土工格栅加筋土生态护坡施工工法

1、土工格栅加筋土生态护坡施工工法湖南省送变电工程公司李海波1前言在以往输变电工程建设中，对于变电站高填方边坡的支护结构，多数采用重力式、支撑式、锚固式等支挡结构形式，这些支护结构在面对高填方边坡时，还需辅以坡率法处理，存在占地面积大、造价高、施工复杂、资源消耗大、适应地基变形性能差、与环境不协调等不足之处。湖南省送变电工程公司联合设计单位，以星沙500kV变电站工程为依托，开展科技创新研究，成功将土工格栅加筋土生态护坡这一新型支护技术应用于工程，该方案在合理解决高大填方边坡支护治理的同时，综合解决了传统支护方案的各种弊端，具有经济、生态环保、节约用地、节约资源、施工简单的优点。应用过程中，我公司

2、形成科技创新成果，获湖南省电力公司科技创新二等奖。同时，总结形成了土工格栅加筋土生态护坡施工工法。该工法已连续在后续项目中使用，施工工序简单，应用进展顺利，工艺质量可靠；加快了施工进度，缩短了工期；成型后的边坡结构稳定，坡面绿化率实现100%，边坡整体造型美观。取得了良好的经济社会效益。2.工法特点2.1 边坡可做得高且陡峭，最大高度可达40m以上，坡比1:0.4，即68.2的坡角，可节约占地面积，减少土石方开挖量，减轻对环境的破坏。2.2 可在边坡坡面植草，生态环保，美化环境。同时，本工法创新改进采用草种预拌同步回填施工技术，在袋装土中同步植入草种，边坡与绿化同步施工，化解了高边坡部位后期绿

3、化施工存在的安全风险。2.3 支护结构以塑料格栅作为拉筋，以场平回填土方作为填充料，填充料可就地取材，施工便捷。与传统支护结构需要大量消耗钢材、砂石水泥、模板、木材、块石、水等资源的形相比，资源消耗更低，工序更为单一简化。2.4 分层格栅之间通过连接棒搭接，实现足强度连接，工艺简单重复，可快速施工，加速施工进度，施工工期更短。2.5 可大面积采用机械作业，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。2.6 综合采用了体内外排水的双重措施，体外排水措施为：在坡脚地面设置混凝土防水层和导水沟，将集水导离墙外，防止地表径流渗入墙体内部。体内排水措施为：坡背后及平层面设置30

4、0mm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。消除了地下水及入渗水给护坡带来的负面效应，增加了结构的安全可靠性。2.7 改进了格栅张拉工具，采用以电子拉力计辅助双钩紧线器对格栅进行张拉的方式，实现张拉力度的可控量化，提高了工艺质量。在公路、铁路及水利工程领域应用的加筋土护坡案例中，对加筋施工的张拉工艺以张拉梁来实施，存在张拉效果差、张拉力度不可控的缺点，本工法通过改进应用收线器结合拉力计确定张拉值的方式对格栅张拉力度进行控制，提高了格栅张拉质量。现场对土工格栅进行张拉试验，当格栅张拉力控制在1.96kN时，格栅张紧平顺，无皱褶，反包部位格栅贴合良好，达到质量技术要求。3.适用

5、范围本工法适用于输变电工程站址高填方边坡部位土工格栅加筋土生态护坡的施工。4.工艺原理土工格栅加筋土生态护坡是以单向塑料土工格栅作为拉筋，以土为填充料，通过在回填土中分层植入土工格栅组成复合土体，作为变电站（换流站）高填方坡支护。土工格栅具有较高的抗拉强度，其连续的网状结构，使其能均匀地加固土体，增强土与加筋材料之间摩擦作用，使加筋土形成稳定的整体复合结构；土工格栅具有优异的耐久性、耐腐蚀性和良好的温度适应性能，应用周期长，满足永久性工程需要。在边坡面层袋装土中植入草种植被，待生长成型后，对变电站坡面防护和生态环保均有显著成效。 图4.1 土工格栅加筋土生态边坡坡面详图1-单向塑料土工格栅，2

