一種土工格柵加筋覆蓋墻結(jié)構(gòu)及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到一種開挖邊坡淺層水毀破壞的綜合防護結(jié)構(gòu)，特別是涉及到一種能防治因水損害誘發(fā)的炭質(zhì)泥巖、炭質(zhì)頁巖等煤系地層風(fēng)化帶路塹邊坡淺層漸進滑坡的土工格柵加筋覆蓋墻結(jié)構(gòu)。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]我國南方煤系地層多為中生代形成的炭質(zhì)泥巖、炭質(zhì)頁巖類，該類巖石的風(fēng)化層具有典型的干燥剝落、濕化崩解、泥化等不良工程特性。煤系地層歷經(jīng)長期的風(fēng)化剝蝕作用在天然斜坡的淺表層?？尚纬珊穸冗_2m?6m的殘積土層、lm?3m的強風(fēng)化巖層。
[0004]炭質(zhì)泥巖、炭質(zhì)頁巖類構(gòu)成的煤系地層經(jīng)風(fēng)化形成的殘積土多為紅黏土或高液限土類，具有一定的脹縮特性，屬于弱膨脹土類。該類土體具有較強烈的失水收縮、開裂，吸水軟化等不良工程特性。炭質(zhì)泥巖、炭質(zhì)頁巖的全風(fēng)化層厚度往往較薄，但常與強風(fēng)化層一起構(gòu)成強度極低的軟弱巖土帶，具有典型的干燥剝落、濕化崩解、泥化等不良工程特性。炭質(zhì)泥巖、炭質(zhì)頁巖的強風(fēng)化巖層裂隙發(fā)育，呈疏松、碎裂狀態(tài)，為強滲透性層，儲水性良好。旱季，坡表層殘積土干縮開裂，裂縫深度可達2m?4m，?？纱┻^表層殘積土形成貫通裂隙。雨季，雨水可從貫通裂隙滲入至強風(fēng)化層。因強風(fēng)化層下部的炭質(zhì)泥巖、炭質(zhì)頁巖弱風(fēng)化層不厚，且裂隙相對強風(fēng)化層不發(fā)育，為弱滲透性層，具有相對隔水性，因此，滲入的雨水可在強風(fēng)化層中聚集形成局部上層滯水。自然斜坡中，盡管存在殘積土層下的軟弱強風(fēng)化層及其上層局部滯水對斜坡淺層穩(wěn)定性的不良影響，由于表層植被根系對土體的加筋作用及斜坡坡率不大，土的濕度、強度等影響坡體穩(wěn)定性的諸多重要因素與氣候干濕變化因素形成了平衡，因此，煤系地層的自然斜坡在雨季發(fā)生淺層滑坡破壞的不良地質(zhì)現(xiàn)象并不多見。
[0005]邊坡開挖，使得開挖坡面淺表層的巖土層直接暴露于大氣中，坡面淺表層具有一定含水量的濕潤巖土層隨即便會發(fā)生失水收縮開裂，儲存在強風(fēng)化層中的上層局部滯水也將從開挖斷面滲出。某些邊坡因強風(fēng)化層上層局部滯水分布較大，甚至在開挖后1周?3周內(nèi)即產(chǎn)生沿強風(fēng)化層軟弱帶的局部坍塌。在旱季開挖的煤系地層邊坡，更為常見的是強風(fēng)化層的強烈失水干縮開裂變形破壞，淺表層強風(fēng)化炭質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)均會遭受不可逆的嚴(yán)重收縮開裂變形，常可見到不同程度的坡面表面剝落、掉塊現(xiàn)象，強風(fēng)化炭質(zhì)巖層的嚴(yán)重收縮開裂變形深度可到達距坡面2 m?3m的范圍，嚴(yán)重削弱了淺表層強風(fēng)化炭質(zhì)巖層的抗剪強度，被稱為“干燥活化”。坡頂殘積土層開挖面也會發(fā)生嚴(yán)重的收縮開裂變形，并為雨水從坡面入滲打開了方便之門。開挖坡面下部表層煤系地層的嚴(yán)重收縮開裂變形將為炭質(zhì)巖的濕化崩解、飽和軟化破壞、上層局部滯水的潛蝕及表面沖刷、泥化破壞等提供重要的前提條件。
