CN102535485B - 软土路堑边坡回形加筋土工支挡结构及其逆作工法 - Google Patents

Abstract

一种软土路堑边坡回形加筋土工支挡结构逆作工法，适用于公路或铁路路堑边坡开挖。其特点是：由软弱土质路堑边坡坡肩处，自上而下进行分级开挖-逐级施工土工支挡结构；开挖支挡结构采用“S”状回形加筋土柔性土工支挡，各级回形加筋支挡结构采用筋材搭接耦合成整体；路堑坡址采用砼矮墙护脚；开挖施工结束后，同步形成台阶式回形加筋柔性支挡结构。本发明避免了路堑边坡中一次开挖过深，易出现边坡溜滑等安全隐患，解决了软土深开挖临空面稳定的关键问题，同时施工可行、快速；完善了加筋系统的筋土共同作用，进一步提高软弱土路堑高边坡支挡结构的使用安全与整体稳定。

Description

软土路堑边坡回形加筋土工支挡结构及其逆作工法

技术领域

本发明涉及了路堑边坡的开挖与加固方法，尤其涉及一种适用于软弱土路堑边坡加固的软土路堑边坡回形加筋土工支挡结构及其逆作工法，属于公路路基领域。

背景技术

我国地域辽阔，地质、地形条件复杂，随着公路建设的迅速发展，公路沿线将遇到许多复杂的岩土力学难题和工程病害问题。其中，软弱土深挖路堑的稳定性问题即为工程中亟待解决的技术难题之一。软弱土层主要为淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土及其它高压缩性土，具有天然孔隙比大、抗剪强度低、压缩性大和流变性明显等特点。因此，在路堑施工过程中极易发生坍塌、溜滑等病害。目前，软质边坡多采用“上护下挡”的加固措施，且需采取软弱土预先改良加固辅助技术、水泥搅拌桩围封技术、或在边坡预先设置抗滑桩等，才能进行边坡开挖施工及支护结构施工。然而，这些技术在软弱土路堑边坡中存在如下问题：1)软弱土通常为饱和软粘土，其强度极低，开挖临空面极其不稳定性，尤其是雨季施工高边坡开挖的风险成倍增加；2)软弱土边坡开挖，不利于路堑开挖施工机械展开，如软弱土体难以提供机械施工工作面、或边坡一边开挖施工，一边出现溜滑病害等，不仅给安全施工过程带来极大安全隐患，且有时不进行软土层预处理，几乎无法形成机械开挖施工工作面；3)各类支挡结构施工复杂，且常规开挖后再修筑支挡的方案，必然伴随坡面临空面局部或整体失稳危险，加固支护成本显著提高，工程投资难于控制；4)软土地区边坡开挖的坡度缓(小于1∶2.0)，开挖工作量大，施工周期长，且墙背重复回填施工。

因此，如何结合软弱土体工程特性与路堑高边坡结构特点制定合理的边坡施工与防护方案，以满足工程安全、结构稳定、耐久性良好、经济节约、环境友好和方便施工等要求十分重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是鉴于软弱土路堑高边坡开挖时边坡稳定性与施工困难等问题，提供一种软土路堑边坡回形加筋土工支挡结构及其逆作工法，将逆作工法引入到边坡防护中，该支护方法既能满足软土路堑边坡安全与稳定性要求、施工安全与可行性；又能降低施工难度、节约边坡支挡结构与边坡防护成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明所述的一种软土路堑边坡回形加筋土工支挡结构，包括：软土路堑边坡和坡脚结构，在软土路堑边坡上设有由回填土体构成的台阶，在台阶内设有加筋材料，所述加筋材料始于软土路堑边坡坡肩处并延伸至坡趾处的最后一级台阶，并且，位于第二台阶至倒数第二台阶内的加筋材料呈S形弯曲，所述坡脚结构与最后一级台阶相抵。

