加筋土擋土墻施工技術

【摘 要】加筋土技術是由20世紀60年代法國工程師首創(chuàng)的。根據他的設計理念而迅速發(fā)展起來的土工結構新技術，加筋土是由一層或多層水平加筋構件與填土交替鋪設而成的一種復合體。在土中加入筋條可以相對的提高土體的穩(wěn)定性，加筋土中的加筋構件主要承受土體產生的側向拉力。加筋土擋土墻強度的提高與加筋土體穩(wěn)定性的增加，及其基本原理是依靠填料和拉筋之間摩擦力，平衡墻面板受到的水平壓力。由工程實踐和實驗研究表明，加筋土的強度和穩(wěn)定性比無筋土有較大提高，而對其提高的原因則有各種不同的假說和理論。

【關鍵詞】加筋擋土墻；施工技術；分析

一、加筋土的基本原理

加筋土是在填土中設置適量具有一定強度的帶狀拉筋，經分層填筑壓實而成的一種復合材料，這種復合材料使原有填料的性質獲得顯著改善。在土重和外荷載作用下，未加筋的土體將產生豎向沉降和側向變形，當土體中埋設有拉筋時，通過土和拉筋的摩擦作用，把土體的側向膨脹力傳遞給拉筋承受，從而限制了土層的側向位移，如同給土層施加了一個水平約束力。當垂直壓力增加時，水平約束力也相應增加，這樣既提高了填土的整體性，又提高了土體的承載力，保證了結構的穩(wěn)定。只有當拉筋被拔出或筋條斷裂，土體才會失穩(wěn)而破壞，這種受力情況，

如圖1所示。

二、加筋土擋土墻的組成及其特點

1、加筋土擋土墻的組成

加筋擋土墻是由墻面板、拉筋、拉接件、填料、基礎和帽石等組成。

墻面板的作用是阻擋拉筋間填料的從側向擠出，并且保證拉筋、填料、墻面板構成具有一定形狀的整體。面板的材料宜采用鋼筋混凝土面板，面板的形狀如圖2所示，常采用矩形、十字形、六邊形等。墻面板的外形尺寸可參考表1。

2、加筋土擋土墻的特點

依靠填料與拉筋間的摩擦力，平衡墻面板所受的水平土壓力，并以這一復合結構抵抗拉筋尾部填料所產生的土壓力，從而保證了整個建構的穩(wěn)定。加筋土擋土墻有以下特點。

（1）可以做成很高的垂直填土，從而減少占地面積，這對不利于開挖的地區(qū)，城市道路以及土地珍貴地區(qū)而言，有著很大的經濟效益。

（2）面板，筋帶可以在工廠中定形制造、加工，在現場可以用機械分層施工。這種裝配式施工方法簡便快速，并且節(jié)省勞動力和縮短工期。

（3）加筋土是柔性結構物，能夠適應地基較大的變形，因而可用于較軟的地基上。同時，由于加筋土結構所特有的柔性能夠很好地吸收地震的能量，故其抗震性好。

（4）造價低廉，據國內部分工程資料統計，加筋土擋土墻的造價一般為鋼筋混凝土擋墻的50%，重力式擋土墻的60%～80%。鐵路加筋擋土墻可設置于Ⅰ、Ⅱ級鐵路一般地區(qū)、地震地區(qū)的路肩地段和路堤地段；加筋土擋土墻的單級墻高≤10m，墻高>10m時應做特殊設計。加筋擋土墻必須做好基地處理，以保證基礎的穩(wěn)定。

三、加筋擋土墻設計方法

同工程類別，加筋土選用的筋材、施工工藝、機械設備、質量要求等存在一定區(qū)別。對于加筋土擋土墻，施工步驟主要包括面板的預制和安裝、筋帶的鋪設和填料的碾壓等。施工過程為：工程構件預制→面板安裝→檢測面板→鋪設筋帶→檢查筋帶→填料鋪設→填料檢查→填料碾壓→檢測壓實度和面板→墻頂標高→附屬設施→竣工驗收。施工過程中筋帶不應重疊、彎曲，不得與硬質棱角填料直接接觸，避免筋帶位置移動。為充分發(fā)揮加筋材料和土體各自的物理力學性質，加筋土復合地基必須對加筋土施工工藝、施工質量進行嚴格

控制：第一，加筋材料應預設初期應力，端部應有可靠的錨固；第二，應遵循鋪設加筋材料→拉平拉緊兩端、兩端折起包裹砂礫并兩端填砂→中心填砂→兩端砂增高→最后中心填砂的施工順序；第三，墊層施工采用水平鋪設加筋材料與土工織物碎石袋墊層交替鋪設。