[0006]雨季來臨時，一方面，降雨造成雨水從開挖邊坡坡頂和坡面的入滲量大增；另一方面，經(jīng)過旱季的“干燥活化”后，開挖邊坡表層的炭質(zhì)巖類將迅速崩解、軟化，除易造成雨水徑流對坡面強烈沖蝕破壞外，在強風(fēng)化炭質(zhì)巖層界面上受雨季降雨入滲形成的上層局部滯水的潛蝕、軟化作用，可造成泥化流土、局部溜坍破壞。再次降雨或持續(xù)降雨，溜坍區(qū)域?qū)⒀仄旅嫦蛏蠑U大，形成首次淺層滑坡。由于首次淺層滑坡往往發(fā)生在開挖坡體中上部，滑坡發(fā)生時滑坡體堆疊在下部炭質(zhì)巖坡面上，形成了對下部炭質(zhì)巖坡面的快速加載作用，往往會引起下部炭質(zhì)巖坡表淺層的推移式淺層滑坡，而首次淺層滑坡對其上部殘積土層的牽引作用，又將引發(fā)上部殘積土層的牽引式滑坡，三次滑坡可分期漸進發(fā)生，也可在一場暴雨期間發(fā)生，最后，可構(gòu)成一種發(fā)生在整個開挖坡面的中、小型滑坡災(zāi)害。
[0007]我國南方廣東、廣西、湖南、江西、貴州等省份，風(fēng)化炭質(zhì)巖類煤系地層的挖方邊坡的中、小型漸進滑坡破壞頻發(fā)，幾乎是“逢塹必坍”、“切坡必滑”。由于對該類滑坡的地質(zhì)破壞模式認(rèn)識不足，現(xiàn)今并沒有成熟的有效滑坡處治方法。目前，防治風(fēng)化巖邊坡淺層滑坡工程中常用采用植被防護+擋土墻、漿砌片石全封閉+擋土墻、錨桿格構(gòu)梁+植被防護、多級粧板墻+植被防護等組合防治措施。這些方法由于針對性不強，往往難以有效防治該類煤系地層淺層漸進式滑坡。植被防護+擋土墻、漿砌片石全封閉+擋土墻等組合防治措施成本低，工程應(yīng)用較廣泛，但往往因防治深度小，也是常常無法防治該類淺層滑坡的發(fā)生；錨桿格構(gòu)梁+植被防護、粧板墻+植被防護等組合防治措施在開挖邊坡防護工程中也常應(yīng)用，但往往工程成本高，施工難度大，而且有時也會失效，更無法治理已發(fā)生滑坡破壞的邊坡；土工格柵加筋土結(jié)構(gòu)，可以有效治理該類滑坡，但由于要清除坡面滑坡體，并借用砂性土作為填料，因此，不但工程造價高，且借土、棄土?xí)硭亮魇У葘Νh(huán)境的不利影響。
[0008]煤系地層淺層漸進滑坡產(chǎn)生的根本原因是炭質(zhì)巖強風(fēng)化帶具有的收縮碎裂和遇濕崩解、軟化和泥化不良特性，開挖坡面的失水干燥和降雨入滲形成的上層局部滯水的濕化和潛蝕作用是主要誘因。因此，煤系地層淺層漸進滑坡主要機制是:開挖暴露造成近坡面炭質(zhì)巖強風(fēng)化帶巖層的干燥活化，產(chǎn)生收縮碎裂，降雨入滲形成的上層局部滯水的濕化崩解，造成近坡面強風(fēng)化帶炭質(zhì)巖的軟化和泥化，為首次淺層滑坡制造了滑移力學(xué)條件和剪出口，向上牽引引發(fā)坡體上部滑動和向下推移造成坡體下部滑動是首次滑坡破壞伴隨的漸進滑坡過程?；谏鲜稣J(rèn)識，對該類滑坡治理工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點是要避免首次滑坡的發(fā)生，同時，還應(yīng)做好防治全坡面淺層炭質(zhì)巖的濕化崩解、軟化泥化破壞。只有設(shè)計出針對該類滑坡機制的新型治理工程結(jié)構(gòu)，才能做到高效、低成本地治理該類滑坡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過將毛細(xì)阻滯系統(tǒng)與加筋土結(jié)構(gòu)相結(jié)合，形成一種具有內(nèi)排水、外防滲的可阻隔的炭質(zhì)巖邊坡濕化崩解、軟化泥化破壞的土工格柵加筋覆蓋墻ο
[0010]本發(fā)明打破傳統(tǒng)的淺層滑坡支擋結(jié)構(gòu)和防護結(jié)構(gòu)分離的思路，以厚層加筋土防護型墻作為支擋結(jié)構(gòu)，以達到結(jié)合支擋和綜合防護雙重功能的目的。本發(fā)明將毛細(xì)阻滯系統(tǒng)融合到加筋土結(jié)構(gòu)形成內(nèi)、外加筋土體系，并通過設(shè)置內(nèi)排水結(jié)構(gòu)和坡面植生防護和排水結(jié)構(gòu)，即構(gòu)成了一種新型的土工格柵加筋覆蓋墻(圖1)，以實現(xiàn)即防治炭質(zhì)巖邊坡的淺層漸進滑坡災(zāi)害，又可利用炭質(zhì)巖填料作為加筋覆蓋墻的填料，達到經(jīng)濟、環(huán)保的災(zāi)害治理效果。