土工格室公路应用技术指南（二） http://www.kreennewmaterials.com 泰安市科闰新材料有限公司 更新时间：2016-07-06
2.2.1土工格室在生态护坡中的应用
土工格室生态护坡是指在展开并固定在坡面上的土工格室内填充改良客土，然后在格室上挂三维植被网，进行喷播施工的一种护坡技术。利用土工格室为草坪植物生长提供稳定、良好的生存环境。采用土工格室生态，可使不毛之地的边坡充分绿化，带孔的格室还能增加坡面的排水性能。
1. 护坡型式与适用条件
各地区均可应用，特别是在有养护用水供应条件的干旱、半干旱地区能发挥其独特优势。
边坡坡率不陡于1∶0.5的任何稳定黄土边坡。当坡率缓于1∶1时，采用平铺式生态护坡型式；当坡率陡于1∶1而缓于1∶0.5时，采用叠置式护坡型式（见图2-3）。无论采用哪一种护坡型式，每级坡高不应超过10m。
图2-3 土工格室生态护坡设计型式断面示意图2. 设计计算方法
这里设计计算方法由平铺式土工格室生态护坡型式推导得来，主要适用于平铺式土工格室护坡。
（1）土工格室生态护坡的破坏模式
工程实践表明，土工格室－种植土坡面防护体的破坏主要有两种类型：①格室焊接部位剥离，引发格室－土体系的渐进破坏；②格室防护体系沿原坡面发生整体剪切下滑。
①格室焊接部位的剥离破坏
格室由焊接部位的钎钉固定于坡面。若钎钉数量偏少，或钎钉施工质量较差，则提供抗滑阻力的钎钉受力增大，传递到格室连接部位的局部应力增大，可观察到该处出现明显的塑性变形。当某个连接部位的局部应力超过其焊接点的剥离强度时，局部应力的重分布使得相邻焊接点相继破坏，导致周围格室逐一散开，从而丧失对种植土的加固作用，坡面水流作用因而易在局部发生冲蚀。格室破坏主要受焊点的剥离强度控制。格室破坏引发的整个格室－土防护体系的破坏呈渐进性发展特征。
②格室－土体系整体剪切下滑破坏
当格室种植土防护体系的阻滑力不足以抵抗下滑力时，格室沿原坡面发生整体剪切下滑，致使边坡脚部第一排格室底部上翘。从而，经排水孔渗入的水流将上翘的格式中的种植土掏空。当第一排格室被掏空后，第二排格室开始上翘，并继续被水冲掏。依次进行，最终使得格室－土体系的坡面防护作用完全实效。
上述土工格室生态护坡的破坏模式要求设计时需计算格室－土体系的抗滑稳定性、钎钉的合理布置间距、钎钉合理锚固长度。
（2）稳定系数计算
对土工格室加固边坡进行力学设计分析时，须将土工格室、格室固定钎钉和格式充填土作为一个整体结构物来考虑。充填种植土的土工格室在坡面上的受力情况见下图（如图2-4）。
以单位宽度坡面土工格室为研究对象，则坡面格室下滑力为
F = G sinβ=γtL sinβ
式中 L ——坡长，m；
G ——种植土加土工格室的平均重度，kN/m3；
t ——种植土的深度，与格室深度相同，m；
β——坡角，°
坡面格室的总抗滑力为
坡面土工格室防护体的安全系数为
K = R/F （要求K≥1.5）
式中：Ra ——坡脚处土工格室提供的被动阻力或抗滑阻力，kN；
Rs ——格室－土系统在坡面的抗滑力，kN；
Rj ——钎钉传递的附加阻力，kN。
其中
式中：c——充填土与基土界面上的粘聚力，kPa；
φ——充填土与基土界面上的内摩擦角，°；
kp——被动土压力系数。
fj——单位深度格室焊接点的剥离强度，kPa/m；
s——钎钉沿坡面纵向方向布置间距，m；
w——钎钉沿坡面横向方向布置间距，m。
图2-4 边坡坡面格室－土系统受力分析图（3）钎钉布置间距、锚固长度及抗拔力确定
①钎钉间距
由上文稳定系数计算公式可导出钎钉最大布置间距应满足下式：
式中符号代表含义与上文安全系数计算相通。安全系数取值为K≥1.5。
②钎钉锚固长度
钎钉的力学性质属侧向受力。钎钉锚固段最小长度为：
式中符号代表含义与上文安全系数计算相同。安全系数取值为K≥1.5。此外，考虑到钎钉锚固的其他因素，锚固深度深入基土不得小于0.75m。固定钎钉应按格室间距的倍数交错布置。
钎钉总长为： hs = h+t
③钎钉抗拔力
钎钉的极限抗拔力取决于土层对于锚固段砂浆产生的最大摩阻力。则钎钉的极限抗拔力为：
T =πDhτ
式中：D——钎钉钻孔的直径(m)；
τ ——锚固段周边砂浆与孔壁的平均抗剪强度(kPa)。
抗剪强度除τ取决于地层特性外，还与施工方法、灌浆质量等因素有关，最好进行现场拉拔试验确定钎钉的极限抗拔力。在没有实验条件的情况下，对于黄土可取值为60~130kPa。
