一种水泥改性土强化土工格栅加筋土结构及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种水泥改性土强化土工格栅加筋土结构及其施工方法。所述的一种水泥改性土强化土工格栅加筋土结构（图1）包括由水泥改性土组成的垫层（1）和盖层（9）、排水层（2）及其水泥改性土强化土工格栅加筋土层共4个部分，是一种利用水泥改性土的可固化、高抗湿化、高抗冲刷水毁和高抗剪强度等良好特性对同类结构加以改进而形成的新型土工格栅加筋土结构。本发明专利技术提供的新型土工格栅加筋土结构及其施工方法与现有同类结构比，除可实现陡坡加筋土结构的无面板施工外，还能显著提高土工格栅加筋土结构的抗湿化、抗冲刷和整体抗剪强度，尤其适于陡坡段易冲刷水毁边坡的防护与加固。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种土工格栅加筋土结构，特别是涉及到一种水泥改性土强化土工格栅加筋土结构，本专利技术还涉及该水泥改性土强化土工格栅加筋土结构的施工方法。
技术介绍
近年来，公路和水利工程科技工作者，通过对传统土工格栅加筋土结构进行改造并应用于特殊土（尤其是膨胀土）边坡的加固及治理，取得了不俗的工程效益和技术成果。但由于现有新型土工格栅加筋土结构如柔性支护结构、内外双边包裹的土工格栅加筋土结构等无法通过土工格栅加筋作用抵消因填土层的湿化、软化对土工格栅加筋土结构整体强度的弱化，尤其是无法抵消因填料的湿化、软化造成的土工格栅与土体界面间强度的急剧衰减，因此，目前，还无法直接利用该类土作为填料，将现有土工格栅加筋土结构用于我国南方湿热地区陡坡地段的泥质砂岩残积土边坡、花岗岩残积土边坡的冲刷、水毁类破坏的治理。目前，国内外对该类边坡的加固技术中常用锚索框架梁结构等经济性差的方案，还没有找到一种技术可靠、经济合理的方案。上述边坡水毁破坏的主要有两方面的原因：一方面，易发生冲刷、水毁等水损害破坏的边坡土体常常是无黏性土为主，土的凝聚力很低，土体在天然状态时具有较大的内摩擦角，但一旦遇水饱和后因分散于土体的少量黏性土被软化而造成土的内摩擦角急剧下降，使得土的饱和抗剪强度接近软土；另一方面，陡坡的冲刷和水毁破坏，往往是由于暴雨期间地表水直接冲刷或由地表水快速入渗进入边坡浅表层土体，致使表层土体快速被饱和诱发浅表饱和土层的溜坍破坏，冲刷和浅层饱和土的溜坍破坏进一步互相促进，导致了边坡在一场大暴雨后就可发生大规模的水毁破坏。因此，通过对土工格栅加筋土技术进行升级改造，如何克服用该类土填料形成的土工格栅加筋土结构将易于被冲刷和水毁的缺点，使土工格栅加筋土能在该类土的陡坡路段应用，将找到一种技术可靠、经济合理的治理方案。
技术实现思路
本专利技术所要解决的主要技术问题是研发出一种新型土工格栅加筋土结构，以大幅提高平台及坡面表层加筋土层的抗冲刷能力和湿化强度，确保坡面表层土工格栅与土体界面的抗剪强度在湿化后仍能满足陡坡土工格栅加筋土结构的局部稳定性和整体稳定性要求，从而将土工格栅加筋土结构推广应用到易冲刷水毁边坡的陡坡部位，为该类边坡的加固与治理提供一种施工快速、技术可靠、经济合理的新方法。