土工格栅和抗滑桩这两种关键技术在湿陷性黄土高填路基中的应用

引言：核心问题与挑战在湿陷性黄土地区进行高填方路基施工，主要面临两大风险：

1. 稳定性问题：高填方边坡可能发生整体或局部的滑动失稳（滑坡）。

2. 变形问题：填方体自身压缩和其下黄土层遇水发生湿陷，都会导致巨大的沉降和不均匀变形，严重时直接引发破坏。

土工格栅和抗滑桩正是针对这些问题而采用的有效技术措施。

第一部分：土工格栅的应用 —“柔性加筋，全面防护”

土工格栅是一种由高分子聚合物制成的网状格栅材料，表现为高强度抗拉伸性能，具备抗裂防沉降的双重特性，可为工程提供稳定支撑。其核心原理是通过与土体的摩擦和互锁作用，将土的抗压性能与格栅的抗拉性能结合，形成稳定的加筋复合体。

（一）主要作用机理：

1. 加筋作用（核心功能）：分层铺设的格栅将土体“包裹”起来，利用其高抗拉强度来承受土体内部的拉应力（土体自身抗拉能力极差），从而控制土体的侧向变形和剪切破坏，提高路基整体稳定性。

2.扩散荷载作用：格栅层可以将上部集中荷载更均匀地扩散到更大的下层土体面积上，减小下层土体的应力集中，从而显著减少不均匀沉降。

3.侧向约束作用：对边坡坡面进行加筋，能有效约束坡面土体的侧向变形，防止浅层溜塌和雨水冲刷。

2. 加筋土工格栅在湿陷性黄土高填路基中的应用：

2.1 施工方法：采用分层加筋法。每填筑并压实一定厚度（通常为 0.3～m0.5m ）的土料后，在层面上铺设一层土工格栅，张紧、搭接固定后，再进行上一层填筑。如此反复，形成“土-格栅-土”的复合结构。

（二） 解决湿陷性问题：

1.增强整体性：加筋层将巨大的填方体“缝合”成一个整体，有效抵抗因局部浸水湿陷而产生的差异沉降和剪切变形。

2.抑制裂缝发展：即使局部发生湿陷，加筋层也能像“钢筋网”一样，抑制张拉裂缝的向上发展和贯通，为预警和处治争取宝贵时间。

3.应用位置：

① 路基本体内部：主要用于提高填方路基整体稳定性，减少工后沉降（不均匀沉降）。

② 路基与桥梁交界处：用于桥台反应回填，增强路基整体性，提高路基的不均匀沉降，使路基与桥梁不形成跳台。

③ 地基与填方体交界处：铺设高强度格栅，起到“柔性筏基”的作用，协调上下部变形。

（三）优势与特点：

1.优点：施工简便（与填筑同步）、材料轻便、性价比高、属“预防性”的全面加固。

2.缺点：其加固效果和深度有限，对于深层的、大规模的滑动或极其软弱的基底，仍需与其他措施配合。

第二部分：抗滑桩的应用—“刚性支挡，重点突破”

抗滑桩是穿过潜在或不稳定滑体、深入稳定地层（滑床）的桩形构件，通常为钢筋混凝土结构。其本质是提供一个强大的支挡力，直接抵抗滑坡体的下滑推力。

（一）主要作用机理：

1.抗滑移作用（核心功能）：桩身依靠嵌入稳定地层深度所提供的锚固力（桩端阻力和桩周摩阻力）和桩身自身的抗剪、抗弯强度，来“钉住”滑坡体，平衡其下滑力。

2.土拱效应：合理的桩间距、嵌入岩体的深度，可以使桩体产生“土拱效应”，将土压力有效地传递到桩身上。

（二） 在湿陷性黄土高填路基中的具体应用：

1.应用场景：

1.1 治理性加固：当勘察发现路基依托于天然的不稳定古滑坡或高陡黄土边坡时，或施工、运营期间出现失稳征兆（如裂缝、位移）后，抗滑桩是首选的、最有效的治理和抢险措施。

