格宾挡墙在山区填土地基中的应用

郑飞舟，蒋昭飞

（贵州省地质矿产勘查开发局114 地质大队，贵州 遵义 563000）

近年来，随着各类建设工程持续开展，可利用土地资源越发紧张，项目与周边环境的矛盾日益突出，越来越多的项目选址于历史回填区。山区地形起伏较大，需要进行场地平整，在边坡支护设计中，填土地基支护结构选型不仅影响工程造价、施工周期与支护效果，还影响周边环境。柔性支挡结构在山区填土地基的边坡支护方面有明显优势。下面以遵义市红花岗区警务训练基地边坡为例，分析格宾挡墙在山区填土地基中的应用。

1 边坡性质

1.1 边坡坡面形态特征

研究边坡位于遵义市红花岗区警务训练基地西南侧西段，宽度为95 m。边坡原规划拟在场地平整阶段对边坡区按1.0 ∶0.5 的坡比进行放坡开挖，开挖后将形成最大高度达17.7 m 的填土质切方边坡。坡脚为拟建遵义市红花岗区警务训练基地，场地平整的设计标高为904.0 m。研究边坡为填土质斜坡，斜坡平均坡度为25°，斜坡顶部为废弃工厂厂棚，地面标高为935.6 m。斜坡中部距拟放坡坡顶16 m 左右有一条乡村公路，路面标高介于921.4 ～924.4 m。

1.2 边坡岩土组合特征

根据钻探资料，结合研究区的1 ∶1 万原始地形图，该区域原始地形为岩溶槽谷洼地，地形标高约为880 m。因人类工程活动不断在该区域进行回填，现地表标高为907 ～934 m，回填物由碎石土、黏性土、石灰渣等材料杂乱堆填而成，分布不均，上部以土体为主，而下部块石和碎石较多，但均杂乱无章，碎石平均含量约为30%。重型动力触探的修正后平均击数为5.4 击，填土密实程度为稍密。

场区下伏基岩为三叠系下统茅草铺组（T）白云岩，呈灰褐色，中风化，岩体较破碎，岩芯呈短柱状、块状，岩芯采取率为80%～90%，岩石质量指标（）约为40%。岩体饱和单轴抗压强度为30.19 MPa，其属较硬岩，岩体较破碎，基本质量等级为Ⅳ级。边坡坡脚基岩最大埋深达24.0 m。

1.3 边坡岩土参数

因为素填土含约30%碎石，所以根据工程经验，素填土重度取20.0 kN/m。边坡区填土重型动力触探的修正后平均击数为5.4 击，根据《工程地质手册》，这时，素填土的承载力特征值f=170 kPa，变形模量=14 MPa，内摩擦角标准值φ=33.8°（采用内插法）。考虑到素填土已回填多年，密实度较好且土体含量较大，因此综合考虑，素填土抗剪参数黏聚力取 5 kPa。按土压力相等原理，根据式（1）计算，当=5 kPa，φ=33.8°时，边坡土体内摩擦角φ为33°。因此，综合确定的边坡素填土物理力学指标为：=20.0 kN/m，=5 kPa，φ=33°。

式中：为边坡高度，m。

1.4 边坡稳定性

研究边坡最大高度达17.7 m，坡顶附近为乡村公路，坡脚为拟建遵义市红花岗区警务训练基地，边坡变形破坏后果很严重，边坡工程安全等级为一级，一级永久性边坡稳定安全系数F为1.35，边坡稳定状态划分根据《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330—2013），如表1 所示。边坡按规划坡比（1.0 ∶0.5）放坡后进行稳定性分析，边坡稳定性系数F为1.001，其处于欠稳定状态。

表1 边坡稳定状态划分

2 边坡支护方案设计

原场地规划按1.0 ∶0.5 的坡比进行放坡开挖，但经勘查，研究边坡为填土质边坡，按1.0 ∶0.5 的坡比开挖后处于极限平衡状态，边坡平整开挖施工存在严重安全隐患，需要调整放坡坡比或采用逆作法施工，先支护再平场开挖；该边坡坡顶附近有一条乡村公路需要保留，边坡不具备放坡至稳定状态的放坡空间；边坡坡脚填土最大厚度达24.0 m，边坡坡体为填土，坡脚及坡体填土不能用于抗滑桩嵌固段及预应力锚杆（索）锚固段，边坡特殊的地质环境条件限制了抗滑桩及锚杆（索）的使用。鉴于边坡区特殊的地质环境条件，经综合分析，该边坡采用放坡与挡土墙相结合的方式进行支护。

