土工格栅在填土边坡中的应用研究

冯栋栋

(深圳市工勘岩土集团有限公司, 广东 深圳 518063)

1 工程概况

拟建场地位于深圳市布吉水径片区，该边坡位于本项目A地块和D地块之间，现状地面标高约为52.0m，边坡顶规划为绿地，规划标高为62.0m，边坡高度为10.0m，该段边坡长度约65.0m。

边坡支护方案需考虑的因素[1]：

(1)该边坡支护按永久性边坡进行设计。

(2)边坡安全等级定为二级。

(3)边坡支护结构设计技术上安全可靠，造价经济合理，施工工艺简单方便，保证该边坡整体稳定。

图1 拟建填土边坡平面位置图

2 场地工程地质与水文地质条件

(1)场地地形与地貌

拟建场地原始地貌单元为残丘及山前冲沟地貌，原始地貌高低不平，现经过挖高填低后，场地较平缓。勘察期间钻孔高程介于51.74-52.09m，平均地面高程为52.0m。

(2)地层岩性

根据本工程勘察报告，场地内地层由上到下岩土层分布情况及岩性特征自上而下见表1。

表1 场地内地层条件

(3)水文地质条件

场地地下水类型为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水。孔隙潜水主要赋存于赋存于人工填土层、粉质黏土、砾质黏性土层，均为弱透水性地层。基岩裂隙水：主要赋存于全、强、中风化粗粒花岗岩节理、裂隙内。水位埋深介于2.00-6.40m。

3 边坡支护方案的选择

根据该边坡特点，拟定采用3种方案分别从安全性、经济性、施工方便性、美观性方面进行比选[1]，方案比选表见表2。

表2 边坡支护方案比选表

经比选后，建设单位确定该填土边坡采用土工格栅+分层碾压填筑方案,如图2所示。该方案较分层碾压填筑方案具有占用坡顶空间少(少占用坡顶6m空间)，且具有安全性较高、费用较低、施工方便性较好，坡面植草绿化后效果美观的优点。

图2 土工格栅+分层碾压方案剖面图

4 计算分析

计算参数如下：

重度：19kN/m3，粘聚力：15kPa，摩擦角：15°，粘结强度：20kPa。坡顶荷载要求：距离边坡顶边线2m范围内禁止堆载，2m外荷载按20kPa考虑(建设单位要求)。

4.1 计算原理

计算方法采用瑞典条分法，该法假定滑动面是一个圆弧面，是条分法中典型计算方法。计算软件采用理正岩土软件边坡计算模块进行计算[1]。最不利滑动面和圆心通过该计算软件自动搜索产生。计算原理如图3、图4所示。

图3 瑞典条分法计算原理示意图图4 条块受力分析图

取条块 i 进行分析，由于不考虑条块间的作用力，其安全系数计算公式为：

式中：MR—总抗滑力(kN);MT—总下滑力(kN);ci—第i滑块土体粘聚力(kPa)；Li—第i滑块滑面长度(m);Wi—第i滑块土体重量(kN);ai—第i滑块滑面倾角(°);Ni—第i滑块滑面所受正向压力(kN)

4.2 不加土工格栅工况

滑动圆心坐标为 (-4.0,15.0)；滑动半径为 15.524m；总的下滑力MT= 537.850kN；总的抗滑力MR= 395.388kN。计算简图如图5，计算表如表3所示。

表3 不加土工格栅条分法计算结果表

图5 不加土工格栅最不利滑动面

4.3 采用土工格栅工况

滑动圆心坐标为 (0.0,16.0)；滑动半径为16.0m；总的下滑力MT= 623.459kN；土体部分抗滑力MR土= 537.373kN；筋带在滑弧切向产生的抗滑力MR筋带= 871.225kN。计算简图如图6，计算表如表4、表5。

表4 加土工格栅后条分法计算结果表A

表5 加土工格栅后条分法计算结果表B

图6 采用土工格栅后最不利滑动面

5 施工技术要点

工程材料要求见表6所列。

表6 工程材料要求[2]

土工格栅施工要点如表7所列。

表7 主要施工要点[3-4]

山坡与加筋土坡交接面处施工大样如图7，土工格栅卷边施工大样如图 8，U型钉大样如图9。

图7 山坡与加筋土坡交接面处大样图

图8 土工格栅卷边做法大样图图9 U型钉大样图

6 结 论

土工格栅具有质量轻、强度高、施工简易等优点，为岩土工程提供了一种较为理想的材料，广泛应用于工程建设领域[5]。本文以深圳某填土边坡为例，利用土工格栅结合填土碾压进行边坡支护，该方案缺点是填土时必须采用一定坡率放坡，会占用坡顶一定的用地面积，但该方案具有施工速度快、质量可控、经济性好且有利于结合采用三维植被网对边坡的绿化，形成绿化生态边坡的优点。