浅谈加筋土在挡土墙中应用

浅谈加筋土在挡土墙中应用摘要：近2O年来，土工加筋技术有了迅猛的发展，世界各国已经建成或正在兴建的各种加筋土工工程效以万计。本文首先简要加筋土挡墙的基本概念及加筋机理，接着介绍加筋土挡墙的设计方法和施工方法，最后，作者详细介绍加筋土挡墙在土木工程中的应用。关键词：加筋土挡墙；加筋机理；设计方法；施工方法；土木工程近2O年来，土工加筋技术有了迅猛的发展，世界各国已经建成或正在兴建的各种加筋土工工程效以万计。土工加筋方法的共同特点是在土工构筑物或原位土体中按一定的方向铺设具有较高拉伸模量和抗拉强度的筋材，从而增强土体的稳定性，提高土体强度和抵抗不均匀沉降以及限制水平位移的能力。加筋土是一种在土中加入加筋材料而形成的复合土。在土中加人加筋材料可以提高土体的强度，增强土体的稳定性。因此，凡在土中加入加筋材料而使整个土工系统的力学性能得到改善和提高的土工加固方法，均称为加筋技术，其所形成的结构亦称为加筋土结构。1.加筋土挡墙的简介加筋土挡墙一般由基础、面板、加筋材料、填料、帽石等构成。在加筋土结构中，面板的作用是防止土体填料滑塌，使加筋材料与土体填料组成复合土体，用以防止加筋土体免遭侵蚀。加筋材料是加筋土结构的关键部分，一般按材质可分为四类，即：天然材料(如竹筋、柳条等．一般应用于临时性工程)、金属材料(如扁钢带、带肋钢带、镀锌钢带、不锈钢钢带等)、合成材料(如聚丙烯、聚乙烯、聚脂、尼龙、玻璃纤维等)和复合材料(如钢筋混凝土带、钢塑复合加筋带等)。在包固段加筋土挡墙设计中，为保证加筋材料具有抗拉强度大、变形小、耐久性强等要求。在加筋土填料的选用上，由于砾类土和砂类土力量，或改用摩擦系数大的填料，重新计算至满足要求。力学性能较稳定，受含水量影响较小，因此填料选择砂砾、根据施工工艺调整筋带长度。加筋土挡墙施工工艺简单，施工质量容易控制。其面板的预制、加筋材料可采用工厂生产，在现场分层装配施工，可使施工进度加快，缩短工期，并且节省劳动力。面板设计可根据需要采用各种图案，配合环境实现路、景、物美观协调。加筋土挡墙是柔性结构物，其抗振动性强，也是一种很好的抗震结构物。加筋土挡墙具有一定的柔性，可以结合软基处理，应用于软土地基工程。加筋土挡墙有如下特点：(1)柔性结构。能够适应地基的一定变形．因而比重力式挡墙更适用于湿软地基：具有一定的柔性．故抗震能力强；且节约用地，造形美观。(2)面板可预制。拉筋带可直接购买定型产品或现场预制，在现场进行装配．填斟分层填筑，旋工简便、快速。(3)造价较低。与重力式挡土墙比，可节省造价20-60％，并且随墙高的增加其经济效果越好。因此，它具有良好的经济效益。2.加筋机理的研究目前，对土工合成材料加筋机理的研究包括：加筋材料的性能测试和界面试验、模型试验和原位观测、土体与加筋材料相互作用的理论分析、工程设计计算等方面。但对加筋材料与土体相互作用机理及其设计计算理论的研究仍远远落后于工程实际应用，使工程应用尚缺乏必要的理论依据和指导。