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加强型生态护坡施工工法(土工格栅、生态袋植草袋、联结扣)

加强型生态护坡施工工法(土工格栅、生态袋植草袋、联结扣)

加强型生态护坡施工工法
工法编号:FJGFEJ12-2012
完成单位:中铁十七局集团第六工程有限公司  中铁二十四局集团福建铁路建设有限公司
主要完成人:张世堂  李洪彬  廖明雄  黄玉仁  蔡履沐
1  前  言
铁路工程建设与自然环境密切相关,其工程规模大、项目多、涉及面广,其中土石方开挖工程、路基填筑工程形成了大量的裸露边坡,既破坏了原有植被,对当地生态环境影响较大,又不利于行车安全。随着近几年铁路行车速度的不断提高,行车密度增加以及人们保护生态环境意识的增强,建立铁路绿色长廊成为铁路发展的又一课题。传统边坡防护技术,只是有限的临时加固防护措施,而很难成为永久的边坡防护结构,为人类、为工程长期服务。实际工程中更需要一些实用性强、耐久性长、经济且具备生态环保功能重任的新技术,而加强型生态护坡防护技术正是这种新型技术的杰出代表。采用加强型生态护坡防护技术建设的边坡,既可以大规模减少高耗能、高污染建筑材料的使用, 同时又将边坡结构稳定、水土保持与绿化一次性完成,她所展示给人们的是安全的、节能的、生态的、环保的、有生命的、会呼吸的、绿色边坡世界。
2  特  点
2.0.1  工程效果好
加强型生态护坡采用三角内摩擦紧锁结构,土工格栅反包加强,级配砂石反压,土体反压,使整体边坡受力具有科学的稳定性,对外界冲击力有吸能缓冲作用,抗震性能也是传统护坡无法比拟的。施工中不需要对基础进行复杂的工程处理,对不均匀坡体的适应性也是本系统的特点之一。同时结构不产生温度应力,无需设置温度缝。结构面通过植被发达的根系与坡体结合成一个同质整体,使护坡不易分离、坍塌,随着时间的延续,日趋强壮的根系使边坡结构的稳定性及牢固性更强,工程效果好。
加强型生态护坡其主要组成包括:生态袋、满足多向排水功能与强度要求的网肋型三维排水联结扣、土工格栅、塑料排水带等。生态袋具有抗紫外线、抗老化、抗酸碱盐、抗微生物侵蚀、透水不透土功能。生态袋内采用级配良好的黄土填充,同时加入基肥或复合肥均匀混合物。生态袋既可减少边坡的静水压力,消除渗水对边坡的破坏,又能实现水分在土壤中的正常交流。三维排水联结扣其材质及环保性能与生态袋相符,上下面具备倒钩特性的棘爪,总数不少于12个,高度不小于2.5cm。联结扣上满足植物生长和排水的垂直孔数不少于32个,直径大于1.5cm,孔洞透水面积不少于联结扣面积的45%,确保满足多项排滤水及植物根系生长的要求。土工格栅由高分子聚合物经挤压成型,然后拉伸而成。在构筑较陡的回填土边坡时采用。加筋土工格栅与外墙面垂直布设,三维排水联结扣把加筋格栅和生态袋袋进行联结,对边坡的坚固性及稳定性起到增强作用,给土壤提供了理想的力的承担和扩散的连锁系统。因此她是自然的,有生命的永久工程。
图2.0.1    生态袋 三维排水联结扣和扎口带 土工格栅
2.0.2  施工简单、便于维修养护
加强型生态护坡在施工技术指南和技术人员的指导下,任何人均可参加施工,材料搬运轻便,操作简单。随着铁路“天窗”时间的缩短和大型机械的使用,可供人工养护边坡的时间越来越少,加强型生态护坡的建成可大大减少人工养护工作时间。
2.0.3  环境效果好
加强型生态护坡施工时不会产生建筑垃圾和施工噪声,选取多种植被,有利于将边坡环境还原到自然状态。不会对周围的居民产生干扰,建成后外观美观,与自然融为一体,不会产生视疲劳,净化空气,美化环境。
2.0.4  工期短、造价低、节约用地
加强型生态护坡施工简单,受条件限制小,工期快,采用加强型生态护坡,在路基边坡防护中可随着边坡的填筑同时进行,可以说对总工期没有影响。采用传统护坡施工时必须待路基填筑结束后才能施工,必定会影响总体施工工期。其使用的生态袋填料就地取材,节约了材料费用,造价低廉。施工占用土地面积小,节约工程的土地占用量。
3  适用范围
本工法因其施工简单、造价低廉、稳定性好,可大力推广应用于铁路、公路、河道、湖泊、矿山矿场及山体的边坡防护,也可以应用于市政工程、城市住宅区立体绿化景观墙等等。
4  工艺原理
加强型生态护坡防护系统具有三角内摩擦紧锁结构,其效果与植被根系的稳固作用相结合,形成复合稳定的生态边坡。加强型生态护坡挡土墙结构的理论依据是按照土力学“莫尔·库仑理论”发展的加筋土理论基本原理。通过在护坡施工中加入土工格栅等对生态边坡进行加强。其中生态护坡的三角内摩擦紧锁结构是按照力学抗拉及抗剪原理为依据。袋与袋之间采用联结扣相互连接,形成力学稳定的三角结构。在受力结构上完全能达到传统结构所能达到的承载效果。
 
