5.50m，墙后路面高程4.50m，现状护岸高程4.06m，墙前青坎高程同原护岸高程。

地震烈度：根据国家标准《中国地震动参数区划表》，该工程处于地震动峰值加速度0.10 g区，基本设防烈度为7度。

道路荷载考虑施工期间压路机控制在8 t以内，通行车辆在2 t左右，按照公路规范汽-10取值。

4.2 设计水位组合

根据工程特点，结合上海地区水文地质条件及运行特点，参照有关规定与规范要求，对工程范围内的防汛墙设计水位组合情况如表2所示，选用2种不利状况计算复核。

表2 防汛墙设计水位组合表

4.3 防汛墙整体稳定安全系数

该工程防汛墙为3级水工建筑物，安全系数按《堤防工程设计规范》规定取值，安全系数见表3。

表3 防汛墙整体稳定、抗滑和抗倾安全系数表

4.4 防汛墙整体稳定复核

根据规范，3种路基处理方案对防汛墙稳定计算时按运营（正常）工况和地震（非正常）工况分别进行计算，各工况组合见表3。经复核计算，河道边坡整体稳定安全系数，大于规范要求，因此，防汛墙整体稳定满足规范要求，详见计算成果表。

表4 方案一对防汛墙整体稳定复核表

表5 方案二对防汛墙整体稳定复核表

表6 方案三对防汛墙整体稳定复核表

上述验算结果显示，方案二、方案三新建防汛通道在施工、运营期间，防汛墙的抗滑、抗倾覆及整体稳定安全系数均满足《堤防工程设计规范》的要求。

根据上海市《黄浦江防汛墙工程技术规定》（试行），防汛墙工程技术参数有所提升，而该工程防汛墙是早期建造，为了更好地保证堤防工程的安全性，满足防汛墙稳定性要求，通过技术比较，地基处理措施采用“土工格室”方案，填筑道渣时，碾压边缘应距离防汛墙1m以上。防汛通道结构层为40 cm道渣（铺设土工格室两层）+20 cm粉煤灰三渣+6 cm中粒式沥青混凝土+4 cm细粒式沥青混凝土。碾压应从防汛墙向外进行，使土体挤密后向外侧传递。

5 结论

土工格室广泛应用于道路路基特殊路段处理，在稳固路基、承受载重力的堤防河道治理效果显著。采用土工格室可减轻施工劳动强度，减少路基厚度，施工速度快、性能好，大大降低工程造价。