2.1加筋材料的性能测试和界面试验昼目前常用职的加筋材砌料有：土坦工织物、和土工格栅圣、土工网末、土工格盐室、复合蝴土工织物纽等。性能碰测试主要伪分两个方阻面：一是李材料的力装学性能测速试，主要斥有拉伸试默验、顶破鲜试验、蠕屈变试验等方；二是填论料与加筋敌材料的界道面性能测纲试。莫2汇.浩2仔御模型试验珍和原位观饱测酒模型试验先能在室内钥模型上观抗测到实际奴工程的一链些性状，攻也可以对当计算中的猛理论和数局学物理模提型进行验屈证。探讨质土工合成详材料加筋裙机理的模羡型试验，泄大致可分足成静力模炭型试验和垮离心模型矮试验。静记力模型试螺验是按一宽定的几何凉尺寸设计蝇模型，在知施加外荷臂下观测模仓型的变化乐。离心模厨型试验是尼按一定的康几何比例歼N兆，将所要忘模拟的工福程缩小，其再在换N悟倍重力加兰速度和离却心加速度念下进行试绸验，观测幅位移、应派力、破坏端面的形状拼及其发展拖过程等一映系列重要痛参数。轧原位观测蝇(抬现场观测旨)宰是通过采枣集现场数迎据来量测欺土工合成尘材料实际解承受的拉丸力和应变旦。目前主苦要是在织降物的面上馆粘贴应变敞片，由测镰得的应变遭来反推拉摸力。握2誉.购3贴雨土体与土纷工合成材献料相互作渗用的理论项分析誉由工程实犁践和实验治研究表明词，加筋土椒的强度和逢稳定性比院无筋土有喘较大提高枯，而对其姜提高的原航因则有各洪种不同的图假说和理事论。迄今急为止的研炊究表明筋娱、土间相荣互作用的选机理大致音可牙归纳为两查大类：一湿是摩擦加杂筋原理，该二是准黏剩聚力原理给。度2怒.施3钓.忍1涛钳摩擦加筋翼原理苹根据加筋桐土复合体潜中筋土之辈间的基本慢构造，在象筋体中取富一微段来花分析，如龟图伴1腊所示。微抚元体长为到dL名。拉筋左栗截面受力林为该，右截面栋受力为欧，压拉藏竭的法向应就力为竿。略去微俩元体土体确的重量和粘筋带重量勿。设筋、缝土之间的槽摩擦系数泼为怎f疾，桂b浪为筋带宽巴度。由于自土的水平禽推力．在踪该微元段错拉筋所起纯的拉力为同dT窜，则有：蔽。仁设娃d式F婶为土粒与执拉筋在该不微元段产膜生的总摩坑擦力，则闪有：静。如果黎dF笛>落dT竿，则筋土沾之间就不稳会产生相屑互错动，吵即土的水照平推力被掩筋土之间此的摩擦力纷所克服，堡微元体保嫩持稳定，慰反之则不盼能保持稳妈定。四摩擦加筋冠原理概念认明确，简若单，但是叉它忽略了布在力的作丝用下筋带膨的变形，智也未考虑造土是非连肠续介质、质具有各向以异性的特停点。累2糟.杨3躬.要2肆蜓准黏聚力辟原理讨这一原理自是根据以境砂土和水惩平布置一增层或多层讯筋材的加次筋砂土三司轴试验结灯果分析而投提出的，侨如图婶2指所示。判将加筋砂有圆柱土样考和未加筋傅土样进行锡三轴对比阵试验可知杏，若未加凭筋砂士在响大主应力援和小主应简力勇作用下达荷到极限平冈衡状态，茫如图熊2接中菌的恭⊙煌1脖，而加筋齿砂土样在呢同样大小挨的油作用下就欲达不到极邮限平衡，捧是处于弹居性平衡状甩态，如图滨2优中妻的幻⊙激2吉。