6、-麻袋袋装土， 3-格栅连接棒，4-填土压实层如上图所示：4.1 为单向塑料（HDPE）土工格栅材料，标准幅宽1.33m。根据选型受力计算，格栅朝向护坡内侧按预定长度经张拉后平铺固定，护坡外侧预留1.6m反包及搭接长度。格栅平铺部位临时固定方式可采用120mm长8“U”型钢筋或250mm长竹签按0.7m的间距呈梅花状钉紧锚固。4.2 采用6080cm的麻袋内装预拌草种的根植土。预拌草种选择耐干旱、根系发达品种。草籽用量为每立方根植土40g，草籽与肥料按1:2比例拌合后，分层撒布在预先准备好的根植土中，经搅拌均匀后装袋。袋装土沿边坡纵向砌筑四层，砌筑时要求上下层交错搭接，经拍平整理后总高度控制在

7、400mm内。4.3 格栅搭接连接棒，预留的下层格栅在袋装土填砌到位后，向上翻转反包，即通过“C”型包裹并与上层铺设的格栅通过连接棒进行搭接，通过对上层格栅末端的张拉工序形成整体连锁效应。4.4 为场平填土压实层：即按照场平回填土压实技术要求，对张拉锚固后的格栅铺设区进行分层铺土压实。压实密实度参数达到要求后，即可实施上层格栅的铺设工序。4.5 按照预定的坡度，重复（1）（4）工序，直至垒砌至边坡预定高度，即可实现边坡成型。5.施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程(见下页)底层格栅锚固底层格栅坡面处袋装土垒砌施工准备测量定位基槽开挖底层格栅铺设底层格栅张拉按预定坡度重复上述格栅施工工序至

8、拟定高度完工外部排水施工护坡初步成型虚线框内工序循环平面及墙背滤水层穿插施工坡面袋装土垒砌格栅锚固格栅张拉回填土分层碾压下层格栅反包上层格栅铺设上下层格栅搭接图5.1 施工工艺流程图5.2 操作要点5.2.1 测量定位（1）根据设计图纸数据，计算出土工格栅加筋土护坡上边坡线的转角坐标点，利用全站仪或GPS定位仪在现场定位放样；（2）沿放样灰线，间隔5m对地形高程进行实地测量；（3）计算出实际地形高程与上边坡线理论高程之间的高差，乘以边坡坡度，得出下坡线坡脚的外向延伸距离，将延伸点纵向连线即为起坡线位置。（4）重复步骤，反复对起坡线进行校正，直至地形平缓、外向延伸无明显高差为准。（5）在最终校准

9、的起坡线上整体外延1.5m工作面，作为基础开挖线，标定桩位，并施以灰线标记，作为开挖的标志。（6）同一护坡面、不同高程点多处同时作业时，要对不同作业点之间的轴线位置进行核对校正。5.2.2 基槽开挖（1）以推土机配合反铲挖掘机等大型土石方机械对格栅护坡地基进行基槽的开挖。（2）基槽开挖宽度需满足格栅铺设长度。将施工范围内的基底软弱土层挖除，开挖深度1m并进入设计要求的地基持力层，即：以满足第一层土工格栅铺设长度和承载力要求为准。（3）基槽在纵向标高变化处按1：2高宽比做阶梯式过渡，如图5.2.2所示。（4）基槽开挖后，对基底面进行平整处理，要求基底平整度15mm，基底坡度5%。图5.2.2 基

10、槽开挖现场实列5.2.3 格栅铺设（1）立坡度尺基坑开挖平整后，利用先前测量校准后的起坡线数据进行二次测量定位，在起坡线上每间隔15m及护坡坡转角处立坡度尺兼皮数杆，作为格栅护坡砌筑竖向标高与坡度的控制依据。格栅实施过程中，每升高2m，要对坡度尺重新核准校正。坡度尺设置如图5.2.3-1所示。基坑开挖后，二次测量定位，架设坡度尺。图5.2.3-1 基槽开挖后设置坡度尺兼皮数杆（2）格栅下料采用单向塑料土工格栅，材料标准幅宽1m，下料长度为：设计植入锚固长度+坡面反包与上层搭接所需长度（1.6m）。采用剪刀进行裁剪。（3）格栅铺设：1）格栅的铺设分两种情况：底层的铺设和二层以上格栅铺设。在基坑开