本发明所述一种软土路堑边坡回形加筋土工支挡结构逆作工法，具体步骤为：①平整边坡坡顶场地，疏干积水，以便机械设备进场施工；②在路堑边坡坡肩处进行平台开挖，然后进行砂砾卵石土分两层回填压实，第一层压实整平后，沿着背向临空面方向水平铺设一层加筋材料，并在边坡临空面方向预留搭接和锚固用加筋材料，然后铺设第二层砂砾卵石土，构建边坡坡肩平台并以边坡坡肩平台为第N级台阶，N为台阶的级数，令N＝1；③挨着第N级台阶向下开挖基槽，然后进行砂砾卵石土分层回填压实，第一层压实整平后，将加筋材料沿着背向临空面方向水平铺设，并在边坡临空面方向预留搭接和锚固用加筋材料，铺设至第N+1级台阶边缘处向上弯起，再进行第二层砂砾卵石土回填压实，此后将加筋材料回折并沿反方向水平铺设至第N+1级台阶边缘处向上弯起，再进行第三层砂砾卵石土回填压实，再将加筋材料回折并沿第二层加筋材料铺设的反方向水平铺设，形成第三层加筋材料，并构成“S”状回形加筋材料，再采用短钢筋将第三层加筋材料与第N级台阶预留的加筋材料搭接，最后进行第四层砂砾卵石土回填压实，得到第N+1级台阶；当施工完倒数第二级台阶时，转入步骤⑤，否则，进入步骤④；④令N＝N+1，返回步骤⑧；⑤挨着上一级台阶向下开挖基槽，再进行砂砾卵石土分层回填压实，第一层压实整平后，将加筋材料朝着临空面水平铺设至最后一级台阶边缘处向上弯起，再进行第二层砂砾卵石土回填压实，再将加筋材料回折并沿第一层加筋材料铺设的反方向水平铺设，再采用短钢筋将第二层加筋材料与上一级台阶预留的加筋材料搭接，最后进行第三层砂砾卵石土回填压实，得到最后一级台阶；施工完成最后一级台阶后，在最后一级台阶外侧采用砼矮墙支挡，完成路堑边坡的施工与支挡。

本发明软土路堑边坡回形加筋土工支挡结构逆作工法，其特点是：由软土路堑边坡坡肩处(顶部)，自上而下进行分级开挖与逐层回填施工，即每完成一级开挖层，即对所形成坡体进行回填支挡结构施工，由上而下形成柔性土工支挡结构与边坡防护(逆作工法)；每级软弱坡体柔性土工支挡结构采用“S”状回形加筋土工结构，并在路堑坡址采用砼矮墙等护角措施；施工结束后，在坡面上同步形成台阶式回形加筋支挡结构。

本发明的有益效果是，将逆作工法引入到边坡防护中，自边坡坡肩自上而下分层开挖，并逐级进行稳定支挡，在边坡表面构造了台阶式表面硬化保护层，避免了开挖过程中边坡溜滑现象，成功地解决了稳定开挖的技术关键，解决了软质路堑边坡中机械化施工的安全、技术性难题；由于引入了逆作工法以及台阶式支护结构的特殊构造，传统的单线加筋或者双线“U”形加筋无法满足要求，因此提出“S”状回形加筋方式，回形加筋的拉力值是以往的单线加筋或者双线“U”形加筋的2～4倍，回形加筋支挡结构不仅能够从根本上改进加筋系统的共同作用，而且进一步提高支挡结构的整体性能，在保证路堑边坡稳定的前提下，不需对软质坡体进行预处理，相对改良固化技术，可有效缩短建设工期，相对传统加固技术(水泥搅拌桩围封、重力式挡墙等)，可显著节省工程造价。