如果在纸试验中我纠们对加筋清砂土仍施溪以仍衬并保持不完变，则欲非使试样达但到新的极用限平衡状释态势必增统大星到倚．如图王2别中冲的父⊙香3合。许多学余者的试验针研究证明驻：筋材在瘦试验中不徒被拉断和犯滑动。仅浙其中的砂袜土被破坏港，加筋砂比上的破坏糖包线的内径摩擦角与光未加筋砂狭土的破坏本包线的内德摩擦角近滴似相等．碗且加筋砂徐土的破坏狐包线不通粮过坐标原倾点而与纵透坐标轴相夕交，其截刺距为到c奋，因此可茂知在砂土禾中加筋，僚改善了砂瘦土的性能迈，使之增脚大了砂土寿的抗剪强秒度，相当军于增加了系一个黏聚计力牺c姜，且智称污c遵为准黏聚歇力。紧此时，达乒到破坏的卵最大主应简力团可表示为穴：者在三轴试疫验中，如统果将加筋魔砂土样视煌为无加筋哀砂土样．怪则欲使其慌达到极限芬平衡状态漂，则有：诚由上面各萍式得惯。此即为健加筋砂土扑所增加的苍黏聚力。柄因此称这夏个谦“风粘聚力拼为公“租准粘聚力过，这个理删论殖为响“播准粘聚力课理物论线”匀。清3锈.饼加筋土挡奋墙的设计炮方法趋①察敲首先根据谊挡墙的用以途、所处腊路线位置翻处的路基庆计算。填怎高及路基费横断面拟冠定加筋土当挡墙的平积面、纵断畅面及横断射面形式，松初步确定耍一个核算窑断面，筋肢体宽度一粪般取照0银．稀8H(H咳为挡墙高暖度刮)尖。孩②红纱确定地基坦及填料的惜各项参数胸，以及作专用于墙上暑的各项荷鞠载。荷载删包括土压叶力和各种享超荷载。蠢将加筋范猪围内的土绵体连同墙堂面板视为约个刚性整之体。与重多力式挡土麻墙类似，豆确定作用朴于墙上的秃各项荷载誉。墙背垂料直的挡土粘墙墙顶土迈面水平或网倾斜土压无力，按朗溪肯土压力饿理论计算翁。驴③猛峡进行内部孙稳定性计足算，它包撕括以下项督目：蛋a武、根据筋宝带的垂直傻与水平间蛇距、荷载唯情况，计键算筋带所阳受拉力。勾b较、根据筋披带的容许翼拉应力，狭验算筋带朴的抗拉强芳度，若不蔑满足时，呼则增加筋说带数量，版或改用较谱高强度的羽筋带，或嫌改变筋带易的布设，倒重新计算磨直至满足土要求。盛C揭、根据初爹拟筋带的役长度、宽蚂度，验算振筋带的拉肤拔稳定性侍，若不满掀足要求，台或增长筋浊带长度，荐或增加筋薄带数量，偷或改用摩集擦系数大魄的填料，厦重新计算购至满足要热求。埋d魄、根据施非工工艺调识整筋带长樱度。平④慰鞋外部稳定愉计算。此渡项计算包皮括加筋体采沿底面的腾水平滑移探、倾覆稳并定性、地鬼基承承载振力，以及滋整体滑移戚的计算。谅4相.肤加筋土挡满墙的施工价方法冲4.基1然面板安装属(谋1)狱第一层面秤板安装。目在清洁的竖条形基础逮顼面上准谊确划出外黑缘线。定者点进行水宿平测量，志用献低标号砂帝浆砌筑调锯平。安装闪用人工或堵机械吊装慨将面板就班位。安装喘时同层相铃邻面板水险平误差不社大于剃lOmm猛．轴线偏屋差每兵20m局不大于把lO属m役m览。安装缝回为燃lO劳m坝m毒，安装时芽单块面板逮倾斜度一旅般可内爹顷坑键～楚作为填料惜压实时面垄板外倾的蹄预留度。珍(恩2)竿以后各层泉面板的安摇装。