11、挖到位后底层格栅铺设前，可采用重型压路机将基槽碾压多遍，将基土层碾压平整，便于格栅铺设作业。预留反包搭接长度图5.2.3-2 格栅外侧预留反包长度图5.2.3-3 格栅平面摊铺2）按设计图纸要求的长度及方向进行格栅铺设。以现场定位起坡线为准，将格栅的反包搭接长度预留出来，发包搭接长度1.6m，如图5.2.3-2所示。其余部分朝坡背侧伸展平铺。相邻格栅对接铺设，不得有空隙。格栅铺设如图5.2.3-3所示。3）格栅铺设期间，禁止各种机械在没有填筑回填土的土工格栅上通行。避免造成格栅起鼓、起皱、不平整问题和降低土工格栅的力学强度。5.2.4 袋装土装填垒砌（1）撒草籽、土装袋作业装土袋选用6080c

12、m麻袋，土可选用场平表层根植土，草籽选择耐干旱、根系发达的品种系列，草籽用量为40g/m。草籽与肥料按1:2比例拌合后，均匀撒布在要装袋的土堆表层，要求一层一撒，拌合均匀。装袋作业贯穿整个格栅边坡施工工序。如图5.2.4-1所示，图5.2.4-2 袋装土垒砌图5.2.4-1：袋装土作业2）袋装土垒砌如图5.2.4-2所示，在两根坡度尺兼皮数杆之间带线，作为袋装土垒砌轴线和标高控制的依据。每一幅格栅反包高度内设四层麻袋，总高度控制在400mm内。施工垒砌时应按坡度、水平和竖直方向整齐码放，麻袋封口朝向坡背侧，上下层麻袋交错布置。（3）袋装土拍实整理 图5.2.4-3 袋装土拍实整理袋装土垒砌到位

13、后，采用木质拍板对袋装土上平面与外侧面进行拍实平整（见图5.2.4-1）。一是利于格栅反包时紧贴袋装土侧面，使受力性能更好，坡面侧更稳定；二是工艺美观需要，保证线型、规则度和美观性，使坡面更显方正整齐。5.2.5 格栅张拉（1）格栅张拉工况分两种情况：一种工况是基坑开挖后对底层格栅的张拉，需在袋装土垒砌到位后才能实施；第二种工况是进入二层及以上格栅施工层后，张拉前不需铺设麻袋，仅需与下层反包格栅搭接后即可实施张拉。紧线器张拉耙图5.2.5 格栅张拉实列拉力计（2）格栅张拉工具包括：电子拉力计、双钩紧线器、张拉耙、角铁桩。以张拉耙钩住格栅末端横肋，再连接拉力计与紧线器，紧线器后端与临时锚桩固定。

14、通过动作紧线器和拉力计读数，实现对格栅张拉值量化。张拉值达到1.96kN时，格栅张紧平顺，无皱褶，反包部位格栅贴合良好，满足质量要求。5.2.6 格栅临时锚固图5.2.6 格栅平面临时锚固临时锚固件格栅锚固可采用8钢筋或定制的竹签。钢筋加工成“U”形，竹签顶端加工成“T”形，长度均为250mm。对张拉后的格栅按纵横间距0.7m尺寸呈梅花状布置钉在格栅横肋受力侧。确保格栅各部位保持张紧平顺，紧贴地面，在填土等外力作用时，铆钉不会松脱，格栅不起褶皱。临时锚固完成后拆除张拉工具。 临时锚固件图5.2.6所示。5.2.7 大面积分层回填土碾压（1）格栅张拉固定后，进行回填土施工，以轮式铲车运土、反铲挖

15、机摊铺、压路机碾压配合流水作业。 回填土就地采用场平挖方区土方，最大粒径小于单层回填层厚度的1/3且150mm，土颗粒大小搭配，级配均匀。分层回填施工，分层压实厚度300，压实系数0.94。回填压实完成后的标高与该层次的坡面处麻袋垒砌高度齐平。压实后的填土面层平整密实无尖刺凸起物，表层平整度15mm，面层坡度5。 图5.2.7-1 平面摊铺回填土及碾压（2）回填土作业从坡背处平铺的格栅外围逐步向坡面侧推进，严禁重型机械在未摊铺土的格栅上行走或碾压。回填作业见图5.2.7-1、5.2.7-2所示。图5.2.7-2 平面摊铺回填土及碾压（3）在邻近坡面处2米内禁止重型压路机作业，一是防止机械跌落发