图4  加强型生态护坡原理图
5  施工工艺流程及操作要点
5.1  施工工艺流程
 
图5.1  施工工艺流程图
5.2  操作要点
 
图5.2  杭甬客专上虞北站加强型生态护坡施工示意图
5.2.1  施工准备
首先对施工图纸进行审核,对现场设置的坐标点进行复测,满足要求后方可使用。沿征地界线挖出排水沟,两侧开挖积水井,保证雨天不积水。填料选择及试验,对坡背需回填的土进行击实试验,计算出该种土压实的最佳含水量,便于施工时坡背填料的质量控制。根据设计要求,选定生态袋、土工格栅、三维排水联结扣等材料,确定订购厂家,对材料进行各项指标的检测,经检测合格后方可使用。
5.2.2  清理平整基底
清除填筑地段的表面虚土,至实土或原生态岩层。进行适当平整,然后用小型打夯机进行夯实,夯实后即可开始砌筑生态边坡。在挖掘基底时,注意不要去破坏掉其他基石的原材料,基底不能有垃圾等杂物,基础必须夯实严实,减少边坡沉降。
5.2.3  生态袋填土拌合
在施工现场取土,加入基肥或复合肥均匀拌合,即拌即用,未使用完的拌合料必须进行覆盖,以便减少袋装土的水分及肥料外泄。填充物中不得有冻块、有机料及生活垃圾。施工中应尤其注意,不应在0°以下施工时,防止生态袋中存在冻土,导致生态袋冻土融化后发生局部沉降。
 
