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1、湿陷性黄土地区高填方加筋土边坡施工工法1 .前言在我国西北地区广泛地分布着大量的湿陷性黄土，该类土料土质均匀、结构疏松、孔隙发育。在一定压力下受水浸湿，结构会迅速破坏，产生较大附加下沉，导致强度降低。西北地区雨期一般为7-9月，期间降水量大，雨水对填方边坡具有较强的冲刷能力，边坡受降水渗透影响产生较大附加下沉，严重时将导致边坡失稳。目前高填方边坡的支护形式（包括重力式、支撑式、锚固式等支挡结构形式）在进行边坡防护施工时，还需辅以坡率法处理，但是存在着占地面积广、工程造价高、施工工艺复杂、资源消耗量大、适应地基变形能力差、与环境不协调等诸多不足之处。机场三期扩建工程土方及地基处理试验项目，成功将
2、加筋土边坡这一新型支护技术应用于工程，在合理解决湿陷性黄土地区机场工程高填方边坡支护困难的同时，消除了传统边坡支护方式的多种弊端，具有高效经济、生态环保、节约用地、施工简捷等优点。2 .工法特点本工法具有如下显著特点：（1）防水性能良好。（2）施工工艺简单，可操作性强。（3）工后沉降小，质量有保证。（4）施工效率高，节约成本。（5）机械化程度高。2.1 采用体内外排水的双重措施体外排水措施为：在填方边坡坡脚处设置混凝土导水沟，将集水导离填筑体，防止地表径流渗入填筑体内部。体内排水措施为：边坡平层面每填高IOm设置50Omm厚碎石排水垫层。这一综合排水方法施工简单经济，可就地取材，消除了地下水及
3、入渗水对护坡带来的负面效应，增加了结构的安全可靠性。2.2 采用耐久有纺加筋土工布该新型材料反包填料通过土工布与表土的磨擦作用、包裹作用、表土对土工布的被动阻抗作用以及加筋材料的补强作用来约束土体的侧向位移和下沉，提富边坡稳定性。2.3 坡面采用TBS植草工艺该工艺有效地降低雨水对湿陷性黄土边坡的冲刷，减轻因水分渗透产生的附加下沉，防止边坡失稳。2.4 采用加筋土边坡施工工艺该工艺明显提高边坡的稳定性。可适当增大边坡坡率，减少场地自然放坡空间，节约成本，施工更加经济。2.5 可大面积采用机械作业大规模采用机械作业，机械化程度高，在人力资源更为紧缺的今天，可有效化解人力资源紧缺的问题。3 .适用
4、范围本工法适用于黄土地区高填方边坡施工；边坡坡率较陡，土料为湿陷性黄土且对边坡稳定性要求较高的边坡防护工程更宜使用。4 .工艺原理湿陷性黄土地区修建大型机场往往要克服多种不良地质特性，采用单一的处理方法难以保证富填方边坡的施工质量。本工法综合利用多种方法，分别从湿陷性黄土地区的土质边坡、填挖处理、压实、加筋土边坡、TBS植草、大面积机械作业、防水等方面综合考虑，全面消除黄土在施工过程中的不利因素，并在施工中采用大功率压实机械确保土质边坡压实度，消除部分湿陷性，保障高填方边坡的施工质量。5 .施工工艺流程及操作要点5.1 工艺流程（施工准备）（测*样）（原地城处理1P（排水I施工）,J、（底层加
5、筋土工布铺设）;（底层加筋上工布坡而土袋垒砌）I（底层加筋土搭接处锚固）回填土分层填筑1（下层加筋土工布反包）（加筋工工布铺弓T加筋土工布.搭接处锚固）排水层穿插施工（坡面d垒砌）按设计要求重复i述加筋土工布施、工工序至设计标高（护坡成型）（外部刊水施工1图5.1土方回填工艺流程图5.2操作要点5.2.1 施工放样平面测量：根据设计文件相关参数要求，计算出实际地形高程与设计完成面理论高程之间的高差，乘以边坡坡度，确定坡脚的外向延伸距离，将延伸点纵向连线即为起坡线位置。采用GPS测量仪器进行定位放样，每20m确定一定位点，采用灰点进行标记，在各个定位点撒布白灰标线。本工程最大填方高度为36m,从