本专利技术将花岗岩残积土水泥改性土的强度高、不易开裂等特性与土工格栅加筋结构施工简易、整体性好的特性相结合（图1），通过设置水泥改性土垫层1和盖层9，利用水泥改性土透水性差、整体性好、抗剪强度高的特性，大大加强了土工格栅加筋土结构的平台的抗冲刷能力、抗湿化能力和封水能力；本专利技术利用水泥改性土的可固化性和高强度特性，通过薄层水泥改性土将上、下两层的土工格栅固化形成一整体，即水泥改性土固化连接段7，这不但能取代连接棒确保上、下两层土工格栅的连接，还能大大提高土工格栅与土体界面的摩擦强度，从而大大提高土工格栅加筋土结构的整体抗剪强度；本专利技术还通过在每个加筋土层靠坡面的端部设置一水泥改性土块，即水泥改性土块6，这不但能大大提高土工格栅加筋土结构坡面的抗冲刷水毁能力、抗渗透能力，还能提高土工格栅加筋土结构边坡坡面的强度和避免其内部土体的湿化和软化，更能取代面板，实现陡坡加筋土的无面板施工，大大简化了陡坡加筋土结构的施工工序，降低了施工难度和施工陈本；本专利技术专利通过设置在土工格栅加筋土结构底部的水泥改性土垫层1和其上的排水层2使得入渗雨水能通过排水层2派出地表，底部土层因垫层1的隔水作用避免了湿化造成强度衰减，确保了土工格栅加筋土结构具有一个长期稳定的地基基础；本专利技术专利还通过设置在土工格栅加筋土结构顶部的水泥改性土盖层9和设在坡面的水泥改性土块6确保了土工格栅加筋土结构具有抗冲刷和封水的能力。本专利技术提供的新型土工格栅加筋土结构及其施工方法与现有同类结构比，除可实现陡坡加筋土结构的无面板施工外，还能显著提高土工格栅加筋土结构的抗湿化、抗冲刷和整体抗剪强度，尤其适于陡坡段易冲刷水毁边坡的加固。附图说明图1是一种用土工格栅加筋水泥改性土包盖的拦沙坝结构的大样图。图2是应用本申报专利的结构与施工方法在广佛肇高速公路德庆花岗岩崩岗段某陡坡冲沟中进行坡面修复的具体施工实例。具体实施方式下面结合附图1和在广佛肇高速公路德庆花岗岩崩岗段某冲沟陡坡的坡面修复应用的具体施工实例，对本专利技术作进一步说明。参见图1，按如下步骤进行施工：1)按加筋土结构设计宽度11并在边坡外加上1m的宽度范围开挖，开挖深度不小于0.5m；2)将素土填料洒水至软可塑状态，按水泥与湿土的重量比为8%的比例将水泥均匀洒在洒水后的土料上，用挖掘机进行路拌施工，以路拌好的水泥改性土处于硬可塑状态为准；3)将路拌水泥改性土铺设在开挖区底部，虚铺厚度约为70cm，采用挖掘机进行压实，压实遍数不少于6遍，厚度应保证不大于50cm，该压实水泥改性土层即为垫层1；4)在垫层1的外端修筑一个坡面排水沟10；5)按加筋土结构设计宽度摊铺一层0.6的碎石层，压实后厚度不小于0.5m，修坡，摊铺时应留出坠落台3；6)选取6m幅宽的玻璃纤维土工格栅（极限抗拉强度不小于80kN/m）,每块按设计宽度加2.5m的长度裁剪好备用；7)将裁剪好的单块玻璃纤维土工格栅从开挖线按横向由里往外一直铺设至坡面线，并将其余部分卷好放在边坡坡面处；8)按步骤7）往纵向铺设其余各单块玻璃纤维土工格栅直至整个开挖区被玻璃纤维土工格栅满铺，并注意保证每两块玻璃纤维土工格栅之间塔接长度不小于0.5m；9)留空坡面0.5m后，按70cm厚度虚铺湿素土填料，采用挖掘机进行压实，压实遍数不少于6遍，压实厚度约为50cm；10)按步骤2）路拌水泥改性土土料，并将其填满步骤9）的留空区至坡面线，并预留部分路拌水泥改性土土料；11)将卷好放在边坡坡面处的玻璃纤维土工格栅拉紧、反包后摊铺于填土层上，并用挖掘机反拍坡面部位进行修坡，以保证坡率及玻璃纤维土工格栅大部分都已嵌