图5.2.3  生态袋填装
5.2.4  生态袋的填装
安排工人,使用铁铲,对已经拌合的填料进行装袋工作。装袋时必须确保袋中土装满,装满后采用专用的扎口带进行封口。将装好的土袋集中放在现场备用,根据工人数量、施工计划安排每天装填生态袋的数量和砌筑数量,装好的土袋必须尽快用完,避免曝晒和雨淋。
5.2.5  拉线定坡率、边缘线
使用全站仪放样定出边坡坡脚线,用白灰洒出来。然后利用边坡之间站房的立柱,用坡度尺放出边坡线,在边坡填筑两头插杆、拉线控制边坡填筑边线。
5.2.6  铺设第一批土工格栅,垒砌第一层生态袋及碎石反压层
在对路基基底进行清理夯实后铺设第一批土工格栅共两张,土工隔栅应完整连续、无破损和接头,垂直边坡方向搭接的长度不小于0.3m,土工格栅外露边坡长度大于3.5m。然后在边坡线位置垒砌第一个生态袋,在生态袋后面垒砌一个塑料编织袋(内填级配碎石)作为生态护坡的反压层,其中上面的一张土工格栅从生态袋与塑料编织袋之间穿过,另外一张将生态袋反包。
5.2.7  三维排水联结扣安装,生态袋压实,反压层固定
护坡生态袋第一层安装结束后,通过人员来回踩踏压实,不得使用打夯机压实,这样不利于植物生长。生态袋与塑料编织袋用短拉筋竖向连接固定。将三维排水联结扣放在生态袋上面两个袋子内部边缘位置,使每个联结扣横跨在两个生态袋上,然后把叠加层(第二层)的中部放置于联结扣上面,确定联结扣刺透袋子的中腹正下面而达到互相稳固的作用。
5.2.8  第一批土工格栅反包,坡背填土并进行碾压,夯实
继续填筑第二层生态袋和塑料编织袋,以两层生态袋32cm高作为第一层土方填筑高度,每个生态袋高度为16cm。在两层生态袋及碎石反压层填筑压实后,将土工格栅反包回压至袋体后面,反包土工格栅长度不小于3.5m,使用路基回填料开始对坡背进行回填,回填压实高度为32cm,经检测合格后进行下一批土工格栅及生态袋的铺设。通过对生态边坡的土工格栅加强、级配碎石反压及回填土的进一步反压使路基护坡强度得到了强有力的加强,确保了边坡的牢固和稳定,为生态护坡作为永久性边坡提供了坚实的基础。具体施工(见图5-3-8-1、图5-3-8-2)。
图5.2.8-1  每批土工格栅施工详图
 
图5.2.8-2  土工格栅反包施工
5.2.9  重复上述工序砌筑至设计标高
按照上述施工方法,重复作业直到砌筑到设计标高。在砌筑过程中埋设塑料排水带,按照坡面1根/4平方米设置,以利于边坡内部排水。砌筑工程中注意保持坡面的坡率,不得出现反坡现象,土工格栅铺设必须紧锁。在垒砌到顶层时,应对顶层的生态袋缝隙采用黄土灌缝、压实,防止雨水过量渗入边坡缝隙,导致边坡顶部局部开裂、生态袋外张等问题的发生。
5.2.10  坡面清理
砌筑完成后,对坡面进行清理,将散落的土、石子、垃圾等清理边坡现场,为绿化作业提供一个干净的施工环境。
5.2.11  绿化
边坡施工结束后,按照设计要求,购置草种进行绿化。如采用草籽宜用喷坡绿化或用藤本植物,采用钢扦在生态袋上插口,埋设进行绿化。在进行绿化时应注意,应掌握好天气条件,不宜在干燥无雨时段进行绿化作业,应选择在雨水丰富时段进行了绿化,这样绿化效果良好。
5.2.12  养护
绿化结束后定期进行洒水养护和其它杂草的拔除工作,直至竣工验收,移交运营单位。
5.3  劳动力组织
加强型生态护坡施工属劳动密集型作业,可解决大量的劳动力,技术含量低,仅需少量技术员带班作业即可。所需人员及分工见表5.3。
表5.3   施工管理人员及职责分工表

序号 职位 人数 要求
1 负责人 1 熟悉图纸,编制可行性施工组织设计,全面协调施工中存在的问题。
2 技术员 1 熟悉图纸,负责现场技术指导,技术交底。
3 安全员 1 负责安全教育、安全交底。重点对施工临时用电、
高空作业安全等进行日常安全检查。
4 打夯机操作员 1 负责打夯机的打夯压实。
5 装袋搬运工人 20 负责装袋和搬运作业
6 堆垒砌筑工人 12 熟悉施工程序,负责生态袋及编织袋堆砌、土工格栅、排水带安装工作。
 