6、顶面至底面进行放坡，共四级边坡（仅底部第一、二、三级边坡采用加筋土边坡形式）按照第级边坡铺设长度50m、第二级边坡铺设长度40m,第三级边坡铺设长度30m确定加筋土边坡范围，施工过程中实时撒布白灰标线进行标记。高程测量：现场每隔IOm布置钢筋头（刷25Cm红白相间油漆）或采用灰饼进行初步控制测量，摊平后用水准仪复核，满足虚铺厚度范围。沿边坡线每隔20m布置控制桩，进行定型土袋标高控制，保证土袋垒砌高度。将施工区域划分为三个施工段；每个区域布设钢筋头将虚铺厚度控制在2530cm之间。5.2.2 原地基处理根据设计文件要求，黄土地基采用水泥土挤密桩进行处理，该工序施工完成各项检测均合格后进行下道工
7、序施工。水泥强度等级不低于P032.5.水泥的检验，袋装水泥20Ot为一批次，散装水泥50Ot为一批次。施工用水采用热力公司自来水，具有经相关部门检测的化验单，符合施工要求。原地面水泥土换填水泥土挤密桩施工根据建筑工程施工质量验收统一标准水泥土采用轻型标准击实试验。设计建议水泥土水泥掺量在10%15%（重量比）之间，要求水泥土单桩28d龄期无侧限抗压强度不小于3.0MPa,水泥土单桩7d龄期无侧限抗压强度不小于1.5MPa。桩间距900mm,成孔400mm,成桩550mm,正三角形布置。夯锤重4,落距3m,夯击次数为68击，填料虚填厚度不得大于700mm,夯实后不得大于400mm,桩体压实系数
8、不应小于0.97。填料摊铺整平后采用推土机进行初平，而后用平地机进行终平，保证层面无局部的凹凸部分。对于黄土填料，平整面做成向两侧倾斜4%的横向排水坡。为有效控制每层松铺厚度，初平时应用水准仪控制每层的松铺厚度。根据湿陷性黄土的特点，结合施工前试桩采集的数据，运用网络技术，形成了湿陷性黄土地区水泥土挤密桩施工的“三阶段、八流程”的施工流程。施工分13道工序：审核设计文件一场地平整清理一测量放样一土质鉴定一确定标准一选择机械一锤击沉管成孔一检查验孔一水泥土拌合运输一测定拌合料含水率一分层投料夯实一检验签证一桩顶处理。其中土质鉴定及确定标准、水泥土拌合、测定拌合料含水率、分层回填夯实、检测签证为工
9、序之重点。各项工序不能交叉作业（上道工序未完成，不得进行下道工序施工），每道工序都具有各自的质量标准，各工序间互不干扰、相互制约，一环紧扣一环。图5.2原地基处理断面图5.2.3 排水层施工排水层施工包含复合排水板铺设及砂砾石排水层施工两阶段。施工前须对水泥土换填区域进行压实度、平整度、高程等参数进行检测，达到设计要求后，安排专人进行复合排水板铺设。复合排水板由无纺土工织物+排水网芯+无纺土工织物组成，厚度大于2rn,铺设时需保证复合排水板平顺、无褶皱。相邻排水板需进行搭接，搭接宽度不小于20cmo排水板施工完成后，采用自卸汽车将符合设计要求的砂砾石运送至施工现场，推土机或挖掘机进行平整，采用
10、光轮震动压路机碾压密实，压实后的砂砾石排水层厚度不小于50cmo按要求预埋PVC排水管，设计要求直径为75un,管身按梅花形钻孔，直径2m,间距15Oun,管壁外包裹一层20Og无纺布，各个排水管间距为3m,呈梅花形布置，连通至边坡底部排水沟，保证加筋体后的水能够及时排出。砂砾石排水层施工5.2.4 底层加筋土工布铺设工程采用耐久型有纺加筋土工布进行回填土边坡的加筋处理,土工布的原材料采用高强聚酯（PET）o最大抗拉强度（经向）100KNm,断裂延伸率（经向）W10%,2%应变对应的短期抗拉强度（经向）17KNm,5%应变对应的短期抗拉强度（经向）45KNm,蠕变折减系数（120年设计寿命）W