16、生事故，二是避免重型机械碾压时将袋装土挤出和碾压变形。可采用小型振动碾夯实。护坡边缘部位回填土夯实见图5.2.7-3所示。图5.2.7-3 边缘部位人工夯实 5.2.8 格栅反包与搭接将预留格栅上翻反包图5.2.8-1 格栅反包 图5.2.8-2 反包格栅与上层搭接 连接棒将格栅下层预留的反包搭接部分向上翻转反包做“C”型包裹(见图5.2.8-1)，末端部分与上层格栅通过连接棒进行搭接(见图5.2.8-2)。连接棒搭接时，必须交替穿过上下幅格栅每根肋条，如图5.8.1-3所示。连接棒图5.2.8-3 连接棒搭接示意图5.2.9 排水设施施工排水设施包括护坡平面层及坡背挖填交界面碎石排水层，坡脚

17、侧地面硬化排水层和排水沟，排水设置如图5.2.9所示。（1）护坡平面排水层包括坡底碎石排水层和上平面排水层，坡底处排水层其底平面高于坡面外侧地面300mm，上平面排水层根据护坡高度由设计确定。平面排水层即将回填土层替换为2030级配碎石铺设压实，其对应坡面处袋装土替换为袋装碎石。（2）坡背挖填交界面碎石排水层施工随同格栅护坡回填土升高而同步回填开展。（3）坡底排水设施为混凝土硬化地面和砖砌排水沟，在最低点设置汇水管道将积水引走，避免出现坡脚积水现象。其施工工艺按照常规工艺组织实施。图5.2.9土工格栅生态护坡典型断面示意图5.3 劳动力组织劳动力组织情况见表5.3。 劳动力组织情况表 表5.3

18、 岗位人数岗位职责施工负责人1人负责施工全面管理工作，现场组织协调、物资供应、工器具装备，安全、质量、进度控制及对外联系等。技术员1人负责现场施工技术指导，对施工质量进行过程控制及检查验收，收集、整理技术资料。作业工长2人负责工班内施工作业安排，督促检查作业质量安全及文明施工。材料员1人负责材料机具的组织供应，建立物资收发台账。安全员1人负责现场施工安全监督检查工作，确保施工安全。质检员1人负责现场施工质量监督检查工作，配合现场监理对施工环节进行3级验收确保施工质量。机械操作36人严格按机械操作规程及相关规范要求操作压路机、铲车、挖机，定期对机械进行、维护保养。大工8人格栅敷设及反包麻袋安装普

19、工15人生态土拌和装袋及局部夯实等配合工作电工1人负责现场用电操作及管理6.材料与设备主要材料表见表6.1，主要施工机具设备见表6.2。 主 要 材 料 表 表6.1 序号材料名称规格型号单位数量备注1单向塑料土工格栅UX1400S 1.3375m251250 HDPE，抗拉强度70kN/m，长期蠕变断裂强度27.1kN/m，格栅网孔长度35cm，炭黑含量2%。2单向塑料土工格栅UX1500S 1.3375m265300 HDPE，抗拉强度114kN/m，长期蠕变断裂强度44.2kN/m，格栅网孔长度35cm，炭黑含量2%。3单向塑料土工格栅UX1600S 1.3350m220350 HDPE

20、，抗拉强度144kN/m，下长期蠕变断裂强度55.8kN/m，格栅网孔长度35cm，炭黑含量2%。4连接棒B80 4061350m9225格栅搭接5麻袋6080个55100坡面反包6碎石2030m31880排水层、坡脚硬化7水泥42.5普硅水泥t21坡脚硬化及排水沟砌筑8中砂-m315坡脚硬化及排水沟砌筑9页岩砖24011543块21000坡脚排水沟砌筑10铆钉L=250mm根60008钢筋或竹签加工11草籽-kg1200用于坡面绿化 机 具 设 备 表 表6.2 序号设备名称设备型号单位数量用途1反铲挖机320DL台3回填土摊铺、平整2铲车LW500FN台3配合铲土、运土3压路机XS202J