1.2 预防性加固：在填方高度极大、稳定性安全系数不足时，设计阶段就会在坡脚或潜在滑面附近预先设置。

1.3 解决湿陷性问题：

1）湿陷性黄土遇水后强度暴跌，缺少防护黄土流失严重，是诱发滑坡的主因。抗滑桩提供了不依赖于土体自身强度的、可靠的刚性支挡，直接从力学上切断滑坡发生的路径。

2）布设形式：

① 单排桩：用于滑坡推力较小的情况。

② 排桩式抗滑桩（多排桩）、抗滑桩板墙（桩间加挡板）：用于推力较大或需要防护坡面的情况。③ 锚索抗滑桩：在桩顶施加预应力锚索，形成“桩-锚”体系，可大幅提高单桩的抗滑能力，用于治理大型滑坡。

（三）优势与特点：

1.优点：抗滑能力强、效果可靠、作用明确、属“治理性”的重点加固。

2.缺点：造价高、施工复杂、周期较长、对原地层有一定扰动。

第三部分：协同应用 —— “刚柔并济，标本兼治”

在实际工程中，尤其是在极高、极陡或地质条件极差的填方路段，常常将二者结合使用，发挥协同增效的作用。

（四）典型的协同应用模式：

1. “主防”与“主扛”的配合：

1)土工格栅作为“主防”（柔性加筋），在整个填方体内部大面积地提高土体的“体质”和“自稳能力”，属于面域加固，旨在预防问题的发生。

2) 抗滑桩作为“主扛”（刚性支挡），在关键薄弱部位提供集中的、强大的抗滑力，属于点线加固，用于解决已存在或可能发生的重大问题。

2. 分期实施的策略：

1)填筑期：全程使用土工格栅进行经济有效的预防性加筋，力求避免滑坡的发生。

2 ) 运营期或险情期：如果后期因极端情况出现整体失稳风险，则在关键部位增设抗滑桩进行强力支挡。之前的加筋层为增设抗滑桩提供了更稳定的施工条件和时间窗口。

3. 协同工作机制：

1)内部的格栅加筋体改善了土体的力学性能，可以将部分滑坡推力更有效地传递给抗滑桩。

2 )滑桩提供了坚强的后方支点，确保了内部加筋土体大范围的稳定，防止其发生整体滑移。

3) 二者共同工作，形成了一个“深部有刚性支挡、内部有柔性加筋”的多重安全防护体系，极大地提高了工程的稳定可靠性和安全冗余度。

总结与展望

技术措施 核心机理 角色定位 适用场景 特点

土工格栅 加筋、扩散荷载 “柔性加筋” (主防) 填筑过程中预防性的大面积加固 施工快、性价比高、全面增强

抗滑桩 抗滑移、支挡 “刚性支挡” (主扛) 治理性的局部强力支挡，用于不稳定边坡或抢险 效果强、造价高、重点突破

结论： 兰永临高速项目位于临夏州东乡县境内山峦起伏，地形复杂，海拔高低悬殊，沟壑纵横，沟梁相间，连绵不断，主要地貌以高山及沟壑陡崖峭壁为主。在湿陷性黄土高填路基工程中，土工格栅和抗滑桩的应用绝非简单的技术选型，而是一种系统的设计哲学。随着新材料（如高性能复合材料格栅）和新工艺（如机械化快速成桩技术）的发展，这一“刚柔并济”的组合将在更复杂的地质条件应用。它们代表了“主动防护”与“被动支挡”、“柔性”与“刚性”的完美结合。高填路基的稳定，始终是工程施工和运行期的重大危险源，在兰永临项目建设中应用土工格栅作为“主防”、 抗滑桩作为“主扛”，有效解决高填路基稳定性（滑坡）和沉降、不均匀变形难题，取得较好效果，现场施工安全和运行期安全得到有效保障。土工格栅和抗滑桩这两种关键技术，在湿陷性黄土高填方路基工程中的应用，为工程建设提供更加安全、经济、高效的解决方案。

参考文献：

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[2]刘红杰，李正华，高永红．锦屏水电站高填方路基中土工格栅的应用[J]．黄河水利职业技术学院学报，2015（03）：12-13.

[3]耿敏.土工格栅加筋高填方路堤变形与稳定性研究[D].河北工业大学，2013.