加筋挡土墙在广西某变电站填方高边坡中适用性研究

    金艳丽 黄小华

    摘 要：加筋挡土墙由于其施工速度快、对地基适应能力强、不受征地边界限制等特点，已被广泛应用于填方边坡支护工程中。以某变电站填方高边坡支护工程为例，在调查地质概况的基础上，重点介绍了边坡支护结构方案选型，討论了加筋挡土墙在填方边坡支护中的注意事项及适用性，并简单介绍了其结构设计和施工工艺，以期为以后此类边坡的支护设计提供参考。

    关键词：加筋挡土墙;填土边坡;支护方案

    0引言

    我国西南多为山地丘陵，地形起伏高差大。很多输变站工程选址不可避免要高挖低填。特别是在冲沟地段，往往淤泥质软土分布较厚，加上填方高度大，特别是遇到征地困难或放坡受到地形限制的情况下，经常形成高达十几米的超规范填方高边坡。关于超规范高边坡的治理设计，目前多采用多种支挡结构联合支护形式，比如常用的桩锚和桩墙联合支护。近年来，加筋挡土墙由于其施工速度快、对地基变形适应能力强、抗震性能好、经济和社会效益显著等特点，已被广泛应用于边坡加固、软基处理与海岸、堤坝的防护等工程[1-5]。

    本文以某变电站填方高边坡支护工程为例，在调查地质概况的基础上，重点介绍了边坡支护方案选型，讨论了加筋挡土墙在填方边坡支护中的注意事项及适用性，并简单介绍了其结构设计和施工工艺，以期为以后此类边坡的支护设计提供参考。

    1地质概况

    拟建变电站工程场址属丘陵地貌，山体浑圆，地面标高在121.50～143.30m之间，相对高差为21.80m，与场地整平标高（138.47m）高差16.97m，自然边坡坡度为14°～32°。场地无基岩出露，均为第四系覆盖层。钻孔揭露的地层主要有：（1）素填土（第①层Qml），稍湿，松散状，成分主要为粘性土和石英细砾，结构松散软弱;（2）软塑含砾粉质粘土（第②层Qel），可塑状，成分主要由粉质粘土和石英细砾组成。标准贯入试验实测锤击数6～7击。层厚约1.00～5.00m;（3）硬塑含砾粉质粘土（第③层Qel），成分主要由粉质粘土（局部粘粒含量较高，为粘土状）和石英细砾组成。标准贯入试验实测锤击数平均值12.3击。该层整个场地均有分布，层厚约3.40～15.30m，承载性能好;（4）全、强风化花岗岩（第④⑤层γ53b），全风化黄岗岩硬塑状，标准贯入试验实测锤击数30～48击，以下是未揭穿的强风化花岗岩。

    场地平整后，北侧冲沟地段将形成高达17m的填方边坡。如场地整平后不采取支护措施，则会发边坡塌滑，需要对该边坡进行处理。

    2 支护方案

    2.1 设计条件

    本边坡工程特点明显，主要有：（1）高填方挡墙设置在山腰上，对边坡的整体稳定要求较高，坡体有剪出的可能。故填土边坡的整体稳定性对设计尤为重要;（2）此边坡挡土墙高度最大17m，属于超规范高边坡支护设计。（3）从地层结构示意图可知，北侧填方地段素填土及软塑状地层厚度在1m到5m不等，最高填方地段位于冲沟，地面以上填方高度近17米，地面以下的淤泥质软弱层厚达5米。支护结构埋置深度及持力层承载力和变形验算均面临严峻的挑战。这就要求设计充分考虑以上不利因素，对填土边坡设计进行多种技经方案比选，选择技术可行经济合理的支护形式，保证变电站安全运营。

    2.2方案确定

    场地最大填方高度达17m，征地范围有限，没有放坡空间，存在地基承载力不足、沉降大等问题。若采用传统的重力式刚性浆砌片石挡土墙，由前述可知，基础软塑状土层厚达5m，承载力不足120kPa，不宜作为持力层，应选择硬塑的粉质黏土作为持力层。否则，墙身尺寸很大，对地基承载力要求高，地基需要进行特别处理。而采用柔性支护结构（如土工格栅加筋挡土墙），坡面可任意坡度设计，不受征地边界限制，不仅节约用地，且对地基变形能力适应性强，对承载力要求较低，施工便捷又生态环保。经过严格的技经比较，最终选用土工格栅加筋挡土墙+基础换填毛石混凝土+排水系统综合防治措施，典型支护断面见图1。

    和其它支护方案相比，该方案优越性如下：（1）加筋挡土墙设计包括内力稳定性和外部稳定性计算。外部稳定性和一般的重力式挡土墙验算方法类同，包括墙体的抗滑移、抗倾覆、地基承载力及变形验算等;内力验算则与土钉墙类似，包括筋带或格栅的抗拉断、抗拔出验算及沿加筋层面的滑出验算等。其中筋带或格栅的抗拔出验算尤为重要，在一定程度上控制了加筋挡土墙结构的整体稳定性。而抗拔稳定性即取决于填料的内摩擦角。本工程场地多为风化花岗岩残积土，碎屑含量高，且没有膨胀性，故是加筋填料的理想选择土料;（2）基础换填毛石混凝土，在毛石混凝土基础上再铺设3层双向土工格栅，减小了基底压力，大大提高不均匀沉降协调能力;（3）分级设置马道和坡体内设置碎石排水盲沟，以及时导出坡体的积水。该工程项目完工正常运行至今10年有余，验证了所采取的边坡支护工程的可靠性和有效性。

    3 结论与建议

    （1）拟建变电站最高填方达17m，属于超规范填方高边坡，地基土层性状软弱，厚度大，承载力低，不宜用传统的刚性重力式挡土墙支护。经过技经比选，最终采用土工格栅加筋挡土墙+基础换填毛石混凝土+排水系统综合防治措施。该方案具有施工速度快、对地基变形适应能力强、不受征地边界限制等优点，具有较好的经济和社会效益。

    （2）加筋挡土墙结构的格栅长度需要满足各项内力验算，有时最大长度达到墙高H的1.2倍。所以尽管施工工艺便捷快速，但是施工基础时难免要大面积开挖，这时需要考虑基础大面积开挖是否会造成临近构筑物或挡土墙基础临空，从而危机其整体稳定性;另外，填料最优含水量及碎石掺量的控制非常重要，关系到整个加筋土工程的稳定性。所以，一定要按照土工格栅相关规范严格施工。以确保顺利施工及保证变电站安全运营。

    参考文献：

    [1]何光春.加筋土工程设计与施工[M].北京：人民交通出版社，2000.

    [2]邵珠杰.路肩土工格栅加筋挡墙的设计方法[J].山西建筑，2008，34（15）：91-92.

    [3]黄晓波，周立新，杨志夏.土工格栅挡土墙在人工高填地基中的应用[J].施工技术，2005，34（09）：57-59.

    [4]金艳丽，黄小华.土工格栅加筋挡土墙在某高填路基中的应用[J].施工技术，2009，38（07）：76-78.

    [5]钱建忠.加筋挡土墙在铁路路基中的应用[J].西部探矿工程， 2001（02）：23-24.

    基金项目：国家自然科学基金项目（51569004）。

    作者简介：金艳丽（1978-），女，河南许昌人，博士，高级工程师，主要研究方向：土体力学特性及滑坡灾害。

    *为通讯作者