11、L45：设计时采用的蠕变折减系数为1.45。土工布材料从材料堆放场运送至各个施工部位，由人工根据现场实际场平宽度进行下料,裁剪时必须根据各截面的坡度，考虑不同反包长度和台阶缩进宽度。铺设过程中具体控制方法如下：（1）按照设计长度裁剪土工布，土工布长度为设计长度+每层土工布竖向间距（50cm）+3m反包长度。铺设时将土工布拉紧，并用U型钉将士工布固定于地面。横向相邻两幅土工布应相互搭接，搭接宽度不宜小于20cm；不同层面的搭接位置应相互错开。（2）将土工布水平铺设在压实好的地基之上，土工布加筋材料的纵向（材料强度大的方向）垂直于坡面，并将预留的反包长度+每层土工布竖向间距部分置于边坡线以外。每隔
12、50cm铺设一层耐久有纺加筋土工布，并反包边坡填料，有效提高被加固土体的强度与整体稳定性，阻止土体的横向位移及竖向沉陷，同时还可以增大边坡坡率。耐久有纺加筋土工布铺设（3）将填料装入麻袋，将装填好的土袋按设计坡线错缝码放。土袋应采用横向卧放的方式码放至设计高度。525土方回填及压实采用垂直倾倒的方式将填料倒入经土袋垒砌后的土工布上。填料与土工布直接接触部分不应含有尖锐棱角的块体，填料中最大粒径不应大于IOcm,且不宜大于单层填料压实厚度的1/3,填土倾倒在土工布纵向长度的中间位置，向两侧摊铺均匀，将土料回填、压实，按照设计要求须达到95%以上压实度，将预留出来的加筋土工布反包，并用U型钉进行固
13、定。卸土后，采用推土机进行平整，做到填铺面在纵横方向平顺均匀，控制层面无显著的局部凹凸，以保证压路机压轮表面均匀地接触地面进行碾压，保证碾压效果，压实度达到施工图设计压实度要求。第一遍先轻压，碾压时从筋带中部逐步压向尾部，再碾压靠近坡面部位，轻压后进行全面碾压。层间距为50cm,分2次压实，每次压实25cm,填料碾压时填料的含水率应控制在最佳含水率2%左右。土方回填碾压注意事项：控制填料合水率为最佳合水率2%之内，压实度不小于95%,压实后地面平整，高差不大于IOCn1。在距坡面1.5In内应用小型震动碾压机械碾压，小型震动碾总质量不大于It,压实度均应达到90%以上。在进行土方回填施工过程中
14、，将用于坡面TBS植草防护中的锚杆进行事前预埋，锚杆直径为12m,长度为1.65m,埋放间距为111%从土料填筑层自下而上预埋至设计标高。5.2.6 加筋土工布反包采用预留的土工布（长度不小于每层土工布竖向间距+3m反包长度）反包堆砌的土袋,并将其铺放在压实后的第一层25Cin填土上,用木板或铁锹将码放的土袋按坡面线拍出形状,拉紧土工布，并用U型钉固定，U型钉间距不得超过2m。之后进行第二层土料回填压实，压实后填料厚度不得超过25cm,且应保证每层耐久有纺加筋土工布铺设层间距为50cmo第二层土料回填压实后压实度要求达到95%以上，压实度合格后按照第一层土工布铺设要求铺设第二层土工布。在第二层
