（昭通浩鑫工程有限公司）
摘要：土工隔栅加筋挡土墙施工技术已发展成熟，在各类工程填土高边坡中得到了良好的应用，提高了高边坡的稳定性。本文对土工合成材料应用进行了界山，并结合某500kV变电站填土高边坡支护方案，详细介绍了土工隔栅加筋挡土墙机理、在高边坡设计及施工中的应用方法，认为其应用效果良好，未来将得到更加广泛的应用。
关键词：变电站；填土高边坡；土工隔栅加筋挡土墙；合成材料
在岩土工程中，土工合成材料属于新型工程材料之一，在工程中的应用越来越广泛，特别是在土工隔栅加筋挡土墙中得到了良好的应用。近年来，随着我国经济社会的快速发展，特别是新型城镇化的发展，变电站工程数量增加，在填土高边坡中土工隔栅加筋挡土墙应用效果良好[1]。本研究主要就土工隔栅加筋挡土墙施工技术在变电站填土高边坡中的应用进行了综合分析与探讨。
1 土工格加筋挡土墙的介绍
土工合成材料是一种新型的工程材料，在岩土工程中得到了越来越广泛的应用。土工合成材料是一种人工合成聚合物，比如合成橡胶、化纤和塑料等均为原料，可以用来各种各样的产品，其置于土体内，或土体与表面间，对于墙体或高边坡可起到有效的保护作用。根据合成材料的不同，土工合成材料分为特种土工合成材料、复合型土工合成材料、土工织物和土工膜等类型的材料。其中，特种土工合成材料主要包括土工网、土工隔栅和土工模袋等不同类型材料。
1970年代我国才开始土工合成材料的研究，起步较晚，开始用于铁路路基工程。但是经过三十多年的发展，土工合成材料已经被广泛应用于公路工程、水利工程、建筑工程、铁路工程和电力工程等，但是在变电站工程中几乎尚未应用。
土工隔栅加筋挡土墙是指通过土工隔栅与填料互层铺设，，将格栅网孔与粒状填料相互结合起来，从而形成一个稳固的结构体，避免填料下陷。土工隔栅加筋挡土墙一旦承受荷载作用，则可将合应力扩散并广泛分布，大幅度提高土体抗剪强度，避免工程高填土边坡出现较大的侧向变形、滑坡。在下文中笔者将详细阐述土工隔栅加筋挡土墙的机理，以准粘聚力概念进行阐述：
一是加筋受荷载作用时，土与加筋材料间出现了相对位移，而且在界面上产生了剪应力，加筋材料中也产生了拉应力。相反，加筋材料对土体横向变形也能够起到有效的限制，大幅度增加了横向应力，因此能够提高加筋土的抗剪强度。
二是因为筋材限制了土体的横向变形，且也在一定程度上减小了垂直变形，同时土体两侧筋材拉力向上分力起到一种张力膜作用，对于提高加筋土的承载能力有着重要的作用。
三是加筋材料拉力大小、被加筋土质类型两方面的因素可决定加筋效果，所以需要对加筋材料和被加筋土提出要求。也就是加筋材料具备较高的粗擦表面和较高的拉伸模量，从而可在应变较小时，提升拉应力，具备较大的摩擦角。
2 土工格栅加紧的设计及应用
2.1 工程简介
某变电站项目根据设计规划，建设于山丘间沟谷地带，建设在两个山丘脊夹一个山沟中。其中，山丘脊为西北、东南走向，中间是一篇开阔的沟谷。建设场地地质属于第四系土层，基岩无裸露于外部，且沟谷平缓，两头低、中间高。根据变电工程站场地的建设要求，拟高度27m、沟底标高12m，需要对填土高边坡进行有效的支护[2]。主梁为预应力混凝土箱梁连续刚构，单箱双室，梁高按圆曲线变化。
2.2 工程地质水文条件
根据设计钻井资料，拟填高形边坡处下伏地层包括冲击黏土层、耕表土层以及和志留系下统连滩群粉砂岩、该区域水文条件良好，无地表水流，地下水主要是地下潜水为主，基本上贮存于基岩构造裂隙之中，对工程建设基本无影响。
2.3 支护设计方案
根据工程地质、水文和建设要求，施工单位设计了三种填土高边坡支护方案，一种是土工隔栅加筋挡土墙支护方案，一种是卸荷板挡土墙支护方案，一种是桩板墙支护方案。通过综合比较经济、技术和工程造价等因素，认为土工隔栅加筋挡土墙支护方案最优，在施工技术、工程造价和材料等方面均具备优势。下文将介绍三种支护方案的具体优缺点：
