绿色加筋格宾挡墙在尾矿库坝体加固中的应用

2020-09-03余新洲吴均平

世界有色金属 2020年12期

余新洲，吴均平

（1.长沙矿山研究院有限责任公司，湖南长沙 410000；2.马克菲尔（长沙）新型支档科技开发有限公司，湖南长沙 410000）

随着我国经济的发展，工程建设过程中建设用地需求与建设用地供应的矛盾日益突出，合理采取工程措施，优化土地利用，在解决实际工程问题中显得十分重要。绿色加筋格宾材料是一种新型的岩土工程材料，它以天然或人工合成聚合物为原料，制成各类产品，置于土体内部、表面或各土层之间，发挥加强或保护土体的作用[1]。由于绿色加筋格宾挡墙具有地基承载力要求较低、占地面积小且施工效率高、墙面生态绿化效果好、结构抗震和使用寿命长等优点[2]，广泛用于公路、铁路、水利、电力、矿山、环保等各个领域[3]。

一般而言，土体具有一定抗压强度和抗剪强度，其抗拉强度却很低。在土体中掺入或铺设适量的加筋材料后，可不同程度地改善土体的强度与变形特征。将加筋材料埋置在土体中，可以扩散土体的应力、增加土体模量、传递拉应力、限制土体侧向变形，同时还增加土体和其他材料之间的摩阻力，提高土体及有关结构的稳定性。绿色加筋格宾挡墙的主要材料包括绿色格宾石笼、拉筋、填土和面墙绿化。

1 工程实例

1.1 工程地质

拟建场地周边为低山丘陵地貌，库区为盆地，场地地面标高约为126.13m～148.35m，场地开阔平坦，地势稍有起伏，高差最大可达22.22m。上覆厚度第四系全新统人工堆积层填土厚0.80m～11.30m、填土淤泥厚1.30m～24.80m，第四系上更新统残积层黏土厚10.00m～29.70m，下伏泥盆纪灰岩层（D）厚2.20m～17.80m。

1.2 项目背景

某工业园选址位于尾矿库场地内，该尾矿库原用于堆存选矿后的锰渣，库区原始地貌为盆地，已经停止使用多年，原坝体施工时未经过严格分层碾压，坝体结构较为松散，坝体稳定性较差。工业园区新材料分园建设分两期实施，其中一期建设用地面积约770亩，二期建设用地面积约1030亩。为了充分利用土地，在尾矿库初期坝和下游省道之间规划设置挡墙并回填平整后形成约100亩有效可利用场地。为了保障在尾矿库场地建设工业园的安全性，同时增加场地有效用地面积，在尾矿库原初期坝坝脚设置挡墙，由于地基黏土层覆盖层较厚，采用浆砌石或混凝土挡墙对基础承载力要求较高，且造价较高，本次项目园区内场地平整将产生大量挖方，可利用该部分弃土进行加筋土填筑。因此本次规划考虑采用绿色加筋格宾挡墙型式，该型式挡墙具有地基适应能力强、抗变形、就地取材、造价低、生态效果好等优点[3]。

2 绿色加筋格宾挡墙设计

2.1 设计方案

本次设计挡墙顶部标高为134.2m，挡墙最大高度为11.69m，挡墙轴线长度为309.34m。挡墙顶部以上采用1：2放坡至140.0m标高，并在134.2m标高处设置2m宽马道，马道和坡脚处分别设置马道排水沟和坡脚排水沟。

图1 绿色加筋格宾挡墙立面图

图2 绿色加筋格宾挡墙断面结构图

图3 面墙绿化示意图

加筋格宾挡墙面墙坡比为1：0.75，基础坐落于黏土层，底部设置三维排水垫层，加筋格宾埋深不小于1.46m。加筋格宾面墙内填充土料，其后需铺设聚酯长纤无纺布反滤，施工折边每侧0.3m，外表面喷射有机质基材和草籽进行绿化。加筋格宾采用镀锌覆塑防腐处理，土工格栅采用单向高韧性聚酯纱线集束格栅，水平方向采用满铺，挡墙顶部以下7m范围内垂直方向每间隔1m高度设置，挡墙顶部以下7m范围外垂直方向每间隔0.5m高度设置，其中上部四层筋带采用150型高韧性聚酯纱线集束格栅，长度为10m；以下采用200型高韧性聚酯纱线集束格栅，长度为12m。墙后采用黏土分层压实回填，虚铺厚度不得大于30cm，施工前应进行碾压实验，确定最大干密度、最优含水率和碾压遍数，最终检测压实度不小于92%，施工过程中应避免施工机械对土工格栅造成损伤[4]。

2.2 加筋格宾单元

加筋格宾单元为镀锌或镀高尔凡并覆塑的低碳钢丝经机器编织而成的双绞合六边形金属网面。其面墙为格宾网箱，拉筋为钢丝网面，拉筋与面墙网面为同一网面的无节点连接。在现场直接充填块石料构成面墙，在加筋网面上分层填土、压实。格宾网箱、网面与压实填土共同作用的受拉体系一起组成加筋格宾结构。加筋格宾单元的一般规格为幅宽2m，高0.5或1.0m（见图4），加筋网面长度根据设计确定。单元间通过绞合钢丝连接，其挡墙墙面型式可以是直立式和阶梯式，并可设置分级平台。