土工袋擋土墻的應用與研究現狀綜述

潘基先 周 洲 文 華

(1.西南科技大學土木工程與建筑學院，四川 綿陽 621000； 2.四川蜀渝石油建筑安裝工程有限責任公司，四川 成都 610000)

土工袋擋土墻的應用與研究現狀綜述

潘基先1周 洲2文 華1

(1.西南科技大學土木工程與建筑學院，四川 綿陽 621000； 2.四川蜀渝石油建筑安裝工程有限責任公司，四川 成都 610000)

介紹了土工袋擋土墻的含義及種類，分析了國內外土工袋擋土墻的發(fā)展歷程及其研究成果，論述了土工袋擋土墻的應用現狀，并對土工袋擋土墻的發(fā)展方向給出建議，以供參考。

擋土墻，土工袋，研究現狀，發(fā)展方向

1 土工袋擋土墻

擋土墻是以保持土體穩(wěn)定為目的，用來支擋邊坡的結構物，是一種常見的擋土結構，被廣泛應用于道路工程中。例如銜接路堤的橋臺；支撐路堤路塹的邊坡；隧道支撐及河流兩岸的邊坡支護等。擋土墻的種類繁多，按不同地區(qū)可分為：1)地震地區(qū)擋土墻；2)浸水地區(qū)擋土墻；3)一般地區(qū)擋土墻。按結構可分為：1)重力式擋土墻；2)衡重式擋土墻；3)扶壁式擋土墻；4)加筋土擋土墻；5)懸臂式擋土墻；6)土釘式擋土墻；7)錨定板擋土墻；8)板樁墻擋土墻等。按建筑材料可分為：砌塊擋土墻；素混凝土擋土墻和鋼筋混凝土擋土墻。而按不同剛度可分為柔性擋土墻和剛性擋土墻。

土工袋在工程中的運用伴隨土工結構物發(fā)展而越來越廣。如我們所介紹的擋土墻工程；另外在基坑護壁工程；圍海造地工程海岸護堤工程都有運用。土工袋擋土墻是使用一定填充料填充的土工袋構筑的擋土墻，屬于重力式擋土墻(如圖1所示)。它具有一定的柔性，可以通過一定的變形減小墻后的土壓力，增加擋土墻的安全性。

2 發(fā)展歷程以及工程運用

擋土墻是隨著人類文明產生而發(fā)展的，是人類文明的產物，體現了人類改造自然的意愿。早在我國春秋戰(zhàn)國時期，舉世聞名的長城、諸多遺址城墻、古墓、棧道、以都江堰為代表的水利工程等，擋土墻就開始產生發(fā)展。

土工袋技術開始運用于堤岸工程是在20世紀50年代。荷蘭鹿特丹最早將土工編織袋大規(guī)模運用于工程中，自1955年開始，持續(xù)30多年，為了抵御海嘯沖擊，用土工編織袋修建大規(guī)模海壩堤岸工程，并獲得了良好的工程效益[1，2]；1966年，美國在水利工程上首先運用了模袋技術；1973年開始，同樣在美國，土工袋技術運用于密西西比河防波堤加高工程[1]；1984年，澳大利亞開始開發(fā)在防洪堤、沖刷控制和有毒廢物的圍堵[3]等工程領域中土工編織物的應用；2005年的韓國仁川人工島項目[4]；德國Muara Karangsong和Eider storm surgebarrier的工程中也是土工袋的典型應用[5]。我國在土工袋擋土墻的應用相對較晚，天津港海堤工程；廣東海安新港荔枝灣碼頭工程；上海浦東國際機場圍堰工程；上海油浸化學園區(qū)工程都是土工袋擋土墻的堤壩工程應用。

3 土工袋擋土墻的結構性能研究

1)國外對擋土墻結構性能的研究。

國外的學者主要對擋土墻在工程試驗和應用方面做了研究。作為在工程運用領域處于領先地位的美國，早在1902年，Hilfike Retaining walls公司成立；隨后出現了諸多擋土墻公司。相繼在日本、美國等國，編制了比較完善的擋土墻設計和施工規(guī)范及規(guī)程。Vargin[6]通過實驗，對離擋土墻墻背不同距離連續(xù)超載作用下土壓力的分布規(guī)律做了探究；Colas[7]運用了全面的實地試驗和數值模擬的方法，進行了干砌片石擋土墻的穩(wěn)定性研究和數值模擬結果的對比；有關影響干砌片石擋土墻穩(wěn)定性的因素的研究，Villemus等[8]進行了5處2 m～4 m高干砌片石擋土墻的原型試驗和砌筑材料的實驗室試驗，得出了鋪砌方法的參數，確定了表征砌筑用片石不規(guī)則性；有關擋土墻最佳的截面尺寸，Klein等[9]利用統(tǒng)計方法進行分析和研究；Rudykh[10]運用了有限元法研究計算了擋土墻回填土壓力。

