土工格柵加筋擋土墻的加筋原理及結構形式探究

李軍剛 李延鋒

（河南華宸工程建設有限公司 450100）

土工格柵加筋擋土墻的加筋原理及結構形式探究

李軍剛 李延鋒

（河南華宸工程建設有限公司 450100）

本文闡述了土工格柵加筋擋土墻的加筋機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構型式、特點及應用實例，為以后土工格柵加筋擋土墻的設計提供了依據和參考。

加筋擋土墻;土工格柵; 結構型式

1 土工格柵的功能

1.1加筋作用

土工格柵擁有較優的張拉模量和抗拉強度。故此, 可將應力或荷載平均地擴散在很大的面積范圍。相對于軟弱地基, 能極大地減少作用于軟基礎上的力；相對于土體結構層, 能極大地減少土體結構層形成的徐變作用, 從而實現預防土體松散流動的目的。利用土工格柵對壓力擁有平均擴散性的特點, 土體面層鋪其能極大地增強面層抵御局部沖擊的能力。

1.2壓實作用

因為格柵約束層的網孔形狀相同,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度、剛度及網孔的鉗鎖作用三方面相互復雜作用, 阻礙了由于荷載的壓實而引發的局部位移變形,故此強化了顆粒材料的壓實作用。

1.3抗變形作用

當格柵受到不均勻外力時，網孔將產生變形,此時，即呈現出約束作用。因此，土工格柵對非均勻布設在的適應性較好并將其均勻傳遞。即如圖1：按主動破裂面（BC）將墻體劃分為穩定區和主動區，下滑土棱體（ABC）自重形成的水平

圖1 土工格柵受力圖

推力對各層拉筋產生拉力（T），擬將從土中拔出拉筋，但穩定區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應的土推力，那么墻體的整體將不能呈現（BC）滑動面，加筋土體的內部穩定即可得到保障。

2 土工格柵加筋擋土墻主要結構型式

2.1加筋擋土墻的基本結構

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

基礎部位主要劃分為加筋體下的基礎部分及面板下的條形基礎。條形基礎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。墻體下的基礎和條形基礎皆必須符合地基承載力的基本要求。就回填料部分而言，應采用易壓堅實且與加筋材料之間有相當大摩擦力的材料作為回填土料。土工格柵材料應采用抗拉強度高、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制塊或現澆混凝土或漿砌石作為壓頂或者帽石。

2.2結構型式分類

土工格柵加筋土擋土墻在實際應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設置加筋擋土墻的一種支持結構，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合體，墻面板可以用人工安裝，填土可以用機械逐層填埋碾壓，具有造價低、施工方便、材料消耗少、構建輕的優點，在橋臺、護岸、堤壩和基礎設施方面具有明顯的優勢，有著廣闊的應用前景。

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構物,它由多根拉筋將兩側同層高的面板相互連接,，并在兩側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、交錯型，如圖4(a)、圖4（b）所示。具有造價低、材料消耗少、節省土地、使用的構件相對比較輕，墻面板人工可以安裝,填土采用機械碾壓夯實等特點。雙面加筋土擋土墻的兩側面板是用拉筋對拉，拉筋與填料的相互作用，使得原土體的力學性質發生了很大改變，增強了原土體的穩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，又是柔性結構，對地基的適應性和承受變形的能力比較強，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） 雙面交錯式加筋擋土墻

2.2.3 臺階式加筋土擋土墻

臺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滿鋪土工蔗墊拉筋或土工格網。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。作為一種柔性結構，墻面由土體填入網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整體，進而確保擋土墻的穩定性和整體性。把適應當地生長條件的各種草籽、灌木籽、花籽隨同填土放入網眼袋內，經過幾個月后種子長成花草就將墻面變成綠色生態墻面。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境進行了美化及綠化。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結構，對環境的美化及綠化、改善自然生態，有著很好的環境效益。無面板加筋擋土墻因其具有占用土地少、造價低、施工簡單、施工工期短而有廣泛的應用前景。

圖6 無面板加筋擋土墻

2.3加筋土擋土墻的應用

在設計制定土工格柵加筋土擋土墻的施工方案時，要綜合考慮支擋工程所在的地形地貌和地質條件等因素。確定施工方案時，在加筋土擋土墻的的后面要保證有足夠的空間，用以足夠的加筋區域確保加筋土擋土墻的整體穩定性。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合界處和修筑山嶺重丘區公路工程的處理上，可凸顯出其優勢。

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，其優點是對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路基邊坡穩定性，用于城市立交橋橋臺（減少占地面積）和地基。加筋土擋墻的墻面系統一般采用石籠、石塊、砼面板或以土工格柵回包后形成的柔性結構。當拉筋逐層埋入土體并經碾壓夯實后，拉筋與土體就產生相互作用力，既格柵表面與填土的摩擦力，格柵孔眼對填土的咬合鎖定作用力，進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面。

2.3.2.3 節約填土資源

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，而路網改造的需要又相當迫切，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際問題

3 結語

土工格柵加筋土擋土墻做為一種新型的支擋結構型式， 以其結構簡單、對地基的適應性強、承受變形能力強、施工方便、以及經濟實用造型美觀、整潔和不占用空間等一系列的優點，使其在眾多的工程領域成為優選方案。本文在總結國內外很多學者的研究成果的基礎上，闡述了土工格柵加筋擋土墻的加筋機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構型式及特點。不同結構型式的土工格柵加筋擋土墻將在相關的工程中得到廣泛應用。

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遼寧省教育廳項目（2016FRPY12）

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

李延鋒 男 籍貫 河南省滎陽市 單位：河南華宸工程建設有限公司 職稱：助理工程師 學歷：本科 研究方向：施工技術