余新洲，吳均平

（1.長沙礦山研究院有限責任公司，湖南 長沙 410000；2.馬克菲爾（長沙）新型支檔科技開發(fā)有限公司，湖南 長沙 410000）

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，工程建設過程中建設用地需求與建設用地供應的矛盾日益突出，合理采取工程措施，優(yōu)化土地利用，在解決實際工程問題中顯得十分重要。綠色加筋格賓材料是一種新型的巖土工程材料，它以天然或人工合成聚合物為原料，制成各類產(chǎn)品，置于土體內(nèi)部、表面或各土層之間，發(fā)揮加強或保護土體的作用[1]。由于綠色加筋格賓擋墻具有地基承載力要求較低、占地面積小且施工效率高、墻面生態(tài)綠化效果好、結(jié)構抗震和使用壽命長等優(yōu)點[2]，廣泛用于公路、鐵路、水利、電力、礦山、環(huán)保等各個領域[3]。

一般而言，土體具有一定抗壓強度和抗剪強度，其抗拉強度卻很低。在土體中摻入或鋪設適量的加筋材料后，可不同程度地改善土體的強度與變形特征。將加筋材料埋置在土體中，可以擴散土體的應力、增加土體模量、傳遞拉應力、限制土體側(cè)向變形，同時還增加土體和其他材料之間的摩阻力，提高土體及有關結(jié)構的穩(wěn)定性。綠色加筋格賓擋墻的主要材料包括綠色格賓石籠、拉筋、填土和面墻綠化。

1 工程實例

1.1 工程地質(zhì)

擬建場地周邊為低山丘陵地貌，庫區(qū)為盆地，場地地面標高約為126.13m～148.35m，場地開闊平坦，地勢稍有起伏，高差最大可達22.22m。上覆厚度第四系全新統(tǒng)人工堆積層填土厚0.80m～11.30m、填土淤泥厚1.30m～24.80m，第四系上更新統(tǒng)殘積層黏土厚10.00m～29.70m，下伏泥盆紀灰?guī)r層（D）厚2.20m～17.80m。

1.2 項目背景

某工業(yè)園選址位于尾礦庫場地內(nèi)，該尾礦庫原用于堆存選礦后的錳渣，庫區(qū)原始地貌為盆地，已經(jīng)停止使用多年，原壩體施工時未經(jīng)過嚴格分層碾壓，壩體結(jié)構較為松散，壩體穩(wěn)定性較差。工業(yè)園區(qū)新材料分園建設分兩期實施，其中一期建設用地面積約770畝，二期建設用地面積約1030畝。為了充分利用土地，在尾礦庫初期壩和下游省道之間規(guī)劃設置擋墻并回填平整后形成約100畝有效可利用場地。為了保障在尾礦庫場地建設工業(yè)園的安全性，同時增加場地有效用地面積，在尾礦庫原初期壩壩腳設置擋墻，由于地基黏土層覆蓋層較厚，采用漿砌石或混凝土擋墻對基礎承載力要求較高，且造價較高，本次項目園區(qū)內(nèi)場地平整將產(chǎn)生大量挖方，可利用該部分棄土進行加筋土填筑。因此本次規(guī)劃考慮采用綠色加筋格賓擋墻型式，該型式擋墻具有地基適應能力強、抗變形、就地取材、造價低、生態(tài)效果好等優(yōu)點[3]。

2 綠色加筋格賓擋墻設計

2.1 設計方案

本次設計擋墻頂部標高為134.2m，擋墻最大高度為11.69m，擋墻軸線長度為309.34m。擋墻頂部以上采用1：2放坡至140.0m標高，并在134.2m標高處設置2m寬馬道，馬道和坡腳處分別設置馬道排水溝和坡腳排水溝。

