土工格栅加筋土生态护坡施工工法.docx

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土工格栅加筋土生态护坡施工工法

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

边坡可做得高且陡峭，最大高度可达40m以上，坡比1:

，即°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。

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化施工存在的安全风险。

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。

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。

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。

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300mm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。

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-麻袋袋装土，3-格栅连接棒，4-填土压实层

如上图所示：

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。

②采用60×80cm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400mm内。

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。

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

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

图施工工艺流程图

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③，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%。

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60×80cm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/m³。

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，

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。

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。

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Ø8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≥。

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°。

（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、所示。

（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。

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。

连接棒搭接时，必须交替穿过上下幅格栅每根肋条，如图所示。

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20~30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

劳动力组织

劳动力组织情况见表。

劳动力组织情况表表

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

3~6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，主要施工机具设备见表。

主要材料表表

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×75

m2

51250

HDPE，抗拉强度70kN/m，长期蠕变断裂强度m，格栅网孔长度＞35cm，炭黑含量≥2%。

2

单向塑料土工格栅

UX1500S×75

m2

65300

HDPE，抗拉强度114kN/m，长期蠕变断裂强度m，格栅网孔长度＞35cm，炭黑含量≥2%。

3

单向塑料土工格栅

UX1600S×50

m2

20350

HDPE，抗拉强度144kN/m，下长期蠕变断裂强度m，格栅网孔长度＞35cm，炭黑含量≥2%。

4

连接棒

B80

40×6×1350

m

9225

格栅搭接

5

麻袋

60×80

个

55100

坡面反包

6

碎石

20~30

m3

1880

排水层、坡脚硬化

7

水泥

普硅水泥

t

21

坡脚硬化及排水沟砌筑

8

中砂

-

m3

15

坡脚硬化及排水沟砌筑

9

页岩砖

240×115×43

块

21000

坡脚排水沟砌筑

10

铆钉

L=250mm

根

6000

￠8钢筋或竹签加工

11

草籽

-

kg

1200

用于坡面绿化

机具设备表表

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

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

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/T17689-2008

《塑料土工格栅蠕变试验和评价方法》QB/T2854-2007

《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2012

《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/1-2004

《公路路基施工技术规范》JTGF10-2006

现场验收评定标准

允许偏差及检验方法见表。

允许偏差及检验方法表

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。

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

单向塑料土工格栅质量技术指标表

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

HDPE

HDPE

HDPE

HDPE

2

平均抗拉强度（kN/m）

70

114

144

3

20度下长期蠕变断裂强度（kN/m）

-

4

格栅网孔长度（cm）

＞35

＞35

＞35

-

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（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=。

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。

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。

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≥。

每100~400m2取1点且取样点间距≥4m。

8.安全措施

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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.环保措施

防止水土流失，表层开挖后的场地或经翻松未压实的填料，雨季前要采用彩条布等予以遮盖。

零星材料入库存放，大型地材定点堆放，根据需要实时领用。

各种材料不得乱丢乱弃，建筑垃圾集中存放，现场严禁焚烧各类废弃物。

垃圾及时清运出场。

施工现场保持“工完、料尽、场地清”。

控制施工现场场界噪声不超过标准:

夜间施工≤55分贝，白天施工≤70分贝。

机械设备、车辆有专业机构出具的尾气排放达标标志。

加强机械日常检查维修，杜绝漏油现象。

做好防火措施。

现场禁止吸烟及明火现象。

10.效益分析

本工法规范了作业程序，施工应用简单，操作性强，施工质量容易得到保证。

与上部放坡、底部设置重力式挡墙方案的传统护坡工法应用相比，本工法经济社会效益更优异，经济分析见表。

经济社会效益分析表表

序号

分析项目

方案形式

指标对比结论

放坡+底部6m高重力式挡墙方案

土工格栅生态支挡方案

1

用地面积

14295平方

8500平方

节约占地亩，节地约41%

2

施工工期

86天

60天

缩短工期26天

3

场平土石方量

万立方

21万立方

减少土石方量万m³

4

填筑用料

万立方

万立方

节省填筑料万m³

5

边坡绿化率

80%

100%

边坡绿化率提高20%

11.应用实例

本施工工法已在湖南星沙500kV变电站工程用。

坡面表面绿化率实现100%；边坡整体造型美观。

本施工工法自2014年4月应用于湖南星沙500kV变电站站址高填方边坡土工格栅生态护坡项目中，工法应用施工过程进展顺利，工艺质量可靠；成型后的边坡结构稳定，历经2年时间的变形观测，监测结果在合理范围；边坡表面草种植被长势茂盛，与周边环境融合一体，造型美观，生态环保。

本工法后续应用在湖南永定西220kV变电站工程、湘潭±800换流站工程，均取得了良好的经济社会效益。

边坡成型后的状态见图、图所示。

图土工格栅加筋土生态护坡实物图