柑面烘板纵向每递5m火间距设标姓桩。每层跃都要用垂室球和挂线刃方法核对丝安装水平竖误差用低厦标号水泥扁砂浆调平姨，其它同什第一层。缩旋工中应第注意每僚3动层面板安距装完毕后英均应测量枝其标高和神轴线，其榴允许偏差旧与第一层猾相同。水积平或倾斜苦的误差运蚕层调整，孝不得将误笑差累积后承再作总的酿调整；严股禁采用硬晃石于及铁鲁片支垫，军以免造成蔑应力集中渗损伤面板衣。备4.2疑尺筋带铺设冒(谎CAT派钢塑带钻)宅将筋带的问一端从面抽扳上钢筋堆预留孔中头穿过折回溉与另一端湿对齐，成萌辐射状铺妥设在压实姑整平的填搜料上。而米后将筋带臭拉紧艺(妇拉力保持贷一致题)西。再用少裕量填料压今住筋带尾棵部吨(阴或预埋术御砖用钉固以定列)隶，使之固冰定并保持巧正确位置仿。店4.3秘贷填料的摊素铺、压实瓦(校1)矿填料采用佩人工或机韵械分二次德摊铺，摊优铺厚度每鄙层摄25猎c茅m司。填料摊哗铺要均匀是一致，表消面平整。药并设向内左的不小券3茧％横坡。杏在距面板牧1起.刑5m窗范围内必文须用人工忍摊铺。药(徐2)梨施工中使栏用登17t违振动压路妈机．每层逢摊铺完成并后及时碾征压．填产倒压实度指碑标执行默(恢公路加筋傅土工程施乌工技术规殿范典)挑。碾压前烤要试压，盗根据压实苍机械和填退料性质确抓定每层虚认铺厚度、己碾压遍数信以指导施的工。桌(全3)宋应严格分争展碾压。闸碾压时先券轻后重，艘首先从筋弹带中部开区始。逐步繁碾压至筋俯带尾部。户然后反方蜓向碾压。脾在距面默板袜1温m盗范围内严弦禁用重型殿机械碾压鼓。可采用奋小型压实帮机械如蛙凑式夯和人翼工夯实相津结合的方测法夯实。保以保证该桑区域内填泽料压实度练。米(随4)瓶反滤层设博置。摊铺耐填料时，必在距面牲板怕1搂m肠范围内用购砂砾料等勺透水性良依好的材料坚做滤水层招。以保证絮排水及防肆冻。施工楚中应注意漫运料、摊畅铺机械行唇驶时与面稿板距离不启小于婆1锋.律5m剖．机械不适得在未覆镰盖填料的食筋带上行挪驶。不得筛扰动下层杆筋带；压泛路机不得草急刹车。孕每煌10m紧设一道沉练降缝，同浙时作为伸糕缩鞋。缝叔宽梁l含c挠m筝。用沥青列木板填塞压。加筋土洗挡墙施工磁中有关要乳求，检测挡项目、方滑法和标准匪按摘(席公路加筋鄙土工程设客计规范垂)数和婶(盼公路加筋琴土工程旌音工技术规恨范锁)猴执行。基急础、帽石使为混凝土蓄。板为钢趋筋混凝土豆，具体施附工方法及搁要求按相锻应规范执盾行。攀5.丰松施工注意航事项遭(乡1)艘加筋面板联必须采用浑钢模板预立制，做到气表面平整升，外光内洗实，外形于轮廓清晰恭，线条顺麻直，不得庆有露筋、某掉角、啃抗边现象存撇在；插销扶孔必须精确确定位，丹预留钢拉液环在弯制栽钢筋前应铲进行除锈徒、涂防锈颈漆，并套逼上蹄Ф菠20mm山塑料套管留防腐，塑缸料套管两仆端应埋人管混凝土内路。嘴(潮2)较条形基础无应准确划煎线立模浇店筑，顶面碗应平整，涂面板安装霞应严格挂识线施工，屑面板间拼工装缝除预淋留伸缩缝惊和泄水孑弟L需外均应做器到灰满缝雷严。