2)土工袋的抗壓性與減震性能的研究。

劉斯宏與Matsuoka[11]通過激震器實驗，還對土工袋的抗震性做了研究，土工袋不僅強度高而且還具有很好的穩(wěn)定性，土工袋的抗震性包括單體的抗震穩(wěn)定性和組合的抗震穩(wěn)定性。土袋單體的減振是由于在振動荷載作用下，各單體的袋內部土顆粒間的摩擦運動和伸縮變形各消耗一部分能量。土袋組合體的減振是因為振動無法通過土袋之間由于不連續(xù)而存在的空隙。

3)土工袋擋土墻模型試驗的研究。

土工袋擋土墻的發(fā)展仍處于初步探索階段，薛向華等[12]在土工袋擋土墻模型試驗上做了深入研究。并就土工袋在土壓力下的形變得出結論：土工袋位移在墻上部為平動，在墻下部為繞墻趾轉動。在土壓力方面得出結論：土工袋擋土墻墻后土壓力接近于庫侖主動土壓力，且由于墻體具有一定柔性和隨著高度的增加，柔性變形越大，土壓力值減少越快，最終上部土壓力小于庫侖土壓力，合力作用點下移。由土工袋通過層間摩擦傳力推斷出，遠離填土墻的土壓力和摩擦力減小，甚至減小為零。

4)以碎石為填充物的土工袋擋土墻。

孫見松等[13，14]對以碎石為填充物的土工袋擋土墻做了研究。作為一種新型的重力式擋土墻，得出了在常用土壓力和超載作用下的土壓力計算方法。在常用土壓力的情況下通常用朗金土壓力理論和庫侖土壓力理論為主；在超載的情況下用假想的土重代替作用在土體表面的作用力。并對裝袋后的多級碎石擋土墻的設計給予說明。采用把上層的擋土墻作為超載計算增加的土應力，并按照常用土壓力理論進行計算。

5)土工袋加筋技術的研究。

喬麗平等[15]在土工袋加筋的方面做出研究，研究表明加筋土工袋的運用具有了以下優(yōu)點：提高地基承載力、減小車輛產生的振動影響、寒冷地區(qū)防止地基凍脹、建筑廢棄物再利用以及施工簡單無噪聲污染。

6)柔性擋土墻在地震區(qū)的應用。

李興華等[16]以四川西北側映秀鎮(zhèn)(基本地震烈度為8度)的實際堤防工程為研究對象，堤身設計采用土工柵格反包土工袋與自嵌式擋土墻相結合結構。堤身臨水側用自嵌式擋土墻，臨土側采用土工柵格反包土工袋的全柔性封閉結構，為增強擋土墻的柔性，用碎石填充于土工柵格反包土工袋與自嵌式擋土墻之間。土工格柵層距為45 cm。在工程即將竣工時，映秀爆發(fā)了“8·14”特大泥石流。本結構在經過泥石流的正面沖刷及漫頂淘刷下，主體結構沒有任何破壞變形。

4 結語

通過以上的論述，可以總結出以下結論及建議：

1)通過以上學者的研究，土工袋擋土墻由于土工袋的張力的存在，提高了其抗壓性能，也有良好的減震性能，并有著節(jié)約占地，與環(huán)境保持一致的優(yōu)點。

2)目前缺少現行的土工袋擋土墻的設計和施工規(guī)范，土工袋擋土墻的應用仍處于探索階段，相關計算理論還不夠成熟。

3)在土工袋擋土墻填充物的研究方面，以碎石為填充物的土工袋擋土墻，具有施工簡單，就地取材，工程性能好的優(yōu)點。但是碎石等材料作為不可再生資源，在我國很多地區(qū)日漸匱乏，另一方面，隨著城市化的進程和工業(yè)化的發(fā)展，建筑垃圾的產生與日俱增，怎樣處理這些建筑垃圾便成了新的問題。若將建筑垃圾作為填充物用于土工袋擋土墻，不但可以滿足其結構受力上的要求，還節(jié)約了資源，具有良好的經濟效益和社會效益。因此，以建渣(建筑垃圾)為填充物的土工袋擋土墻將成為今后擋土墻的發(fā)展方向之一。

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[15] 喬麗平，王 釗.土工袋加筋技術及其應用[A].全國第六屆土工合成材料學術會議論文集[C].2004:11.

[16] 李興華，李峙松.柔性擋土墻在地震區(qū)的應用[J].黑龍江水利科技,2011,4(39):47- 48.

The research and application status of geotextile bag retaining wall

Pan Jixian1Zhou Zhou2Wen Hua1

(1.CivilEngineeringandArchitecturalInstitute,UniversityofSouthwestScienceandTechnology,Mianyang621000,China; 2.SichuanShuyuPetroleumConstructionandInstallationEngineeringCo.,Ltd，Chengdu610000,China)

Introduces the definition of geobay retaining walls, analyze geotextile bag retaining wall development process and the research, discusses the application status geotextile bag retaining wall, and give advice for the development direction of geotextile bags retaining walls, so as to reference.

retaining wall, geotextile bag, research status, development direction

1009-6825(2015)07-0074-02

2014-12-30

潘基先(1994- )，男，在讀本科生； 周 洲(1963- )，男，工程師； 文 華(1978- )，男，博士，碩士生導師，副教授

TU476.4

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