入水泥改性土中，也就完成了水泥改性土块6的施工；12)在填土层上的玻璃纤维土工格栅上铺设一层厚度5cm的由步骤10）预留的路拌水泥改性土土料；13)按步骤7）～8)铺好上一层玻璃纤维土工格栅，注意将靠边坡铺在水泥水泥改性土上的玻璃纤维土工格栅用木筒滚压至玻璃纤维土工格栅基本嵌入水泥改性土中，也就完成了上下层土工格栅4的水泥改性土固化连接段7的施工；14)按步骤9）～13）完成余下水泥改性土强化土工格栅加筋土层的施工；15)参照步骤2）～3）在加筋土结构的顶部完成盖层9的施工。2016年7月，通过将本申报专利技术应用在广佛肇高速公路德庆花岗岩崩岗段某陡坡冲沟的坡面修复的应用实践（图2）表明，本申报专利技术与现有加筋土结构相比，除可实现陡坡加筋土结构的无面板施工外，还能显著提高土工格栅加筋土结构的抗湿化、抗冲刷和整体抗剪强度，尤其适于陡坡段易冲刷水毁边坡的防护与加固。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水泥改性土强化土工格栅加筋土结构（图1）包括由水泥改性土组成的垫层（1）和盖层（9）、排水层（2）及主体‑‑水泥改性土强化土工格栅加筋土层共4个部分；水泥改性土中水泥掺量应根据不同土质分别取重量比8%～15%；水泥改性土强化土工格栅加筋土层包括由水泥改性土块（6）及土工格栅（4）固化的包裹段、上下层土工格栅（4）的水泥改性土固化连接段（7）及土工格栅（4）与素填土（8）的包裹段，其中，土工格栅（4）固化的包裹段宽度（5）为0.2m～0.5m，上下层土工格栅（4）的水泥改性土固化连接段（7）的连接宽度应大于1.5m。

【技术特征摘要】
1.一种水泥改性土强化土工格栅加筋土结构（图1）包括由水泥改性土组成的垫层（1）和盖层（9）、排水层（2）及主体--水泥改性土强化土工格栅加筋土层共4个部分；水泥改性土中水泥掺量应根据不同土质分别取重量比8%～15%；水泥改性土强化土工格栅加筋土层包括由水泥改性土块（6）及土工格栅（4）固化的包裹段、上下层土工格栅（4）的水泥改性土固化连接段（7）及土工格栅（4）与素填土（8）的包裹段，其中，土工格栅（4）固化的包裹段宽度（5）为0.2m～0.5m，上下层土工格栅（4）的水泥改性土固化连接段（7）的连接宽度应大于1.5m。2.根据权利1所述的水泥改性土强化土工格栅加筋土结构（图1）的施工方法，其步骤特征是：1)按加筋土结构设计宽度（11）并在边坡外加上1m的宽度范围开挖，开挖深度不小于0.5m；2)将素土填料洒水至软可塑状态，按水泥与湿土的重量比为8%的比例将水泥均匀洒在洒水后的土料上，用挖掘机进行路拌施工，以路拌好的水泥改性土处于硬可塑状态为准；3)将路拌水泥改性土铺设在开挖区底部，虚铺厚度约为70cm，采用挖掘机进行压实，压实遍数不少于6遍，厚度应保证不大于50cm，该压实水泥改性土层即为垫层（1）；4)在垫层（1）的外端修筑一个坡面排水沟（10）；5)按加筋土结构设计宽度摊铺一层0.6的碎石层，压实后厚度不小于0.5m，修坡，摊铺时应留出坠落台（3）；6)选取6m幅宽的玻璃纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘龙武，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43