土工格室生态挡墙在城市岩质边坡防护中的应用

摘要：随着城市生态环保建设要求，在城市岩质边坡支护过程中，既要满足边坡安全又要满足边坡美观，需要提出符合支护理念方案，本文通过乌鲁木齐市温泉山北坡岩质边坡支护应用实例，采用土工格室生态挡墙防护，达到了预期效果。

Abstract： With the requirements of urban ecological and environmental protection construction， in the process of urban rock slope support， it is necessary to meet the safety of slope and meet the aesthetics of slope. It is necessary to propose a plan that meets the support concept. In this paper， based on the northern slope of Wenquan Mountain in Urumqi， the application example of rock slope support is protected by geogrid ecological retaining wall， which has achieved the expected effect.

关键词：城市岩质边坡防护;土工格室生态挡墙;应用

Key words： urban rock slope protection;geogrid ecological retaining wall;application

中图分类号：P642                                         文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）17-0111-03

0  引言

土工格室属特种土工合成材料的一种，材质轻、耐磨损、化学性能稳定、耐酸碱、耐光氧老化，具蜂窝状的三维结构。常用土工格室分为两类，一类是装配式土工格室，用高强度合成材料绳将土工格栅合成土工格室，这类土工格室可根据工程实际特点，采用不同强度土工格栅制作成不同类型土工格室，此类土工格室一般用于河道防护、边坡防护、基础垫层等，格室整体性能好。另一类为HDPE高密度聚乙烯条带聚合物土工格室，可根据设计规格进行生产，由于高密度聚乙烯条带聚合物强度较高，土工格室具有很强的侧向约束作用，多用于道路承重结构、坡面防护、河道防护、边坡防护等领域，此类土工格室可自由伸缩，可折叠运输，这类土工格室应用最为广泛。

随着城市的建设，部分低山丘陵区难免会形成切方区，形成岩质边坡，裸露岩质变质边坡危岩体不仅带来安全隐患，影响美观，且与周边环境极不协调，随着城市建设者环保的要求，逐渐开始关注生态环保建设。由于土工格室生态挡墙格室内回填土与格室的各向摩擦力，以及格室条带对格室内回填土的限制，格室间抗剪强度增加，土工格室整体刚度较大，土工格室不仅由于自身重力约束了边坡的外侧位移，也由于自身的抗剪强度及刚度保證了格室挡墙的稳定。土工格室生态挡墙作为一种新型的防护支挡结构，由于其良好的稳定性、美观性，在城市建设中开始逐步应用。

1  项目实例

1.1 项目概况

乌鲁木齐市温泉山北坡项目位于水磨沟公园北侧，温泉东路以南，现状边坡坡顶为绿化树木，坡底为景观绿化带，边坡长度约300m，边坡高度5.0-28.0m，边坡支护面积约7700m2，边坡坡顶高程809.59-838.44m，坡底高程807.31-811.38m，现状坡角32-60°。原岩质边坡已进行了喷锚支护，根据原边坡支护设计资料，现状边坡锚杆水平、垂直布置间距2000mm×2000mm，锚杆长度3.0-4.5m，锚杆采用直径25HRB400钢筋，面层采用C20混凝土，面层进行了彩喷绘画，现状边坡局部面层开裂，部分钢筋外露腐蚀严重。为了使边坡景观与周边环境协调，增加边坡绿化面积以达到生态和谐的目的，需进行边坡支护及景观改造。

1.2 地形地貌

拟建场地位于乌鲁木齐市以东水磨沟区水磨河片区，地处温泉山北坡，总体地势北高南低，场地内最高点高程837m，最低点高程807m，最大相对高差达30m，原始地貌单元属低山区地貌。