圖1 綠色加筋格賓擋墻立面圖

圖2 綠色加筋格賓擋墻斷面結(jié)構圖

圖3 面墻綠化示意圖

加筋格賓擋墻面墻坡比為1：0.75，基礎坐落于黏土層，底部設置三維排水墊層，加筋格賓埋深不小于1.46m。加筋格賓面墻內(nèi)填充土料，其后需鋪設聚酯長纖無紡布反濾，施工折邊每側(cè)0.3m，外表面噴射有機質(zhì)基材和草籽進行綠化。加筋格賓采用鍍鋅覆塑防腐處理，土工格柵采用單向高韌性聚酯紗線集束格柵，水平方向采用滿鋪，擋墻頂部以下7m范圍內(nèi)垂直方向每間隔1m高度設置，擋墻頂部以下7m范圍外垂直方向每間隔0.5m高度設置，其中上部四層筋帶采用150型高韌性聚酯紗線集束格柵，長度為10m；以下采用200型高韌性聚酯紗線集束格柵，長度為12m。墻后采用黏土分層壓實回填，虛鋪厚度不得大于30cm，施工前應進行碾壓實驗，確定最大干密度、最優(yōu)含水率和碾壓遍數(shù)，最終檢測壓實度不小于92%，施工過程中應避免施工機械對土工格柵造成損傷[4]。

2.2 加筋格賓單元

加筋格賓單元為鍍鋅或鍍高爾凡并覆塑的低碳鋼絲經(jīng)機器編織而成的雙絞合六邊形金屬網(wǎng)面。其面墻為格賓網(wǎng)箱，拉筋為鋼絲網(wǎng)面，拉筋與面墻網(wǎng)面為同一網(wǎng)面的無節(jié)點連接。在現(xiàn)場直接充填塊石料構成面墻，在加筋網(wǎng)面上分層填土、壓實。格賓網(wǎng)箱、網(wǎng)面與壓實填土共同作用的受拉體系一起組成加筋格賓結(jié)構。加筋格賓單元的一般規(guī)格為幅寬2m，高0.5或1.0m（見圖4），加筋網(wǎng)面長度根據(jù)設計確定。單元間通過絞合鋼絲連接，其擋墻墻面型式可以是直立式和階梯式，并可設置分級平臺。

圖4 加筋格賓單元結(jié)構圖

3 穩(wěn)定性分析

3.1 設計參數(shù)選取

（1）工程巖土力學參數(shù)。相關參數(shù)見表1。

表1 工程巖土力學參數(shù)

（2）土工格柵材料參數(shù)。本次采用土工格柵分為高韌性聚酯紗線集束格柵150型和高韌性聚酯紗線集束格柵200型，相應極限抗拉強度分別為150kN和200kN。

（3）加筋格賓網(wǎng)強度參數(shù)。六角形雙絞合金屬網(wǎng)考慮綜合折減系數(shù)，其長期允許抗拉強度（60年）如表2所示。

表2 綜合折減系數(shù)及長期運行抗拉強度

3.2 計算結(jié)果

綠色加筋格賓擋墻結(jié)構的穩(wěn)定性計算包括內(nèi)部穩(wěn)定性、外部穩(wěn)定性和整體穩(wěn)定性[5]，其中外部穩(wěn)定性包括抗滑穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性和地基承載力驗算。通過加筋土專用軟件進行計算，計算結(jié)果見圖5、圖6、圖7。

計算所得擋墻內(nèi)部穩(wěn)定安全系數(shù)最小值為1.302，抗滑移穩(wěn)定系數(shù)為1.443；抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)6.539；基底最大壓應力為265KPa；擋墻整體穩(wěn)定系數(shù)為1.424。上述系數(shù)均現(xiàn)行規(guī)范的要求。

圖5 內(nèi)部穩(wěn)定性分析計算結(jié)果

圖6 外部穩(wěn)定性分析計算結(jié)果

圖7 整體穩(wěn)定性分析計算結(jié)果

4 結(jié)語

本文通過綠色加筋格賓擋墻在某尾礦庫用于工業(yè)園改造工程的應用，對原有壩體進行加固的同時，增加了土地利用面積，具有良好的生態(tài)效應。該結(jié)構充分發(fā)揮了安全性、經(jīng)濟性、生態(tài)性、適應性等優(yōu)點，以實際工程踐行了“工程與環(huán)境的完美結(jié)合”的優(yōu)秀設計理念，在此類工程中具有較高的推廣與應用價值。