加筋土挡墙的设计与应用分析

1、加筋土挡墙的设计与应用分析摘要加筋土挡墙的组成，设计，经济分析，施工要点 及原位观测分析。关键词加筋土挡墙设计施工观测1 与重力式挡土墙的经济比较 加筋土挡土墙的建设成本费用一般为重力式挡土墙的5080% 。一般而言， 挡土墙越高， 加筋土挡墙经济效益越明 显。墙高 10 米时加筋土挡土墙的造价约为重力式挡土墙的 50%；墙高 15 米时加筋土挡土墙的造价约为重力式挡土墙的 40%；墙高 20 米时加筋土挡土墙约为重力式挡土墙的 30%35% 。若有推土、运土、碾压机械配合，工期明显较重 力式短。2 加筋土挡土墙的构件 加筋土挡土墙起到了与重力式圬工结构、扶壁结构、沉 箱结构等形式的墙体同样的

2、作用，一般由基础、面板、拉筋 带、填料四部分组成。2.1 基础 在工程中一般使用土压力盒量测基底压力和墙面土压 力，钢筋计量测拉筋条应力，沉降杯量测填土沉降量，电阻 应变片量测钢筋带的应力，经纬仪和墙面水平位移观测标尺 量测墙面水平位移。2.2 面板 面板大多数是钢筋混凝土板，混凝土标号不低于 C252.3 拉筋带 拉筋带目前应用的有五种，一是钢带，二是钢筋混凝土 板带，三是聚丙烯条带，四是复合土工带，钢一塑复合土工 带和玻璃纤维复合土工带，五是土工格栅、土工格网和复合 土工布。工程中经常使用的钢塑带（ CAT 带），可满足填土工程 水平位移小、沉降量低的要求。以 2%变形时的强度值为控 制值

3、，不超过其破断荷载的 1/3。2.4 填料 加筋土挡土墙填料一般要求为透水填料，近几年的实践 表明，除膨胀土、软土、泥炭类土、白垩土、可溶盐类土等 工程性质很差的土不宜作为填料外，大多数挡土墙附近的土 都可作为填料。3 设计 加筋挡土墙的设计内容，包含整体稳定、外部稳定及内 部稳定三部分。3.1 整体稳定就是边坡稳定，采用圆弧法计算墙整体的抗滑稳定性，根据已有的地质资料，采用总应力的瑞典条分 法。在求滑弧上的下滑力时，与一般的边坡计算无异；当滑 动弧把整个加筋体包含在内时，滑弧上的抗滑力，与一般的 边坡计算无异；当滑动弧穿过加筋体时，须考虑圆弧之外的 筋带所提供的抗滑力，抗滑力取筋带抗力及其所

4、受锚固力的 小者。3.2 在规范中，外部稳定计算中，把筋体范围内的整个 加筋土体视为一刚性“墙体” ，但“墙”底实际上是柔性的， 按刚性墙体的计算方法计算地基反力，计算的 max 值必将 较实际的 max 偏大。3.3 内部稳定主要是筋带强度验算及筋带抗拔验算，按 照规范 1内部稳定采用应力分析法。一般而言，墙体上部的 筋带数量及长度由抗拔控制，下部的筋带数量及长度由强度 控制； 筋带根数由强度控制， 筋带长度由抗拔控制。 恒载下， 抗拉力由筋带强度控制。规范 1 规定在计算活载效应时，只 考虑其产生的水平应力，而不考虑其产生的竖向应力，这使 得上层筋带的抗拔总是在筋带长度很大时才能得到满足。

5、4 后期观测4.1 基底压力 可由土压力盒测得基底土压力，一般埋设在最大墙高地 段，间距 10 米。4.2 墙面的土压力 由不同高程的多个土压力盒测得墙面土压力。一般在墙 高一半的位置，观测土压力较朗金土压力小一半，该点附近 墙的位移最大，一般可达 1%2% 墙高，即通常所说的“鼓 肚”现象，导致土压力减小。该点附近墙高段受到面板自重 竖向荷载及土压力合力作用点的联合作用，引起加筋土类柔 性墙面产生明显水平位移。设计和施工中都可对该段采取一 些有效的加强措施。4.3 钢塑带的拉力依据拉筋的布设，各层设置土压力盒。每条拉筋拉力有 两个峰值点，第一点在面板处，也可视为是面板的土压力； 第二点离面板

