土工格柵加筋擋土墻的加筋原理及結(jié)構(gòu)形式探究

李軍剛 李延鋒

（河南華宸工程建設(shè)有限公司 450100）

土工格柵加筋擋土墻的加筋原理及結(jié)構(gòu)形式探究

李軍剛 李延鋒

（河南華宸工程建設(shè)有限公司 450100）

本文闡述了土工格柵加筋擋土墻的加筋機(jī)理及其填筑的一般過程，介紹了土工格柵加筋擋土墻的主要結(jié)構(gòu)型式、特點(diǎn)及應(yīng)用實(shí)例，為以后土工格柵加筋擋土墻的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)和參考。

加筋擋土墻;土工格柵; 結(jié)構(gòu)型式

1 土工格柵的功能

1.1加筋作用

土工格柵擁有較優(yōu)的張拉模量和抗拉強(qiáng)度。故此, 可將應(yīng)力或荷載平均地?cái)U(kuò)散在很大的面積范圍。相對(duì)于軟弱地基, 能極大地減少作用于軟基礎(chǔ)上的力；相對(duì)于土體結(jié)構(gòu)層, 能極大地減少土體結(jié)構(gòu)層形成的徐變作用, 從而實(shí)現(xiàn)預(yù)防土體松散流動(dòng)的目的。利用土工格柵對(duì)壓力擁有平均擴(kuò)散性的特點(diǎn), 土體面層鋪其能極大地增強(qiáng)面層抵御局部沖擊的能力。

1.2壓實(shí)作用

因?yàn)楦駯偶s束層的網(wǎng)孔形狀相同,故此上、下層顆粒之間剪切阻力無相互作用,又由于格柵的抗拉強(qiáng)度、剛度及網(wǎng)孔的鉗鎖作用三方面相互復(fù)雜作用, 阻礙了由于荷載的壓實(shí)而引發(fā)的局部位移變形,故此強(qiáng)化了顆粒材料的壓實(shí)作用。

1.3抗變形作用

當(dāng)格柵受到不均勻外力時(shí)，網(wǎng)孔將產(chǎn)生變形,此時(shí)，即呈現(xiàn)出約束作用。因此，土工格柵對(duì)非均勻布設(shè)在的適應(yīng)性較好并將其均勻傳遞。即如圖1：按主動(dòng)破裂面（BC）將墻體劃分為穩(wěn)定區(qū)和主動(dòng)區(qū)，下滑土棱體（ABC）自重形成的水平

圖1 土工格柵受力圖

推力對(duì)各層拉筋產(chǎn)生拉力（T），擬將從土中拔出拉筋，但穩(wěn)定區(qū)土體和筋帶的摩擦力阻礙拉筋被拔出。若各層土體和拉筋的摩擦阻力都能抵御對(duì)應(yīng)的土推力，那么墻體的整體將不能呈現(xiàn)（BC）滑動(dòng)面，加筋土體的內(nèi)部穩(wěn)定即可得到保障。

2 土工格柵加筋擋土墻主要結(jié)構(gòu)型式

2.1加筋擋土墻的基本結(jié)構(gòu)

土工格柵加筋擋土墻的構(gòu)造主要由基礎(chǔ)、面板、填料、帽石及土工格柵五個(gè)部分組成，如圖2 所示。其中，鋼筋混凝土面板構(gòu)成面板材料，其作用主要用于擋住墻后的回填土料，并裝飾墻體。同時(shí)可將墻體的拉力傳導(dǎo)于墻后的加筋材料。

基礎(chǔ)部位主要?jiǎng)澐譃榧咏铙w下的基礎(chǔ)部分及面板下的條形基礎(chǔ)。條形基礎(chǔ)的主要作用是宜于安置墻體的面板部分，起到支撐和定位上層面板的作用。墻體下的基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)皆必須符合地基承載力的基本要求。就回填料部分而言，應(yīng)采用易壓堅(jiān)實(shí)且與加筋材料之間有相當(dāng)大摩擦力的材料作為回填土料。土工格柵材料應(yīng)采用抗拉強(qiáng)度高、抗拉性能良好的材料作為擋墻的加筋材料。帽石部分一般選擇漿砌石混凝土預(yù)制塊或現(xiàn)澆混凝土或漿砌石作為壓頂或者帽石。