15、加筋土工布上，分两层回填填土，每层压实厚度为25cm,压实度须达到95%以上。重复以上的操作步骤直至完成符合设计要求的后续全部填土施工。5.2.7 TBS植草防护根据项目实际情况，坡面绿化形式采用TBS植草防护形式。铺设、固定网：由于锚杆已在土料回填过程中进行预埋，锚杆可受力后，直接进行挂网施工。网片采用直径2.6mm,间距50mm的镀锌机编网，固定网必须张拉紧，网间搭接宽度不小于5cm,并间隔30Cnl用18#铁丝绑扎牢固，保证网与网间的牢固连接。控制网与坡面的距离一致，有利于控制网面基材混合物的厚度一致及稳定。拌和基材混合物：把绿化基材、纤维、种植土按设计比例及混合植草种子依次倒入水泥混凝
16、土搅拌机料斗进行搅拌，搅拌时间不应小于90s。采用人工上料的方式，把拌和均匀的基材混合物倒入混凝土喷射机中。喷射基材混合物：喷射基材混合物前必须充分湿润坡面，并间隔InI设置一个厚度控制标桩，以保证喷射厚度达到设计要求。喷射机应与受喷面垂直，避免仰喷，凹凸部分及死角部分要充分喷满。控制风压风量，保证喷射口风压在4500Pa5500Pa的范围。喷射时应按从左到右、从上到下的顺序进行，确保无漏喷。养护：施工完成后应用高压喷雾器将养护水成雾状均匀的湿润坡面基材混合物，注意控制好喷头与坡面的距离和移动速度，以防高压流水冲击坡面形成径流冲走基材混合物及种子，影响发芽。养护时间为45d左右，每天养护两次，
17、早晚各一次。在高温干旱季节，种子幼芽及幼苗由于地面高温容易受伤，每天应增加1-2次养护，每次湿润1-2CnU在整个养护期中，应注意病虫害的防治。6 .材料与设备6.1 材料主要材料为加筋土工布、U型钉、排水管、钢丝网、锚杆、天然砂砾、复合排水板、编织袋，主要工程量如下表。材料名称规格型号数量单位备注加筋土工布耐久加筋滤网A型864000m2U型钉中6钢筋202500个排水管75*ImPVC2850个钢筋网2.6高镀锌机编网片16968m2锚杆12*1.5m钢筋12000个天然砂砾/24000m3复合排水板控湿土工织物A型48000m2编织袋O.4m*0.6m11250nP6.2 机具设备主要的
18、机具设备见下表:名称规格型号数量单位用途挖掘机420卡特5台现场施工自卸车18m345辆现场施工装载机柳工503台现场施工光轮震动压路机22T2台现场施工羊角碾26T4台现场施工平地机PY1802台现场施工洒水车18m315台现场施工冷再生XLZ2103S2台现场施工GPS华星8PLs2台测量水准仪DZS3-12Zx测量50m钢卷尺/2把测量环刀70*52mm100套试验电子秤150kgTCS-15010台试验铝盒3种型号100个试验7 .质量控制7.1 施工前应检查地基承载力，土工合成材料拉筋的品种、性能均应符合设计要求，使用前必须抽样检查试验；7.2 士袋码放时，顺向交错铺拼，袋与袋之间相
19、互咬合在一起，端头均朝下折回形成一体，以抵抗不均匀沉降，提高坡面稳定性。每层土袋之间预留5cm10cm的小错台，以利于草籽及覆土停留；7.3 袋码放要横平竖直，同一层相临土袋水平误差不超过IOmm,轴线偏差每20延米不大于IOmm,配备专人层层检查。土袋码放完成后，严禁身体靠压或坐在士袋上休息，防止土袋产生位移；7.4 码放土袋及喷射混凝土坡面倾斜度应满足设计要求；7.5 加筋土工布应具有粗糙面，并按设计布置水平铺设。钢材外露部分应作防锈处理；7.6 严格按设计文件，就地选取符合要求的填料；可采用砂性土、砂砾、碎（砾）石，粉质黏土等材料，严禁采用淤泥、腐殖土；当采用细粒土作为填料时，应在最佳含