尘(夹3)有筋带从面舞板预留拉深环中穿过锡，折回与散另一端对孝齐，严禁会筋带在环柱上绕成死俊结。筋带过应与面板搜垂直，并盛铺设在向最外倾斜啊1最％横坡的凡经压实整型平的填料础上，筋带潮不得重叠殊，应采用影均衡自调片式转(光带弹簧傅)捏拉带张紧对器进行拉移直。扁(戒4)输加筋体的兄填料粒径醉不宜大于茧填料压实堡厚度的嫁，且最大居粒径不宜底大于端10cm最。填料应慈严格分层诱压实，分弯层厚度应耍与拉筋的耐竖直间距吼相匹配，孙碾压前填鸭料摊铺要伴均匀一致蓝，表面平默整。当用鹊机械摊铺甲时，摊铺止机械距面帆板不应小量于园1捉。曾5m凤，而距面欧板誉1听．喘5m匪。范围内食，要用人己工摊铺。耕(奉5)趁加筋体填繁土压实作壤业应先从叶筋带中部票开始逐步膨碾压至筋松带尾部，帆然后再碾贯压靠边的矛面板部位陡，压实机口械距面雀板汽<闪1化．琴0m趣，而距面恒板雾1正．揪0m无的范围内检，应用小灯型机械夯女实，压实案系体数勇<慢0烘．某9袭。仅(宇6)须加筋墙地疗基的允许手压应力应国在浇筑条航形基础前截进行监测鸟，条形基圈础地基的炮允许压应肆力弄应叠<纸250k说Pa刚。汪(俘7)锄加筋墙在卫涵洞处应针注意做好督衔接，在竖加筋体内屡的涵洞洞抗身外边墙醉应保证直腾立，两边讽墙的外侧爽面顺墙面灵板方向的掌距离应为智n(级墙面板的茧块数启)危×贯0韵．百75m荒。涵洞顶废部容许压肿应妖力宿<寸250k日Pa袭。涵洞顶宁部加筋墙押墙高，可掏以用墙底裳条形基础泪高度进行很调整，以洪使前后加煤筋墙面板菠衔接，做裤到美观、颗安全、可趋靠。碧(盗8)礼浆砌片石触挡土墙长减度可根据哭现场情况臭进行增减跟，以保持放填方稳定钳和不产生运锥体为限行。挣6盲.谊应用效果钞及应用推睬广的前景秩6.检1幸使用效果文通过工程探应用实践篇看。加筋妥土挡墙施缺工工艺简留单、快捷拳。施工中金不需要特在殊施工机贯械。面板闲可提前预休制。拉筋策带与面板深的连接简找单。且具芒有良好的霞经济效益臭。置加筋土为失一成熟技撕术。我国淘在染1992萝年已制定拉了相应的僵设计及诱响工规范，遗但现在一牵直未匙能推广使引用。究其化原因，其次一是缺少计经验；其居二是筋带脉问题。拉霸筋带是加饲筋土关键崭的受力材距料。合理孝地选择拉伴筋材料，言不仅能确代保加筋工彩程安全和婶使用寿命诊，而且能抽降低工程砍造价。我示国《公加涉筋土工程变设计规范由》要求衣：请“舅筋带应具尼有较高的黄强度，受锈力变形小尝．能与填蛛料产生典足够的摩转擦力；抗仅腐蚀性好迁；加工接叫长和与面锁板的连接蚕简讲单江”招。引我国以往读在加筋土茧工程中应踩用的筋带惰有如下几生类：第一枪类为刚性弃拉筋。包瘦括扁钢、于圆钢、镀撇锌钢带及欢钢筋混凝鱼土带等，害其强度大金、变形小歉，均为良蹦好的拉筋捷材料。其有特点是制惑作、接长眉和与面板惑连接工程章量大。筋翻带的防腐衬难以达到痛设计要求再。并且造拣价较高；剃第二类是姨柔性拉筋中。如聚丙经烯土工程茎拉筋带愤(诸简称紧PP增带析)化。它的优于缺