6  材料及设备
6.1  材  料
加强型生态护坡所需材料主要有:生态袋、土工格栅、塑料排水带、塑料编织袋、三维排水联接扣、扎口带、级配碎石、施工现场砂土及肥料等等。
6.2  设  备
加强型生态护坡施工工艺简单,所需设备主要有:挖机、铁铲、皮尺、小型打夯机、手推车、坡尺、钢树枝剪(剪加筋格栅)、压实木板等。
7  质量控制
7.1  质量控制标准
1)《新建时速300-350公里客运专线铁路设计暂行规定》(铁建设【2007】47号)
2)《高速铁路路基工程施工质量验收标准》(TB10751-2010)
3)《铁路路基施工规范》(TB1001-2005)
4)《新建铁路杭州至宁波客运专线施工图路基工程设计与施工参考图集》
7.2  质量保证措施
7.2.1  误差控制要求见表7.2.1
表7.2.1  质量控制要求表
序号 检查项目 允许误差
1 中线至边缘距离 0~50mm
2 顶面高程 ±15mm
3 横  坡 ±0.5%
4 排水带间距 ±20mm
5 每层压实厚度 ±20mm
6 起讫里程 ±100mm
7 土工格栅安装长度 +100mm
8 联结扣位置 ±20mm
7.2.2  质量控制措施
1  建立质量管理机构,落实质量岗位责任制,层层分解,把质量控制具体落实到每一个部门,每一个员工,每一位工人。
2  严格按路基工程现行的施工规范进行施工,按照验收标准进行检查验收,抓好每一道施工工序的控制。
 生态袋、土工格栅等材料均要求有出厂合格证和检验检测报告。
4  加强边坡复测工作,按设计规范要求放好边坡坡度线,堆砌时严格按边坡坡度线施工并保证整体线形,误差严格控制。
5  每层压实度严格按照试验段总结出的数据进行控制,确保加强型生态护坡不超设计下沉。
8  安全措施
8.0.1  建立安全管理机构,落实安全责任制,层层分解,把安全控制具体落实到每一个部门,每一个员工,每一位工人。
8.0.2  建立安全教育、安全培训制度,对所有进场员工先培训,合格后上岗,明确所施工内容的危险性。特殊工种人员必须持证上岗。
8.0.3  有针对性的进行高空作业、临时用电等危险性较大的工序的专项检查。
8.0.4  建立安生生产检查制度,做到班组日查,队周总结,项目部每月进行一次安全教育和检查评比,使警钟常鸣,常抓不懈。
9  环保措施
9.0.1  建立健全环保管理机构,深入贯彻执行《环境保护法》、《水土保持法》、《水污染防治法》、《土地管理法》等相关的国家法律。
9.0.2  在工作中加强机械设备的保养,确保机械设备正常运行,确保机械的油水不发生跑、冒、漏现象,更换机油、液压油时,换出的废油、废液集中储积,集中处理,严禁乱流乱淌,污染水源,破坏环境。
9.0.3  尽量减少夜间施工,若必须夜间施工,应严格按照当地政府要求执行,减少噪声对附近居民的影响,开挖及打夯作业尽量避开夜间作业。
10  效益分析
加强型生态护坡因其施工方法简单,结构牢固,施工成本大大减低,在以后的边坡防护工程中应得到大力的推广,简单以1公里长高度4米的边坡防护为例进行分析。
10.0.1  经济效益
采用加强型生态护坡施工。4000㎡坡面需生态袋(815mm×16cm)306748个,每个生态袋及配套三维排水联结扣1元/套,材料费306748元;以2人一天装填砌筑100个计,需人工1534个,每个人工均为普工按100元每天计,人工费153400元;挖机设备租赁费一个月30000元。总共费用490148元。
如采用钢筋混凝土护坡目前市场总包价约580元/方,厚度按照0.4m算,共计1600方。总计费用928000元。
如采用浆砌片石护坡目前市场总包价约350元/方,厚度按照0.4m算,共计1600方。总计费用560000元。
从上计算可见使用加强型生态护坡比钢筋混凝土护坡节约437852元;比浆砌片石护坡节约69852元,但加强型生态护坡稳定性更好。
10.0.2  社会效益
采用钢筋混凝土或浆砌片石护坡结构等刚性结构施工,资源消耗多;高边坡部位施工难度大;施工后的造型简单呆板,且多为直线型外形,容易造成人们的视觉疲劳;施工后的边坡不能绿化,与周围自然景观相违背。如采用加强型生态护坡施工符合国家的环保政策,符合国家节能规定,给人以赏心悦目的感观。
11  工程实例
本工法成功地应用于杭甬铁路客运专线上虞北站站台防护工程和向莆铁路福州站边坡防护工程,工程质量满足规范要求,经福建省建筑业协会组织专家论证,工法关键技术成熟可靠,在类似工程上具有推广应用价值。
11.1  杭甬铁路客运专线上虞北站站台防护工程
11.1.1  工程概况
新建杭甬铁路客运专线位于浙江省东北部,正线全长149.89km。沿线软土及松软土地层分布范围广、成因复杂、工程性质差。杭甬客运专线上虞北站位于浙江省上虞市城区北部,车站及区间的填方路基横穿三叶、良康园林及当地葡萄园。三叶、良康园林场区地势平坦,内现有大面积的树木林,局部分布小渠及水潭。地下水丰富,埋深约0.5~2.5m,主要受大气降水及地表水的补给。上虞北站车站地质状况属冲海积相平原区,分布深厚淤泥、淤泥质粘土。
 