6、不同距离的填土中，主要由竖向填土自重和纵 向拉力组成。拉筋最大拉力出现在第一层面板处。两个拉筋 接力峰值点的连线为两个滑动面。第一滑动面在面板与填土 交接处，第二滑动面离面板有不同的距离。第二滑动面的划 分是确定滑动区及稳定区（或锚固区与非锚固区）及拉筋设 计长度的依据。4.4 墙面水平位移 水平位移标尺在填土到顶以后才安装，并开始观测。5 设计施工中的一些要点5.1 土工带或拉筋条是加筋土结构的主要构件，在进行 局部稳定计算时，要考虑土工带的强度和摩阻力。主动、被动、静止土压力的出现取决于墙背位移及方向。般情况下，静止土压力比主动土压力大30%以上，被动土 压力比主动土压力大 45 倍以上。

7、当墙背离开填土的水平位 移与墙高之比达到 0.1%0.5% 时，就可能出现主动土压力。5.2 重力式挡土墙、桩板墙、锚定板、扶臂式挡土墙都 有一定的刚度，限制墙后填土充分变形。因此，实测的土压 力都大于主动土压力，多数介于主动和静止土压力之间。加 筋土挡墙的面板是柔性结构，能适应和调整变形，但变形又 受到拉筋的限制，因此，实测土压力等于或小于库仑或朗金 主动土压力。 设计中， 对于砂性土， 可采用库仑主动土压力； 对于粘性土，可假定抗剪强度相等，将凝聚力 c 换算成 c=0 的等效内摩擦角 D ;也可令c=0,直接将 提高5o10o以后 代入朗金公式计算。 使用后一种方法时， 可按 c=46k

8、Pa 将 值 提高 1o。5.3墙高 10 米左右时， 滑动区与锚固区的划分可按 0.3H 法进行。高大加筋土挡墙的设计时，底部筋带与土体的摩擦 力要进行折减，才能安全地确定筋带的长度。墙高大于 10 米以后，滑动区的宽度将小于 0.3H。无论是何种情况，土工 带的长度不应小于 0.6H 和 3米。锚固区的似摩擦系数包括了土工带与填土之间的摩擦、 咬合、电化学吸力等。取值范围 f=0.252.0 ，填土厚度 H 越 小， f 值越大。 H5 米以后， f 值多数取 0.30.5。但 H10 米 以后，摩阻力 F 并不随 H 值线性或明显增长。甚至 H 值大 于某一数值后， F 值不再增加。就象

9、在 H20 米或更深厚的 土层中打一孔埋入土工带一样，摩阻力并不足够大或非常 大。因此，摩阻力公式 F=2 Hblf 式中的 f 不是常量， h 也不能无限制的使用。墙高 1/3 处容易出现外凸，即“鼓肚”现象。设计时， 该段适当加强。施工中，该段采用一些限位措施，并要确保 施工质量。5.4 施工填土质量是工程关键。一是土料性质，粒径越 粗，级配良好越好；二是碾压得越密实越好。排水及反滤层的设计对重力式、扶臂式挡土墙来说至关 重要，对整个墙面都可排水的加筋土挡土墙来说也很重要。 这是因为，同墙高的水压力是土压力的三倍左右；水也可能 绕渗基底，降低承载力、增加变形、减小抗滑力。一般高出 墙外地面

10、 30 厘米即设第一排排水孔，离墙顶填土1 米左右设最后一排排水孔。加筋土施工主要是土方回填，施工排水 尤为重要。一是降雨应采取常规措施予以遮盖或及时排走， 二是如有地下水应采取盲沟或滤水管即时排走。施工排水不 好而产生的严重后果有：土中含水量大而达不到设计要求的 密实度；造成填料饱和（尤其是粘土） ，其值降低，侧压力 成倍增加，承载力降低，引起过大的面板变形。CAT 带穿过面板刚环以后形成椭圆形环， 在推土机及碾压的作用下，容易使面板产生较大的水平位移。施工时要用力压扁、并用白铁皮等锁紧6 结语从近年加筋土挡土墙的实践来看，造价较圬工挡土墙降 低 20%60% ，墙高越高越经济；施工简便，工期短；少占 地，造型美观；地基适应性强，结构抗震稳定性好；填料无 特殊要求。随着加筋材料的改善，玻纤土工带、钢筋混凝土拉筋条 及 CAT 带的推广应用， 克服了聚丙烯土工带延伸率较大的缺 点，满足了高速公路变形限制严格的