1.3 工程地质条件

杂填土①：杂色，主要成分为建筑垃圾、卵石等夹少量粉土、植物根系等。稍湿，松散。该层主要分布在边坡坡脚，层厚0.4-3.9m。

坡积角砾②：灰褐色，母岩成分主要为中风化泥质粉砂岩、砂岩等，呈棱角形，粒径一般为2-20mm，局部充填少量粉土，呈中密-密实状态。该层主要分布在边坡坡顶，层厚0.4-8.10m。

侏罗系（J）泥质粉砂岩、砂岩③、④：灰褐色-灰黑色，粉砂结构，层状构造，砂粒分选性较差，砂粒成分主要为长石、石英等。揭露强、中风化二带，强风化层厚0.6-4.0m，中风化揭露厚度2.0-6.1m。岩层产状313°-352°∠55°-78°。

2  边坡稳定性评价

现状边坡坡长约300米，坡度32°-53°，属岩质边坡，边坡的破坏形式主要为滑移型，沿外倾结构面滑移，岩体较完整，结构面结合一般，外倾不同结构面的组合线倾角为44°-45°，边坡岩体类型为Ⅲ类。根据该段边坡走向、岩层产状及现场调查节理裂隙发育情况，利用赤平投影图对该段边坡稳定性分析如表1。

边坡上部为坡积土及强风化基岩边坡，直立开挖不能自稳，容易产生滑塌，下部为中风化基岩边坡，边坡主要受岩体强度控制，结构面结合一般。边坡坡面P产状为：4°∠50°，岩层层面S0产状为：325°∠70°，岩层层面S0和节理面J2为外倾结构面，节理面J1与边坡坡面P斜交，节理面J3为反倾结构面。根据各结构面组合交棱线与边坡坡面的关系可看出，边坡岩体可能沿组合交棱线S0-J1、S0-J2、J1-J2方向发生滑动。

组成边坡的地层主要为第②层角砾、第③层强风化泥质粉砂岩、砂岩、第④层中风化泥质粉砂岩、砂岩。其中强风化基岩及以上地层边坡破坏模式主要为圆弧滑动，中风化基岩破坏模式主要为沿各种结构面或结构面的外倾组合交棱线滑移，现状边坡坡面采用喷锚支护，锚杆间距2.0×2.0m，锚杆长度3.0-4.5m，选取边坡地质典型剖面（地质条件、坡高坡度等不利组合）6-6、9-9、12-12，按一般工况及地震工况进行稳定性计算，计算结果见表2。

根据上述边坡稳定性计算结果，6-6、12-12剖面现状边坡一般工况、地震工况下稳定性系数均大于1.30，满足《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）二级边坡稳定安全系数一般工况Fst≥1.30、地震工况Fst≥1.10的要求。9-9剖面地段为不稳定～欠稳定状态，后期改造过程中应对本区段（冲沟地段8-10剖面范围）进行重新支护以满足规范要求，其余地段现状边坡在后期改造过程中如对原有支护体系进行破坏应进行再次支护。

3  土工格室生态挡墙应用

根据地形、边坡高度及绿化设计理念，边坡支护采用土工格室重力式生态挡墙+锚杆支护（见图1）。支护边坡高度5.0m-28.0m，锚杆水平、垂直间距2.5×2.0m（原有支护锚杆保留），锚杆长度4.5-9.0m，锚杆角度15-20°，锚杆孔径100mm，锚头封闭，预留高强度聚酯加强筋（见图2），边坡外面采用土工格室重力式生态挡墙防护，坡角51°，为减少下部土工格室上部格室自重压力，在岩质边坡设置削坡台，竖向间距不小于4.0m，宽高不小于1.5m。为保证土工格式的稳定性及其变形，土工格室与锚杆采用高强度聚酯加强筋连接，在土工格室内增加上下连接柳钉（见图3）。土工格室型号为GC-250-800-1.5土工格室，即土工格室单组格室高度为200-250mm，焊距为800mm，土工格室厚为0.5mm，网孔尺寸为400mm×400mm。格室材料选用PCA高强度土工格室，通过插件或扣件等形式连接，展开后形成蜂窝状的立体网格。土工格式的力学性能：断裂强度≥42MPa，屈服强度≥24MPa，维卡软化温度135°C。外观质量：土工格室片外露面采用绿色，其外观应色泽均匀，不应有裂缝、损伤、穿孔、沟痕和漏筋等缺陷。土工格室连接：格室之间采用U型钢筋钉扣连接，U型钢筋钉由？准12钢筋制作（250mm×10mm），土工格室左右相邻板块采用插销整体连接。土工格室底标高处地层须为基岩地层，如土工格室底标高处地层为杂填土，进行级配碎石换填碾压地基处理，使地基承载力不小于200kPa。