附图说明

图1是本发明软土路堑边坡回形加筋土工支挡结构逆作工法示意图；

图2是本发明软土路堑边坡支挡逆作法施工中，边坡坡肩平台即第N级台阶示意图，N＝1；

图3是本发明软土路堑边坡支挡逆作法施工中，第N级台阶施工步骤示意图，N＞1；

图4是本发明软土路堑边坡支挡逆作法施工中，坡面处回形加筋支挡结构即第N级台阶单元示意图，N＞1；

图5是本发明软土路堑边坡支挡逆作法施工中，最后一级坡址处回形加筋支挡结构即最后一级台阶单元示意图。

图中标号：1软土路堑边坡；2回填土体；3加筋材料；4坡脚结构；5软弱土。

具体实施方式

实施例1

一种软土路堑边坡回形加筋土工支挡结构，包括：软土路堑边坡1和坡脚结构4，其特征在于，在软土路堑边坡1上设有由回填土体2构成的台阶，在台阶内设有加筋材料3，所述加筋材料3始于软土路堑边坡坡肩处并延伸至坡趾处的最后一级台阶，并且，位于第二台阶至倒数第二台阶内的加筋材料呈S形弯曲，所述坡脚结构4与最后一级台阶相抵。

实施例2

一种软土路堑边坡回形加筋土工支挡结构逆作工法，具体步骤为：①平整边坡坡顶场地，疏干积水，以便机械设备进场施工；②在路堑边坡坡肩处进行平台开挖，然后进行砂砾卵石土分两层回填压实，第一层压实整平后，沿着背向临空面方向水平铺设一层加筋材料，并在边坡临空面方向预留搭接和锚固用加筋材料，然后铺设第二层砂砾卵石土，构建边坡坡肩平台并以边坡坡肩平台为第N级台阶，N为台阶的级数，令N＝1；③挨着第N级台阶向下开挖基槽，然后进行砂砾卵石土分层回填压实，第一层压实整平后，将加筋材料沿着背向临空面方向水平铺设，并在边坡临空面方向预留搭接和锚固用加筋材料，铺设至第N+1级台阶边缘处向上弯起，再进行第二层砂砾卵石土回填压实，此后将加筋材料回折并沿反方向水平铺设至第N+1级台阶边缘处向上弯起，再进行第三层砂砾卵石土回填压实，再将加筋材料回折并沿第二层加筋材料铺设的反方向水平铺设，形成第三层加筋材料，并构成“S”状回形加筋材料，再采用短钢筋将第三层加筋材料与第N级台阶预留的加筋材料搭接，最后进行第四层砂砾卵石土回填压实，得到第N+1级台阶；当施工完倒数第二级台阶时，转入步骤⑤，否则，进入步骤④；④令N＝N+1，返回步骤⑧；⑤挨着上一级台阶向下开挖基槽，再进行砂砾卵石土分层回填压实，第一层压实整平后，将加筋材料朝着临空面水平铺设至最后一级台阶边缘处向上弯起，再进行第二层砂砾卵石土回填压实，再将加筋材料回折并沿第一层加筋材料铺设的反方向水平铺设，再采用短钢筋将第二层加筋材料与上一级台阶预留的加筋材料搭接，最后进行第三层砂砾卵石土回填压实，得到最后一级台阶；施工完成最后一级台阶后，在最后一级台阶外侧采用砼矮墙支挡，完成路堑边坡的施工与支挡。

本实施例中，加筋材料采用土工格栅；台阶宽度为2.5～3.5m，台阶的分级开挖深度为2.0～3.0m，相邻两级台阶竖向搭接厚度为0.5m，边坡坡率一般为1∶1.2～1∶2.0；台阶的砂砾卵石土中的加筋材料的层间距为0.5～1.0m；加筋材料搭接处重合宽度不小于30cm；砼矮墙高度为1.0m，采用C15混凝土。

实施例3

一种如图1所示的本发明的软弱土路堑边坡回形加筋支挡结构，是一种逆作法施工的台阶式支挡结构。由软弱土质路堑边坡坡肩处开始，自上而下进行分级开挖-回填施工，每完成一级开挖层，即对所形成坡体进行回填柔性土工支挡结构施工；每级软弱坡体支挡结构采用“S”状回形加筋回填压实土体，逐级施工成台阶形，台阶宽度为2.5～3.5m，台阶高度为2.0～3.0m，相邻两级台阶搭接厚度为0.5m。在单级台阶回填土体(2)分层压实整平时，加筋材料(3)沿台阶宽度方向水平铺设，在台阶边缘处向上弯起，并回折沿反方向水平铺设，以此方法按层间距0.5～1.0m来回施工直至单级支挡结构台阶完成；最后在路堑坡址采用砼矮墙(4)支挡等护脚措施，施工完成。