21、台2回填土碾压4立式打夯机-台4护坡边缘回填土打夯5全站仪或GPS定位仪-台1轴线测量校正6水准仪DS3台1高程测量7木工平刨机-台1加工坡度尺用8砂轮切割机-台1加工锚签用9手推斗车-台4零星材料运输10张拉器-套10格栅张拉7.质量控制7.1 本工法执行的主要标准及规范建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202-2012土工合成材料 塑料土工格栅GB/T 17689-2008塑料土工格栅蠕变试验和评价方法QB/T 2854-2007建筑边坡工程技术规范GB50330-2012公路工程质量检验评定标准 JTG F80/1-2004公路路基施工技术规范 JTG F10-20067.2 现场

22、验收评定标准 允许偏差及检验方法见表7.2。 允许偏差及检验方法 表7.2 项次检查项目规定值或允许偏差（mm）检查方法和频率1地基基础应符合设计要求现场观察或钎探检测2格栅型号及材质要求应符合设计要求查验合格证及取样试验3土工格栅植入长度不得小于设计长度尺量：每20m检查5处4格栅反包长度不得小于设计长度5顶层格栅反包折回长度不得小于设计长度6下层格栅与上层格栅的连接下层格栅反包回折后与上层格栅用连接棒连接目测：每20m检查5处7相邻格栅的连接相邻格栅对接铺设，不得有空隙8格栅的铺设张紧平顺，无皱褶，紧贴地面9袋装土组砌平整度偏差20尺量：每20m检查5处10坡顶平面位置50经纬仪：每20m

23、检查3处11成型后坡顶高程 50水准仪：每20m测1点注：平面位置和坡度“+”指向外，“”指向内。7.3 土工格栅材质要求单向塑料土工格栅材料质量技术指标见表7.3 单向塑料土工格栅质量技术指标 表7.3项目技术指标编号格栅类型B型(UX1400S)C型(UX1500S)D型(UX1600S)连接棒（B80）1聚合物原料HDPEHDPEHDPEHDPE2平均抗拉强度（kN/m）7011414452.8320度下长期蠕变断裂强度（kN/m）27.144.255.8-4格栅网孔长度（cm）353535-5最小炭黑含量2%2%2%2%单向格栅指标说明：7.3.1单向土工格栅要求原材料为高密度聚乙烯（

24、HDPE），必须采用全部新的原始粒状原料，严禁采用粉状和再造粒状颗粒原料。7.3.1设计根据现行国标及塑料土工格栅蠕变试验和评价方法（QB/T2854-2007），采用的蠕变外推折减系数RFex=1.0。要求生产厂家需提供经过认证的不少于10年，并且具有高温实测数据的蠕变试验报告。7.3.1土工格栅应有交通部交通产品认证证书。7.3.1厂家需提供土工格栅及连接棒等材料的检测报告。7.4 土工格栅材料取样检测要求7.4.1 取样：在同批次、同规格进场的土工格栅产品中，随机抽取一卷，截取全幅宽1米长为样品。7.4.2 尺寸偏差：将整卷土工格栅展平测量宽度计算偏差。7.4.3 颜色及外观：在自然光线

25、下距产品0.5米目测。7.4.4 炭黑含量：最小炭黑含量不小于2%。7.4.5 力学性能试验：平均抗拉强度、标称强度下的应变。7.5 填料检测要求7.4.1 材质要求：按设计要求选用回填料，最大粒径150mm。7.4.2 取样检测：分层取样检验土的干密度和含水量，压实系数0.94。每100400m2取1点且取样点间距4m。8.安全措施8.1对土工格栅作业人员进行安全培训及技术交底，作业时设专人监护。8.1进入施工现场的挖掘机、铲车、压路机等施工机械的停放行走与运土方法制定出具体施工方案并经审批，严格按方案实施。8.1机械设备运料、整平、碾压时作业范围内设置安全警示标志，严禁无关人员进入。8.1 夜间作业,机上及工作地点必须有充足的照明设施,在危险地段应设置明显的警示标志和护栏。8.1 边坡作业高度超过2m时，边坡外侧根据高度设置多层水平防护网，防止人员在高处边缘部位作业时跌落。 8.1 重型机械严禁紧贴挡墙边缘作业，以2m的安全距离为准，可避免机械跌落。 8.1 加强电源管理，安排专职电工跟班作业，所有电源的引接、拆卸均由专职电工负责操作。9.环