土工格室回填土：土工格式最外侧格式内填充料采用适合当地植被生长的种植土，填充厚度与格室高度一致。对每层土工格室回填土，除外露须种植草的格室回填种植土不夯实，其余土工格室回填土均应夯实，压实系数不小于0.90，回填料为级配砂砾。

趾滑墙：为保证下部土工格式不产生整体抗滑移，趾滑墙高度1.5m，基础持力层为原状地层，不满足处须进行地基处理，地基承载力不小于200kPa。由于场地土具强腐蚀性，趾滑墙采用块石砌筑M20高抗硫酸盐水泥砂浆砌筑。每20.0m应设置伸缩缝，由于坡底杂填土层厚约为0.4m～3.9m，故局部趾滑墙地基须進行级配碎石换填碾压地基处理，使趾滑墙地基承载力不小于200kPa。

施工顺序：整平施工场地-搭设脚手架作业面-削坡部位进行削坡平整-锚杆施工-清除杂物-挖趾滑墙土方-砌筑趾滑墙-分层铺设、连接土工格室-分层回填夯实种植土-挖排水沟土方-砌筑排水沟-观测土工格室变形和检查密实度-质量验收。

质量检验及监测：

①锚杆检测数量不少于锚杆总数5%，检测试验应在锚固段注浆固结体强度达到15MPa或达到设计强度的75%后进行;检测锚杆应采取随机抽样的方法选取;抗拔承载力检测值及检测试验应按相关规范确定及验收;

②锚杆灌浆浆体强度检验用试块的数量每30根锚杆不应少于一组，每组试块不应少于6个;

③土工格室片每5000平米应随机抽样进行强度指标试验，每次抽取5个试样进行检测;

④生态挡墙应进行压实度及平整度检测，格室内回填土压实系数不小于0.90，同一结构层高度相差不应超过2cm;

⑤水平位移和垂直位移观测点设置在支护结构坡顶及坡底，每15m～20m设置一个观测点;支护结构坡顶及坡底水平位移预警值为25mm，水平变化速率报警值3mm/d;支护结构坡顶及坡底垂直位移预警值为20mm，垂直变化速率报警值3mm/d。

4  结语

土工格室作为一种新型生态挡土墙，在工程应用中具有重要的意义，需要技术人员进行更深入的研究工作，本文通过采用土工格式生态挡墙在城市岩质边坡的工程实践，对坡度大、坡高岩质边坡的防护及绿化，取得了一定效果，对同类工程有一定的借鉴意义。

参考文献：

[1]DB23/T 1663-2015，蜂巢约束系统护坡应用技术导则.

[2]何春光.加筋土工程设计与施工[M].北京：人民交通出版社2000.

[3]唐明亮，王东权，沈圆顺.土工格室生态柔性挡墙的应用与研究现状[J].福建建材，2007：79-80.

[4]杨晓华，王陆平，俞永华，土工格式生态挡墙工程性状分析，公路交通科技，2004（11）：23-26.

[5]吕东旭.土工格式生态挡墙工程性状研究[D].学位论文，2003.

作者简介：周伟（1984-），男，新疆吉木萨尔人，工程师，注册岩土工程师，本科，从事岩土工程勘察设计及地灾防治工作。