图11.1.1  杭甬客专上虞北站加强型生态护坡工程
11.1.2  施工情况
上虞北站站台加强型生态护坡工程于2011年6月开工,至2011年12月竣工。边坡施工随着站台的填筑而进行,在每层填筑中加入了土工格栅,对站台及边坡的稳定性进行了加强,同时边坡施工对总体工期没有任何影响,随着路基填筑结束而结束。因加强型生态护坡工法成熟,操作简单,通过施工中严格的质量控制,使最终修建成的边坡边坡牢固,稳定达到了设计效果。
11.1.3  工程评价
上虞北站站台防护工程采用了加强型生态护坡,节约了工程造价,施工中减少了施工干扰、未影响总体工期,经绿化后的站区边坡看起来清新、美观、大方,给人以赏心悦目的感觉。工法关键技术,正在申请实用新型专利:《生态环保型车站》、《集高强度和生态环保于一身的坡道》,且均已被受理。此种施工工法值得在今后的边坡防护工程中大力的推广。
11.2  向莆铁路福州站边坡防护工程
11.2.1  工程概况
新建向莆铁路福州站改扩建工程位于福州车站及两端咽喉,正线长度6.928KM。该施工段范围内的地基为典型的软土地基,分布较广。在LXDK0+491~LXDK1+020右侧路基设加强型生态护坡。
 
图11.2.1  向莆铁路福州站加强型生态护坡工程
11.2.2  施工情况
向莆线福州站改扩建工程加强型生态护坡工程于2010年3月开工,至2011年5月竣工。加筋材料选用强度高、拉伸应变小、抗老化性能好、蠕变变形小的双向高强涤纶经编土工格栅。生态袋内采用级配良好的颗粒材料填充,同时加入基肥或者复合肥、土壤的均匀混合物。因加强型生态护坡工法成熟,操作简单,通过施工中严格的质量控制,使最终修建成的边坡牢固,稳定达到了设计效果。
11.2.3  工程评价
向莆线福州站改扩建工程采用了加强型生态护坡,到2012年5月为止, 经过一年的运营,并经历了2011年的雨季考验后,边坡稳定,没有出现下沉、变形问题,施工获得了成功。
加强型生态护坡在现实生活中也开始慢慢的被人们所认识和了解。因其施工简单、结构稳固、造价低廉及美观大方、环保等原因在设计人员眼中也开始得到了重视。相信在不久的将来在边坡防护处理方面将会得到大力的推广和应用,他的施工优越性也必将被人们所赞赏。

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此文关键词:加强型,生态,护坡,施工,工法,土工,格栅,、,