2.2結(jié)構(gòu)型式分類

土工格柵加筋土擋土墻在實(shí)際應(yīng)用中主要有以下幾種情況。

2.2.1 單面加筋土擋土墻

單面土工格柵加筋擋土墻是在土體的單側(cè)設(shè)置加筋擋土墻的一種支持結(jié)構(gòu)，可分為單面路肩式加筋擋土墻和單面路堤式加筋擋土墻。如圖3(a)、圖3（b）所示。加筋體是由墻面板、拉筋和填料組成的復(fù)合體，墻面板可以用人工安裝，填土可以用機(jī)械逐層填埋碾壓，具有造價(jià)低、施工方便、材料消耗少、構(gòu)建輕的優(yōu)點(diǎn)，在橋臺(tái)、護(hù)岸、堤壩和基礎(chǔ)設(shè)施方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，有著廣闊的應(yīng)用前景。

圖3（b） 單面路堤式加筋擋土墻

2.2.2 雙面加筋土擋土墻

雙面加筋土擋土墻是一種新型支擋結(jié)構(gòu)物,它由多根拉筋將兩側(cè)同層高的面板相互連接,，并在兩側(cè)面板間分層填土而形成。雙面式加筋土擋土墻中又包括了分離型、交錯(cuò)型，如圖4(a)、圖4（b）所示。具有造價(jià)低、材料消耗少、節(jié)省土地、使用的構(gòu)件相對(duì)比較輕，墻面板人工可以安裝,填土采用機(jī)械碾壓夯實(shí)等特點(diǎn)。雙面加筋土擋土墻的兩側(cè)面板是用拉筋對(duì)拉，拉筋與填料的相互作用，使得原土體的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生了很大改變，增強(qiáng)了原土體的穩(wěn)定性及抵御外荷載的能力。由于雙面加筋土擋土墻充分利用了材料的特性，又是柔性結(jié)構(gòu)，對(duì)地基的適應(yīng)性和承受變形的能力比較強(qiáng)，在人工填土邊坡受限制地段和鐵路、高速公路及城市道路方面被廣泛采用。

圖4（a） 雙面分離式加筋土擋土墻

圖4（b） 雙面交錯(cuò)式加筋擋土墻

2.2.3 臺(tái)階式加筋土擋土墻

臺(tái)階式加筋土擋土墻可分為蔗墊式土工合成材料加筋擋土墻和條帶式加筋土擋土墻。如圖5所示。蔗墊式土工合成材料加筋擋土墻即是各層連續(xù)滿鋪土工蔗墊拉筋或土工格網(wǎng)。條帶式加筋土擋土墻即拉筋為條帶式，即每一層不滿鋪拉筋；目前，我國主要采用條帶式有面板的加筋土擋土墻。

圖5 臺(tái)階式加筋土擋土墻

2.2.4 無面板加筋擋土墻

無面板土工格柵加筋土擋土墻，又稱包裹式加筋土擋土墻或反包式加筋土擋土墻。如圖6所示。作為一種柔性結(jié)構(gòu)，墻面由土體填入網(wǎng)眼袋再用土工格柵反包而成，各層土工格柵用專用連接棒連接，將坡腳至坡頂筑成一個(gè)整體，進(jìn)而確保擋土墻的穩(wěn)定性和整體性。把適應(yīng)當(dāng)?shù)厣L條件的各種草籽、灌木籽、花籽隨同填土放入網(wǎng)眼袋內(nèi)，經(jīng)過幾個(gè)月后種子長成花草就將墻面變成綠色生態(tài)墻面。這樣，土工格柵的使用安全有了保障，又將擋土墻工程的整體環(huán)境進(jìn)行了美化及綠化。無面板土工格柵加筋土擋土墻，墻坡面采用柔性的綠化防護(hù)結(jié)構(gòu)，對(duì)環(huán)境的美化及綠化、改善自然生態(tài)，有著很好的環(huán)境效益。無面板加筋擋土墻因其具有占用土地少、造價(jià)低、施工簡單、施工工期短而有廣泛的應(yīng)用前景。

