浅谈生态袋挡土墙工法

王汝安  技师

一、生态袋工法介绍

地工织物由于其为柔性又具有多种功能，故被广泛运用于大地工程中，而以地工织物所制成之生态袋，其可运用于之范围相当广泛。如将生态袋运用于边坡上，除了可减少坡面之冲刷侵蚀外，于生态袋中填入草种与肥料，可在不易植生的边坡上提供植物生长之环境。如用于河岸护坡则能耐冲刷及维持生态链的平衡，若作为公路路堤并结合加劲材时，可以大量缩减用地面积，并达到公路生态美化的效果。本论文之目的，即在探讨从事生态袋挡土墙结构分析时应注意的要点，以及长袋锚固工法应用于边坡稳定之特性。

二、生态袋挡土墙结构分析方法

由于生态袋挡土墙型式与迭块式挡土墙相似，皆以堆栈之方式构筑，因此，一般性的生态袋挡土墙可以参考美国混凝土砌石协会所提供之迭块式挡土墙设计手册，以及国内技师公会加劲挡土墙工程设计手册进行稳定分析，其稳定性与重力式挡土墙相同，皆由墙体重量来提供稳定。主要分两部分：第一为外部稳定，分析时将所有迭块单元视为一整体进行分析，破坏型式如图1所示，包括水平滑动破坏、倾倒破坏及承载力破坏，此类型之安全性分析，可依据传统之挡土墙分析方式计算。若稳定分析结果无法达到安全标准，则可结合地工格网(Geogrid) 、锚钉或加厚堆栈方式来增加其整体稳定性。

图1　迭块式挡土墙外部稳定

 第二为内部稳定分析，如图2。在美国混凝土砌石协会（ National Concrete Masonry Association，NCMA）设计手册中考虑剪力破坏，此破坏系由于迭块间之剪力强度不足所导致之破坏。

图2　迭块式挡土墙内部稳定

针对上述之破坏模式，逐项进行稳定分析，各项安全系数之建议值如表1所示： 

表1　传统迭块式挡土墙设计建议之最小安全系数

（美国混凝土砌石协会 National Concrete Masonry Association，NCMA，1996）

三、生态袋材质及挡土墙剪力强度实验资料

采用高抗拉强度的生态袋，每袋之间用连接扣及粘合剂相互连接，使结合成稳定之三角单元，各单元剪力强度已超过6,060磅，该强度可使生态袋垂直构筑为3公尺高的挡墙且不需增加任何地工格栅，是目前生态工法最高强度材料，这些高强度的单元连接成稳定结构，形成透水不透土，易于植物生长之新型柔性挡墙及护坡最佳结构。生态袋单元剪力强度经由检测单位现场测测试结果为6,060磅时，未将生态袋拉出且造成钢绞线断裂，生态袋材质经由质量检验中心检测结果如下：

• § 物理性能：单位面积质量：140.0 g/m²；厚度：1.20mm;断裂强力(KN/m)：纵向13.20 KN /m，横向12.80 KN /m； 断裂伸长率：纵向59%，横向60%；梯形撕破强力：纵向260N，横向262N。接缝强度: 纵向6.30 KN/m，横向9.00 KN/m；CBR顶破强力:1500N；刺破强力：270N； 握持强度：纵向480N，横向570N；握持延伸率：纵向60%，横向49.2%。
• § 水文性能：垂直渗透系数：2.0×10^-1cm/s；有效粒径：0.19mm。

四、绿色长袋锚固工法应用于边坡稳定

一般土壤或岩石边坡因降雨、风化及地震等因素造成之浅层边坡滑动，常采用喷植法、植生带法、草苗植生法、喷浆工法、打桩编栅及格梁植生来护坡，其功能仅为抗风化及抗冲刷的坡面保护工，该保护工并不承受侧向土压力，仅适用于平缓且稳定无滑动之虞的边坡上。但如果采用长袋锚固工法，且把生态袋填土厚度加厚及增加土钉或锚钉时，则可以作为需要提供抗滑力之挡土护坡工法，同时现今生态或传统工法，往往因植生土壤厚度不足，致使植物无法获取需要的养分及水分，因而成长不良或消失，尤其是遭遇泥岩、黄土、风化砂岩等恶劣地质边坡时，整治失败的案例屡见不鲜，针对恶劣地质的边坡是否能整治成功的关键包括：

(一)、能提供植物生育基盘足够的土壤厚度、养分及水分。

(二)、能承受承受侧向土压力防止边坡滑动。

(三)、防止地表流失及坡面地表水汇流淘刷。 

依据上述问题点发明及推广长袋锚固工法，该工法是把配比好的植生土运到坡顶，按设计放线且在底部安装连接扣及粘合剂，放置长袋从上往下装土，遇土壤边坡时，边装土边打锚杆，锚杆间距不要超过1公尺，袋与袋之间不要预留任何孔隙以利挡土。应用在岩石边坡时，按设计图钻锚杆与连接扣的孔，然后在相邻两排生态袋间底部安装连接扣，用膨胀螺栓紧固，再安装长袋，袋与袋之间预留5公分以利岩缝排水，安装长袋时应注意当装土超过设计孔为10公分以上时，应暂停装土，待打入锚杆后再继续装土，有关土壤及岩石边坡长袋工法可参考如下示意图：

  五、后语

本文章目的在于探讨生态袋挡土结构之分析以及长袋工法特性，期能藉此提供予设计及施工人员当作参考。由实际设计分析及施工经验可提出以下几点结论：

• § 当生态袋挡土墙倾斜角度越大，其生态袋挡土墙抵抗土壤所承受之平均 应力越大，此时要检核土壤容许承载力
• § 生态袋植生后，其植物根系能有效增加生态袋下方土壤抗剪强度，提高生态袋整体抗滑动安全系数。
• § 在生态袋接口加入连接扣及粘合剂后，连接扣须刺穿地工袋，才能发挥其之功用，提高接口阻抗。粘合剂则可以紧密接合袋与袋并提供高抗剪能力，避免单元破坏，可使单层垂直堆栈的生态袋高度增加。
• § 生态袋配合加劲材构成生态袋加劲挡土墙系统，可使单层垂直堆栈的生态袋高度增加。
• § 长袋工法可以充分改善泥岩、黄土、风化砂岩等恶劣地质边坡的稳定及复绿要求，当考虑长期稳定时，则宜喷植树种。

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