垃圾加筋土挡坝施工技术

2015-06-21李寿才

黑龙江交通科技 2015年10期

关键词：坡脚格栅土工

李寿才

(广州市市政工程机械施工有限公司)

垃圾加筋土挡坝施工技术

李寿才

(广州市市政工程机械施工有限公司)

在土坝中主加筋单向土工格栅纵向铺设层之间，增加三向土工格栅作为次加筋层，合理控制填料粒径与格栅孔径比值，改善土体的变形条件和提高土体强度的工程特性，从而达到稳定坝体的目的。垃圾挡坝采用了综合型排水设施，通过坝基水平排水层、结合面集水坑以及坡脚排水棱体三者结合使用，有效解决了垃圾挡坝使用过程中的坝基、坝内以及坡脚等部位排水问题。

垃圾挡坝;土工格栅;综合排水设施

1 主要施工原理

加筋土垃圾挡坝由填料、在填料中拉筋以及护坡结构三部分组成。它是在土坝中主加筋单向土工格栅纵向铺设层之间，增加三向土工格栅作为次加筋层，合理控制填料粒径与格栅孔径比值，利用拉筋与土之间的摩擦作用，改善土体的变形条件和提高土体强度的工程特性，从而达到稳定坝体的目的。垃圾挡坝采用了综合型排水设施，通过坝基水平排水层、结合面集水坑以及坡脚排水棱体三者结合使用，有效解决了垃圾挡坝使用过程中的坝基、坝内以及坡脚等部位排水问题。

2 施工工艺流程

施工工艺流程见图2。

图2 施工工艺流程

3 主要施工内容

3.1 筑坝填料质量规划

土料的质量的规划要全面勘探和试验，勘探内容包括料场的地质成因、产状、埋藏深度、储藏量、物理力学指标等;其中物理力学指标包括各种容重、含水量、材料的成分、颗粒继配、凝聚力、内摩擦角、渗透系数等。坝体填料质量要求如下。

(1)填料综合内摩擦角不小于330，粘性土含水率控制在最有含水率的－2%～+2%范围内。

(2)填料采用粘性土、风化花岗岩筑坝，筑坝土料不得采用含草皮、树根及耕植土或淤泥土，遇水崩解、膨胀的一类土，土的可溶盐含量、有机质含量分别不得大于5%。

(3)在实际施工过程中，采用直剪摩擦试验研究加筋土填料粒径对坝体填筑强度的影响。从试验结果中可以得出当填料的粒径小于孔眼时，可以产生较大的“咬合力”和“嵌固力”，增大其界面摩阻力。某一种级配填料可以找到一种合适孔径的土工格栅进行加筋，获得最佳效果。当填料与土工格栅孔径比大于0.072以后，筋土界面摩擦角降低很快，当比值在0.042和0.072之间时，可以获得较大的摩擦角，当比值在0.05左右时可获得最大的界面摩擦角，达到最佳效果。

3.2 垃圾挡坝综合排水设施施工

垃圾挡坝建筑在陆地上，虽然不同于一般拦截江河渠道水流以抬高水位或调节流量的水工大坝，但是仍有一定的水量渗入坝体内，因此应在渗流出口处设置坝体排水设施，将渗水有计划地排出坝外，以降低坝体浸润线和孔隙压力，防止渗流逸出区产生渗流变形，增加坝坡稳定性，保护坝坡土层不破坏。

针对工程的地形及气候条件，结合垃圾挡坝自身特点，选择集水坑、褥垫式碎石水平排水层与坡脚排水棱体相结合的综合排水形式。

褥垫式碎石水平排水层沿坝基面铺筑水平排水层，自下至上分别为碎石层、粗砂层、过滤土工布层;集水坑设置于坝体上游边坡与填埋库区结合处底部;坡脚排水棱体设置垃圾挡坝下游坝趾处。