圖6 無面板加筋擋土墻

2.3加筋土擋土墻的應(yīng)用

在設(shè)計(jì)制定土工格柵加筋土擋土墻的施工方案時(shí)，要綜合考慮支擋工程所在的地形地貌和地質(zhì)條件等因素。確定施工方案時(shí)，在加筋土擋土墻的的后面要保證有足夠的空間，用以足夠的加筋區(qū)域確保加筋土擋土墻的整體穩(wěn)定性。土工格柵加筋土擋土墻適用于填方工程，特別是在鐵路、高速公路等工程的半挖半填或填挖結(jié)合界處和修筑山嶺重丘區(qū)公路工程的處理上，可凸顯出其優(yōu)勢(shì)。

2.3.1 代替重力擋墻

加筋擋土墻可以代替混凝土重力式擋墻，其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)地基的要求比重力擋墻要低，抗震性能較好，可承受地基較大的變形及荷載的沖擊，且施工方便，外形美觀，占地面積少，適用于缺乏石料的地區(qū)和大型填方工程。

2.3.2 阻抗土體破裂

加筋土擋墻可用于增強(qiáng)路基邊坡穩(wěn)定性，用于城市立交橋橋臺(tái)（減少占地面積）和地基。加筋土擋墻的墻面系統(tǒng)一般采用石籠、石塊、砼面板或以土工格柵回包后形成的柔性結(jié)構(gòu)。當(dāng)拉筋逐層埋入土體并經(jīng)碾壓夯實(shí)后，拉筋與土體就產(chǎn)生相互作用力，既格柵表面與填土的摩擦力，格柵孔眼對(duì)填土的咬合鎖定作用力，進(jìn)而土工格柵具有了抵抗拉拔能力，軟弱地基的承載力得到了提高，形成了阻抗土體破裂的保護(hù)面。

2.3.2.3 節(jié)約填土資源

目前由于工程征地成本逐年增高，可以利用的填土資源逐漸減少，而路網(wǎng)改造的需要又相當(dāng)迫切，使得工程往往修建在陡峭的邊坡上，并盡可能地利用就近的填料或棄方。采用加筋土擋土墻的陡坡路堤，有效地解決了這些實(shí)際問題

3 結(jié)語

土工格柵加筋土擋土墻做為一種新型的支擋結(jié)構(gòu)型式， 以其結(jié)構(gòu)簡單、對(duì)地基的適應(yīng)性強(qiáng)、承受變形能力強(qiáng)、施工方便、以及經(jīng)濟(jì)實(shí)用造型美觀、整潔和不占用空間等一系列的優(yōu)點(diǎn)，使其在眾多的工程領(lǐng)域成為優(yōu)選方案。本文在總結(jié)國內(nèi)外很多學(xué)者的研究成果的基礎(chǔ)上，闡述了土工格柵加筋擋土墻的加筋機(jī)理及其填筑的一般過程，介紹了土工格柵加筋擋土墻的主要結(jié)構(gòu)型式及特點(diǎn)。不同結(jié)構(gòu)型式的土工格柵加筋擋土墻將在相關(guān)的工程中得到廣泛應(yīng)用。

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1007-6344（2017）05-0345-02

遼寧省教育廳項(xiàng)目（2016FRPY12）

李軍剛 男(1980,123)籍貫：河南省滎陽市 單位：河南華宸工程建設(shè)有限公司 職稱：助理工程師學(xué)歷：中專 研究方向：施工技術(shù)

李延鋒 男 籍貫 河南省滎陽市 單位：河南華宸工程建設(shè)有限公司 職稱：助理工程師 學(xué)歷：本科 研究方向：施工技術(shù)