20、水率范围内施工；7.7 边坡在未进行植草防护之前，应做好防雨措施，避免因暴雨冲刷引起边坡垮坍；7.8 施工过程中应避免对下层土的扰动，在施工期间和使用期间，不得随意开挖坡脚，防止因坡顶超载导致边坡失稳;7.9 为避免加筋土工布在施工中受损，禁止履带机械直接压在加筋土工布上，填土必须先倾倒并覆盖住加筋土工布（厚度不小15cm）,方可上机械。压实机械不得采用羊角碾。8 .安全措施8.1 风险控制点为做好施工安全生产工作，认真贯彻执行“安全生产、预防为主、综合治理”的方针，对土方开挖、运输、回填施工可能存在的危险源进行辨识、评估，并采取控制措施。土方开挖、运输、回填危险源的辨识及预控措施见下表：危险
21、源的辨识及预控措施统计表危险源危险状况应对措施备注挖掘机（I）挖掘机的质量状况是否良好。（2）制动系统是否正常。（3）作业过程中，指挥人员是否有违章指挥、操作人员是否有违章操作的情况。（4）司机室门限开关是否有效。（1）对制动系统安排专人进行日常检查、维修、保养，严禁在土方开挖作业过程中出现设备故障和安全装置损坏等。（2）土方开挖前，对作业人员对作业指挥和操作人员进行班前教育，并在作业中加强监督，避免违章情况的出现。（3）制定设备设备维修保养计划、组建维修保养小组，进行每天、每周、每月、每年的维护保养。并按时填写运转日志、维修保养记录。自卸车（1）制动系统是否有效。（2）运载能力是否超载。（3
22、）运输过程中是否超速。专人进行日常检查，开动前检查其有效性，不得带伤运转，不得超载，不得超速行驶。作业方案（1）是否有作业方案。（2）作业方案是否合理。应考虑气象条件、照明状况、路（1）必须编制作业方案，无方案不得开工。（2）技术负责人组织技术人员进况是否合理。行方案审查，并针对性地进行天气预报收听、照明设计等工作。作业环境气象在大风、雨雾、冰雪等恶劣天气条件下施To（I）专人负责天气情况把握，避免在恶劣天气条件下作业。（2）风力超过6级时不允许进行施工作业，风力超过11级时需要采取措施以确保机械设备的稳定。夜间施工夜间施工应按照安全规则进行，在工作区域和施工便道处提供适当的照明，以改善可见度
23、，确保施工安全。（1）土方回填作业前应安排好进度，避免在夜间进行作业。（2）必须要进行良好的照明设备安装。路况自卸车运输的路况是否符合土方运输要求。施工前要进行路况的考查。考查中注意路基的强度、路面的坡度是否达到要求。8.2 安全保障措施821施工应遵守国家的建筑机械使用安全技术规程等行业及地方有关施工现场安全生产管理规定。822根据施工特点编制安全操作注意事项及具体施工安全措施，做好安全用电，防止机械设备事故，对操作人员进行安全交底，加强施工全过程的督促检查，确保安全生产。9 .2.3现场作业应遵守下列规定：（1）施工过程中，现场按标志化管理要求挂标志牌；（2）夜间施工时必须有足够的照明灯，
24、照明不充足时，禁止施工；（3）草浆喷射作业时，应专人负责，仔细检查接头喷射机等设备和机具，是否存在受损，接头断开等不良现象，确保各种机具处于良好状态时方可进行；（4）当转移喷射地点时必须关闭喷射机喷头前方不得站人。处理管道堵塞时喷头前不准站人，以防消除堵塞后突然喷出物料，发生伤人事故；（5）在坡面上工作的各作业组人员必须系好安全绳，坡顶挂安全绳的锚杆除应按安全设计锚固外，每天现场值班安全员须检查2次，并填写检查记录，判断安全性;（6）回填区施工作业加强人员现场指挥管理，严格按照安全技术交底执行，杜绝车辆交通事故发生；（7）加强施工区内的交通安全工作，道路设置限速标志和减速带。9.环保措施在土方