某高速公路沿线部分路段需穿越较大洗砂泥浆池，且路面设计标高低于泥浆池顶面标高，需对部分泥浆池进行开挖，形成路堑结构形式，路堑边坡高度6.5m。由于洗砂泥浆流变性明显，边坡直接开挖施工中经常出现溜滑现象、机械掩埋等事故。采用本发明软土路堑边坡回形加筋土工支挡结构逆作工法进行处治。具体步骤如下：

1)平整边坡坡顶场地，疏干积水，以便机械设备进场施工。

2)如图2所示，在设计路堑边坡坡肩处进行平台开挖(深0.5m，宽度6.0m)，然后进行砂砾卵石土分两层回填压实(每层0.25m)，第一层压实整平后，沿着背向临空面方向水平铺设一层8.0m土工格栅至边缘处(6.0m嵌入砂砾卵石土层，2.0m预留)，其中边坡临空面方向预留2.0m搭接和锚固用土工格栅以便与下一级台阶筋材搭接，然后铺设第二层砂砾卵石土，构建边坡坡肩平台并以边坡坡肩平台为第N级台阶，N为台阶的级数，令N＝1；

③挨着第N级台阶向下开挖基槽，然后进行砂砾卵石土分层回填压实，第一层压实整平后，将加筋材料沿着背向临空面方向水平铺设，并在边坡临空面方向预留搭接和锚固用加筋材料，铺设至第N+1级台阶边缘处向上弯起，再进行第二层砂砾卵石土回填压实，此后将加筋材料回折并沿反方向水平铺设至第N+1级台阶边缘处向上弯起，再进行第三层砂砾卵石土回填压实，再将加筋材料回折并沿第二层加筋材料铺设的反方向水平铺设，形成第三层加筋材料，并构成“S”状回形加筋材料，再采用短钢筋将第三层加筋材料与第N级台阶预留的加筋材料搭接，最后进行第四层砂砾卵石土回填压实，得到第N+1级台阶；当施工完倒数第二级台阶时，转入步骤⑤，否则，进入步骤④；④令N＝N+1，返回步骤⑧；⑤挨着上一级台阶向下开挖基槽，再进行砂砾卵石土分层回填压实，第一层压实整平后，将加筋材料朝着临空面水平铺设至最后一级台阶边缘处向上弯起，再进行第二层砂砾卵石土回填压实，再将加筋材料回折并沿第一层加筋材料铺设的反方向水平铺设，再采用短钢筋将第二层加筋材料与上一级台阶预留的加筋材料搭接，最后进行第三层砂砾卵石土回填压实，得到最后一级台阶；施工完成最后一级台阶后，在最后一级台阶外侧采用砼矮墙支挡，完成路堑边坡的施工与支挡。

3)如图3所示，挨着第N级台阶向下开挖深2.5m、宽3.0m基槽，然后进行砂砾卵石土分四层回填压实(由下到上分层厚度分别为0.2m、1.0m、1.0m、0.3m)，第一层回填砂砾卵石土厚度为0.2m，压实整平后，采用土工格栅沿着背向临空面方向水平铺设，并在边坡临空面方向预留2.0m搭接和锚固用土工格栅，土工格栅铺设至第N+1级台阶边缘处向上弯起，再进行第二层砂砾卵石土回填1.0m，压实整平，此后将加筋材料回折并沿反方向水平铺设至第N+1级台阶边缘处向上弯起，再进行第三层砂砾卵石土回填1.0m，压实整平，再将加筋材料回折并沿第二层加筋材料铺设的反方向水平铺设，形成第三层加筋材料，并构成“S”状回形加筋材料，再采用短钢筋将第三层加筋材料与第N级台阶预留的加筋材料搭接，搭接长度为30cm，最后进行第四层砂砾卵石土回填0.3m，压实整平后，得到第N+1级台阶；当施工完倒数第二级台阶时，转入步骤5)，否则，进入步骤4)；