（1）卸荷板挡土墙支护方案。方案优点：工程量小，土压力小，挡土墙尺寸面积小，施工难度小，施工工艺简单。方案缺点：不适用于高度超过10m的高边坡，并且浆砌石方量大，工程造价高，比一般工程造价稍高。
（2）桩板墙支护方案。方案优点：占地面积少，技术先进，结构稳固，且对填土碾压要求不高。方案缺点：支护属于刚性支护，对变形要求高，并且工程期较长，人工挖孔和方桩造孔危险、难度大，经济上的不可行是其最大缺点，造价最高。
（3）土工隔栅加筋挡土墙支护方案。方案优点：工程造价最低，占地面积小，且支护为柔性支护，施工周期短、简单，对支撑无要求，且竣工养护简单，对施工条件要求不高。缺点：对填土碾压要求高，并构架基础布置对周围影响大，没有可参考借鉴的实例。
对三种支护方案综合比较和评价后，确定选用土工隔栅加筋挡土墙支护为本工程填土高边坡支护方案，主要是因为在工程造价、施工方法和场地条件方面有一定的优势。
2.4 支护设计的条件
根据本工程地质勘查所提供的资料，设计填土材料强度为15kPa，角度为15°或材料强度0kPa，角度为25°，填土容量20kN/m³。其中，填土高边坡安全等级一级，安全系数为1.3，坡顶设计荷载10kPa，基本地震加速度0.05g，对应的地震烈度VI度，但是设计中未考虑地震作用因素。
本研究均按照《土工合成材料应用技术规范》（GB-50290-98）的规定进行计算，主要是筋材总拉力、强度和长度计算，以及加筋最大加筋力、边坡最大侧向力系数等[3]。根据设计规范，确定填土高边坡高度16.5m，坡面1:0.5，加筋材料长度19m，极限抗拉强度110kN/m。具体设计详见图1。
3 施工作业
土工隔栅加筋挡土墙工作也步骤为：平整坡底→格栅下料→第一层格栅铺放→插钢筋、挂三维植被网→加筋土料填筑→碾压→重复第二到第七步→反包端顶部格栅。
平整坡底：坡底开挖范围超出边坡0.3m~0.5m，如地基为软土或覆盖土，则应根据设计高程进行开挖。
格栅下料：根据第一层格栅长度、上坡面长度、坡后长度与上层连接长度切断格栅。
第一层格栅铺放：格栅需水平铺放，保证与坡面垂直，用“U” 型或珠钉固定于坡底，两个相邻格栅间隔长度＞2m。
插钢筋、挂三维植被网：用网眼袋封口土壤和草种，根据设计位置整齐堆放。
加筋土料填筑：填筑方式为土料瀑布式斜于格栅上，用人工方式或机械摊铺两种方式，保证符合设计要求。
碾压顺序：平行坡面方向碾压，碾压强度符合上一遍碾压轮迹的1/3，并逐步转向陡坡坡面碾压。
结语
在水利工程、铁路工程和电力工程等工程中，土工合成材料得到了广泛的应用，但是在变电工程中应用较少。某变电站工程填土高边坡中设计出三种支护方案，经过综合比较分析选择了土工隔栅加筋挡
土墙支护方案。根据实际的支护效果，土工隔栅加筋挡土墙施工技术
取得了良好的效果，值得在同类变电站填土高边坡施工中进一步推广
应用。
参考文献
[1]黄满华.土工格栅在变电站工程中的应用及挡土墙设计分析[J].沿海企业与科技,2010,04:118-120.
[2]周国安,曾雯.格构式毛石重力挡土墙及土工格栅加筋土挡土墙在高边坡支护工程中的联合应用[J].工程勘察,2010,S1:495-500.
[3]刘竹根,刘志刚,谢树华.加筋挡土墙在变电站边坡支护的工艺及应用[J].江西电力,2014,01:72-74+92.
论文作者:陈丽如
论文发表刊物:《电力设备》2016年第2期
论文发表时间:2016/5/23
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