25、回填施工期间，对参与施工的作业人员进行环保法的学习和教育，增强环保意识，按业主及环保部门的要求，采用有效措施，施工过程中最大限度的减少噪声污染和扬尘污染及水污染，保证施工不对环境造成影响。主要采取以下措施：（1）将施工场地及施工作业限制在工程建设允许的范围内，合理布置、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明；（2）施工过程中采取防尘网对裸露土进行覆盖，土方运输过程中对自卸车辆进行封闭处理，对便道经常酒水，以不扬起尘土为宜，同时做好围挡防护工作；（3）加强施工管理，严格检查各种施工机械，防止油料泄漏污染水体；（4）施工现场及施工便道在无雨日、大风条件下极易起尘，可适当洒水降
26、尘，缩短扬尘污染的时段和污染范围，最大限度地减少起尘量。同时对施工便道进行定期养护、清扫、保证其良好的路况。渣土及时外运，临时堆放的清表土要集中堆放：（5）施工过程中尽量安排白天进行施工，降低施工噪声污染。距居民生活区距离小于100m范围内，夜间不安排噪声大于55dB的机械施工；（6）施工方所有生活、生产设施必须按照环保要求布置，生产、生活垃圾和废水必须集中进行处理，其处理方法必须经监理工程师及当地环保部门同意，方可进行从处理：（7）在施工过程中，操作人员要加强各种施工机械的维修保养，尽可能降低施工机械噪声的排放。10.效益分析10.1 经济效益本工法边坡采用加筋土边坡形式，坡面采用TBS植草
27、防护工艺，有效降低雨水对湿陷性黄土边坡的冲刷性，有如下优势：填方边坡高度为30m、长度为400m。10.1.1 对于采用自然放坡形式（含土方回填及拱形骨架防护），坡率为1:2土方回填工程量：30*60*l2*400=360000m3；拱形骨架防护工程量：400*30*2.236=26832m,0施工工序综合单价工程量合价土方回填30元?360000m310800000元拱形骨架防护300元/Df268328()49600元合计成本18849600元10.1.2 采用加筋土边坡形式,坡率为1:1土方回填工程量：30*30*1/2*400=180000m3；复合排水板及砂砾石排水层工程量：400*
28、（50+40+30）=48000m2加筋土工布工程量：400*（50+40+30）*18=864000m2；土袋垒砌工程量：400*1.0*0.5*18*3=10800m3；锚杆预埋工程量：400*30*1.65=19800m；TBS植草防护（含排水管预埋）工程量:400*30*1.414=16968mao施工工序综合单价工程量合价复合排水板铺设10元/Itf48000ma480000元砂砾石排水层施工65.6元Zltf48000ma3148800元加筋土工布铺设6元/nf864000Kl25184(X)0元土袋垒砌1507Cm310800m31620000元土方回填307Gm3180000m
29、35400000元锚杆预埋6.2元/m19800m122760元TBS植草防护（含排水管预埋）110元/Itf16968ma1866480元合计成本17822040元通过对比分析，采用加筋土边坡防护形式经济效益显著，节约成本约102.76万元。10.2 社会效益10.2.1 采用加筋土边坡这一新型工艺，节省了放坡空间，土地资源的利用率较高；10.2.2 加筋土边坡适用范围广、工艺简单、易操作，推广性极大；10.2.3 坡面采用TBS植草防护，防风抑尘，保护生态环境；10.2.4 有效地利用耐久有纺加筋土工布的拉结性能，增强了土体结构稳定性，提高了工程质量，在后续类似施工中极具借鉴意义，具有广阔的行业发展前景。