1、極限平衡方法

極限平衡法是巖土體安穩(wěn)剖析的最常用辦法，該法確定土體為抱負的剛塑性體，首先依據也許發(fā)生的損壞方式，假定一也許的損壞面，取損壞面中土體為獨自脫離體來剖析核算，得到其到達靜力平衡時所需的抗力，以此來剖析核算也許滑動體的安全安穩(wěn)性，在剖析加筋擋土墻的過程中需求思考加筋資料的拉力對土體安穩(wěn)的效果。依據加筋土擋墻構造的損壞方式，加筋土擋墻構造慣例核算首要分為兩大有些：內部安穩(wěn)性驗算和外部安穩(wěn)性驗算。

（1）內部穩(wěn)定性驗算，內部穩(wěn)定性驗算主要包括筋帶抗拔安全性驗算、筋帶拉應力計算和加筋長度計算。

（2）外部穩(wěn)定性驗算，外部穩(wěn)定性驗算主要包括抗傾覆、抗滑（包括抗平面滑動和抗深層滑動）、基礎承載力和基礎沉降等。

2、數值模擬計算法

數值模擬計算法主要有兩種：有限元法和有限差分法。

（1）有限元法是從變分原理和加權余數法演變而來，即不是直接從問題的微分方程和相應的定解條件出發(fā)，而是由解給定化為求解的問題，其基本想法是把求解域劃分為一系列的單元組，這些單元不能相互重疊，在每個單元內，選擇一些合適的節(jié)點作為求解函數的插值點，將微分方程中的變量改寫成用各變量或其導數的節(jié)點值與所選用的數值插值函數來表達，從而將連續(xù)的無限自由度問題轉化為離散的有限自由度問題。

（2）有限差分法是直接求解基本方程和相應的定解條件，其基本想法是將連續(xù)定解區(qū)域劃分為有限個差分網格，用有限網格節(jié)點代替連續(xù)的定解域，利用泰勒級數展開等方法，把控制方程和條件中的微商用網格節(jié)點上的離散函數值的差商代替進行離散，從而建立以網格節(jié)點上的值為未知數的代數方程組進行求解。

四、工程應用

隨著理論研究和施工技術的不斷成熟完善以及加筋材料性能和質量的不斷提高，加筋土技術在工程中得到廣泛應用，主要體現在以下方面。

1、加筋擋墻

加筋土擋墻是面板、筋材和填土形成的結合體，主要有條帶式和包裹式兩種形式，具有以下優(yōu)點。

（1）加筋土擋墻屬于柔性結構，比傳統的混凝土等剛性結構更適應地基變形，在不良地基的條件下具有顯著優(yōu)越性。

（2）加筋材料能有效吸收振動所傳遞的能量，具有良好的抗震性。

（3）施工便利，工期短。

（4）造價低，經濟效益顯著。

（5）美化綠化效果好。

2、加筋土坡

加筋土坡是在穩(wěn)定地基上沿坡高按一定垂直間距，近似水平方向鋪放筋材，靠近坡面略向上彎曲，在堤腳底部近似斜線。其具有以下優(yōu)點。

（1）土坡邊坡較陡，可節(jié)省填料和場地。

（2）防止因邊坡土料側向移動產生表面滑塌，提高填土壓實質量。

（3）采用原地土作填料，節(jié)省施工費用和時間。

3、加筋墊層

在路基底部鋪放單層或多層高模量的土工織物或土工格柵做加筋墊層，可減小地面承受的水平剪應力，進而限制地基土的側向變形，具有以下優(yōu)點。

（1）通過筋材與地基之間的界面摩擦作用，增強地基上側向約束，提高地基承載力。（2）土工合成材料的抗拉力對滑動圓弧中心形成抗滑力矩，可抵抗滑動破壞，提高堤壩的抗滑穩(wěn)定性。

（3）增強路堤填料土拱效應，調整不均勻沉降，防止堤面開裂，減少填土的沉降量；（4）提高堤壩的填筑高度。

結束語：

綜上所述，加筋土技術在近年來得到迅速發(fā)展，廣泛應用于鐵路、公路、建筑等各類工程中，取得巨大的經濟效益和社會效益。加筋土擋土墻在技術上有優(yōu)越性、顯著的經濟性和廣泛的實用性，且作為一種新穎的完整結構物，加筋土技術獲得了國內外更多的青睞，所以我國要加強加筋土擋土墻技術的推廣及應用。

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