4)令N＝N+1，返回步骤3)重复施工，如图4所示；

5)挨着上一级台阶向下开挖深2.5m、宽3.0m基槽，再进行砂砾卵石土分三层回填压实(由下到上分层厚度分别为1.2m、1.0m、0.3m)，第一层回填砂砾卵石土厚度为1.2m，压实整平后，将加筋材料朝着临空面水平铺设至最后一级台阶边缘处向上弯起，再进行第二层砂砾卵石土回填1.0m，压实整平，再将加筋材料回折并沿第一层加筋材料铺设的反方向水平铺设，再采用短钢筋将第二层加筋材料与上一级台阶预留的加筋材料搭接，搭接长度为30cm，最后进行第三层砂砾卵石土回填0.3m，压实整平，得到最后一级台阶，如图5所示，施工完成最后一级台阶后，在最后一级台阶外侧采用高1.0m的砼矮墙支挡，完成路堑边坡的施工与支挡。

Claims (5)

1.一种软土路堑边坡回形加筋土工支挡结构逆作工法，其特征是：具体步骤为：①平整边坡坡顶场地，疏干积水，以便机械设备进场施工；②在路堑边坡坡肩处进行平台开挖，然后进行砂砾卵石土分两层回填压实，第一层压实整平后，沿着背向临空面方向水平铺设一层加筋材料，并在边坡临空面方向预留搭接和锚固用加筋材料，然后铺设第二层砂砾卵石土，构建边坡坡肩平台并以边坡坡肩平台为第N级台阶，N为台阶的级数，令N=1；③挨着第N级台阶向下开挖基槽，然后进行砂砾卵石土分层回填压实，第一层压实整平后，将加筋材料沿着背向临空面方向平顺铺设，并在边坡临空面方向预留搭接和锚固用加筋材料，铺设至第N+1级台阶边缘处向上弯起，再进行第二层砂砾卵石土回填压实，此后将加筋材料回折并沿反方向水平铺设至第N+1级台阶边缘处向上弯起，再进行第三层砂砾卵石土回填压实，再将加筋材料回折并沿第二层加筋材料铺设的反方向水平铺设，形成第三层加筋材料，并构成“S”状回形加筋材料，再采用短钢筋将第三层加筋材料与第N级台阶预留的加筋材料搭接，最后进行第四层砂砾卵石土回填压实，得到第N+1级台阶；当施工完倒数第二级台阶时，转入步骤⑤，否则，进入步骤④；④令N=N+1，返回步骤③；⑤挨着上一级台阶向下开挖基槽，再进行砂砾卵石土分层回填压实，第一层压实整平后，将加筋材料朝着临空面水平铺设至最后一级台阶边缘处向上弯起，再进行第二层砂砾卵石土回填压实，再将加筋材料回折并沿第一层加筋材料铺设的反方向水平铺设，再采用短钢筋将第二层加筋材料与上一级台阶预留的加筋材料搭接，最后进行第三层砂砾卵石土回填压实，得到最后一级台阶；施工完成最后一级台阶后，在最后一级台阶外侧采用砼矮墙支挡，完成路堑边坡的施工与支挡。

2.根据权利要求1所述的软土路堑边坡回形加筋土工支挡结构逆作工法，其特征在于，所述的加筋材料采用土工格栅。

3.根据权利要求1所述的软土路堑边坡回形加筋土工支挡结构逆作工法，其特征在于：台阶宽度为2.5～3.5m，台阶的分级开挖深度为2.0～3.0m，相邻两级台阶竖向搭接厚度为0.5m，边坡坡率为1:1.2～1:2.0。

4.根据权利要求1所述的软土路堑边坡回形加筋土工支挡结构逆作工法，其特征在于：台阶的砂砾卵石土中的加筋材料（3）的层间距为0.5～1.0m；加筋材料（3）搭接处重合宽度不小于30cm。

5.根据权利要求1所述的软土路堑边坡回形加筋土工支挡结构逆作工法，其特征在于：砼矮墙高度为1.0m，采用C15混凝土。

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