由于该边坡高度大，放坡空间受限，坡体填土均匀性差，边坡支护设计重点在于保障上部放坡部分边坡坡体稳定的前提下，尽量减小下部挡土墙高度。边坡支护设计的难点在于挡土墙基底素填土厚度大（最大达24.0 m），地基承载力低，结构松散，地基处理难度大，若采用桩基托梁，则工程造价高、施工难度大、施工周期长，使用其他地基处理形式则难以避免其发生不均匀沉降，造成挡墙开裂。因此，该边坡挡土墙采用对基础变形具有良好适应性且不影响挡土墙使用功能的格宾挡墙。

根据前述分析及边坡稳定性试算，研究边坡分两段放坡，下段边坡高度为6.0 m，放坡坡比为1.0 ∶0.5，上段边坡的放坡坡比为1.0 ∶1.5。放坡后，边坡整体稳定性系数为1.149，处于基本稳定状态，可保障边坡施工安全。放坡后，上段边坡稳定性系数为1.357，处于稳定状态，该部分边坡放坡后采用人字形截水骨架护坡并绿化。放坡后下段采用透水性好、对基础变形具有一定抵抗能力的柔性结构格宾挡墙进行支护，地面以上高度为6.0 m。格宾挡墙基础为素填土，最大厚度为24 m，地基承载力为170 kPa，挡墙最大压应力为230 kPa，地基承载力不满足设计要求，故对挡墙基础进行换填处理，采用级配碎石换填夯实，换填扩散角为20°，换填厚度为1 m，以确保地基承载力达到设计要求。边坡施工前后的实景图对比如图1至图4所示。

图1 边坡原始地形全貌

图2 边坡开挖成型全貌

图3 边坡施工结束全貌

图4 边坡完工3年后全貌

该边坡施工阶段，直接在该工地岩质切方边坡开挖弃渣白云岩块石，作为格宾挡墙填料，就地取材大大降低了工程造价。基础简单处理后，直接进行格宾挡墙施工，施工操作简单，相比计划工期，提前15 d完工。边坡完工3年后，对边坡支护效果进行回访，格宾挡墙的格宾网笼未见明显变形，边坡整体稳定，边坡区生态恢复良好。总体来说，边坡支护达到预期设计效果。

3 格宾挡墙在填土地基边坡支护方面的优势

因边坡特殊地质环境条件，常规边坡支护结构选型受到制约，从研究区边坡支护方案设计，到研究区边坡支护效果回访，常规支护结构在地基处理上往往工程造价高且难达到理想效果，而相比常规支护结构，柔性支护结构优势明显。

一是变形适应能力强。采用箱笼柔性结构，地基变形时，结构内的填充材料会自动调节，适应变形，不影响挡墙使用功能。二是整体稳定性好。单元结构间采用缝合绳缝合，紧密连接成一个整体的柔性结构。三是透水性好。填充材料的较高空隙率利于墙后填土内孔隙水的排出，有效地降低墙后的地下水位。四是造价经济。相比浆砌石结构及混凝土结构，柔性支护结构造价低。五是施工便捷。施工时在格宾网笼内装填填料，施工简单快捷。六是材料来源广泛。主材为格宾网笼及填料，格宾网笼直接购买成品且便于运输，填料可选用块石、卵石和碎石，方便就地取材，可节约材料购买成本及运输成本。七是保护生态环境。格宾网笼可装填土壤、草种等，通过人工培育或自然生长，美化环境，恢复边坡区生态 环境。

4 结语

山区填土地基承载力低，存在不均匀沉降，边坡常规支护结构选型受到限制。格宾挡墙对地基变形具有良好的适应性，相比常规支护结构，其具有明显优势，在填土地基边坡支护方面具有广阔的应用前景。