3.2.1 褥垫式碎石水平排水层施工

褥垫式碎石水平排水层由下至上共分为三层，分别为碎石层、粗砂层、过滤土工布层。铺筑长度应根据坝体边坡雨水影响线确定，由坝体边坡雨水渗流计算确定。

3.2.2 集水坑施工

集水坑一般采用石块砌体结构，排水管采用HDPE排水管。

3.2.3 坡脚棱体排水施工

(1)填料要求

棱体石料应选用新鲜、坚硬的岩石，要求岩石的饱和抗压强度大于40 MPa，软化系数大于0.85，新鲜岩石应不含泥土，岩石级配均匀，小于5 mm的细颗粒不大于5%，最大粒径不大于分层碾压厚度的2/3。碎石要求:坚实碎石，粒径1～5 cm的级配碎石，碳酸钙的含量(以重量计)不超过10%。

(2)棱体洒水的控制

晴天洒水，洒水量按每层堆石填筑量的10%～25%进行控制，雨天依据天气情况少量加水或不加水，寒冷天气不得加水。

(3)碾压控制

①碾压参数:采用振动碾碾压，振动碾工作重量大于10 t，振动碾行走时、控制时速在3～4 km/h内。

②在棱体填筑中，以控制碾压参数为主，以灌水法检测干容重为辅的“双控”法进行质量检测。

③要求分层碾压，分层厚度宜为60～100 cm，要加强单元与单元的结合部位碾压。

3.3 土工格栅施工

3.3.1 主次加筋材料

(1)主加筋采用单向拉伸塑料土工格栅，主要受力方向不允许搭接。

(2)次加筋采用三向土工格栅，具体特点如下。

①稳定的三角形结构，受力时不容易发生结构变形;②同时承受多方向载荷，不易发生节点扭转破坏;

③具有矩形截面，不易产生与土体的滑移，加筋效果更好;④多条筋共用节点，更节约材料，更节能。

3.3.2 格栅铺设

铺设前，要求加筋体床面压实平整、呈水平状、清除可能刺坏土工格栅的尖刺突起物。在平整压实的加筋体床面上，安装铺设的格栅其主要受力方向(纵向)应垂直于坝体轴线方向，铺设要紧贴地面，尽量绷紧，拉挺，避免折皱、扭曲或坑洼。铺设的格栅主要受力方向通长无接头，幅与幅之间的连接可以人工绑扎搭接，搭接宽度不小于15 cm(三向格栅不小于50 cm)，搭接位置用U形钉或尼龙绳固定，固定点间距1.5～2.0 m，土工格栅要向坡面外预留出格栅反包所需的长度，以备包边固结坝体。

3.3.3 土工格栅反包

当填土高度达到2/3层高时，即可将土工格栅反包住草(砂)袋回折固定，然后继续填土，将回折端埋入土中，坡面端土工格栅回折的横向长度约1.5～2.0 m。裁剪并按要求定位铺放加筋格栅，用土工连接棒将加筋格栅与反包格栅连接在一起。

3.4 坝体沉降监测

加筋土垃圾挡坝土作为一种土工结构物，最重要的问题是稳定和沉降，为掌握坝体在施工期间的变形动态，确保垃圾挡坝达到预期的强度目标值，同时满足使用稳定性要求，施工期必须进行沉降和稳定观测，一方面保证坝体在施工中的安全和稳定，另一方面能正确预测工后沉降，使工后沉降控制在设计的允许范围内。

3.4.1 沉降观测目的

(1)控制填土施工速度。

(2)实测坝体沉降，为预测工后沉降提供依据。

3.4.2 变形监测实施原则

(1)坝体沉降控制要求

碾压土石坝在填筑过程中，必须控制填土速率。控制标准为:坝体平面沉降速率≤1.0 cm/d，坡脚水平位移速率≤0.5 cm/d。

(2)监测断面设置原则

①测点的设置位置不仅要根据设计要求，同时还应针对施工掌握的地质、地形等情况调整或增设。