加筋土擋土墻的特點及設(shè)計

畢仁勇

【摘要】加筋土擋土墻目前普遍應(yīng)用于公路、鐵路、建筑等行業(yè)，是一種常見的道路支擋結(jié)構(gòu)。本文對加筋土擋土墻擋概述、特點、設(shè)計原理進行簡要分析，為加筋土擋土墻的設(shè)計和應(yīng)用提供參考。

【關(guān)鍵詞】加筋土擋土墻；公路；特點；設(shè)計

1、概述

加筋土擋土墻指的是由填土、拉帶和鑲面砌塊組成的加筋土承受土體側(cè)壓力的擋土墻。加筋土擋土墻是在土中加入拉筋，利用拉筋與土之間的摩擦作用，改善土體的變形條件和提高土體的工程特性，從而達到穩(wěn)定土體的目的。加筋土擋土墻由填料、在填料中布置的拉筋以及墻面板三部分組成。一般應(yīng)用于地形較為平坦且寬敞的填方路段上，在挖方路段或地形陡峭的山坡一般不宜使用。

加筋土擋土墻概念和設(shè)計理論是20世紀(jì)60年代法國工程師Henri Vidal首創(chuàng)的，根據(jù)他的設(shè)計理論于1965年在法國成功修建了第一座加筋土公路擋土墻。該項工程立刻引起了世界工程界的濃厚興趣，引起了世界各國的重視，得到很高評價。日本于1967年引進了該技術(shù)，并且在70年代初開始了模型研究，專門研究了其抗震性能并用于鐵道建設(shè)中。美國在1972年修建加州39號公路時開始使用該項技術(shù)，并成立了專門的研究機構(gòu)從事有關(guān)研究和應(yīng)用工作。我國從70年代末80年代初開始對加筋土擋土墻進行研究，目前廣泛應(yīng)用在公路、鐵路、建筑等行業(yè)。國內(nèi)對加筋土擋土墻結(jié)構(gòu)的理論研究已接近國際先進水平。

2、加筋土擋墻的特點

在工程項目實際應(yīng)用過程中，加筋土擋土墻的多項特點使其優(yōu)勢越來越明顯，總體說來有以下幾點：

（1）抗震好。加筋土是柔性結(jié)構(gòu)物，能夠適應(yīng)地基輕微的變形，填土引起的地基變形對加筋土擋土墻的穩(wěn)定性影響比對其他結(jié)構(gòu)物小，地基的處理也較簡便，它是一種很好的抗震結(jié)構(gòu)物。

（2）施工簡便。加筋土擋土墻施工簡便、快速，并且節(jié)省勞力和縮短工期，一般包括下列工序：基槽（坑）開挖、地基處理、排水設(shè)施、基礎(chǔ)澆（砌）筑、構(gòu)件預(yù)制與安裝、筋帶鋪設(shè)、填料填筑與壓實、墻頂封閉等，其中現(xiàn)場墻面板拼裝、筋帶鋪設(shè)、填料填筑與壓實等工序是交叉進行的。

（3）造價比較低。與普通重力式擋墻相比，可節(jié)省大量的圬工材料，具有良好的經(jīng)濟效益。

（4）節(jié)約占地，造型美觀。與普通重力式擋墻不同，墻面可為垂直，從而很大程度上減少占地面積。加筋土擋土墻的面板可結(jié)合周邊環(huán)境設(shè)計成各種造型，改善道路沿線景觀效果。

3、加筋土擋墻的設(shè)計

加筋土擋墻的設(shè)計方法主要包括極限平衡法，極限狀態(tài)法以及有限元法三種。加筋土擋墻結(jié)構(gòu)計算主要分為兩大部分，一是內(nèi)部穩(wěn)定性分析，二是外部穩(wěn)定性分析。

（1）內(nèi)部穩(wěn)定性分析

內(nèi)部穩(wěn)定性分析計算是要解決格柵的設(shè)置問題，保證筋土形成的復(fù)合體能共同工作。加筋土擋土墻內(nèi)部穩(wěn)定性分析包括確定筋帶的拉力和抗拔穩(wěn)定性及筋帶長度。加筋材料拉力計算關(guān)鍵是確定土壓力計算系數(shù)。加筋材料拉力計算的土壓力系數(shù)不等同于擋土墻的土壓力系數(shù)。根據(jù)國內(nèi)外的資料分析，認(rèn)為在加筋土墻頂層，與靜止土壓力相同，在達到一定深度后基本上與主動土壓力系數(shù)相同。加筋帶抗拔穩(wěn)定性主要就是驗算加筋帶與土產(chǎn)生的摩阻力是否能夠足以抵抗下滑土體產(chǎn)生的拉拔力。極限拉拔力也就是當(dāng)加筋體出現(xiàn)很大側(cè)向變形乃至破裂面即將產(chǎn)生之時得到的。伸入破裂面后方的筋帶長度才具有可靠的抗拔力，這段長度稱為筋帶有效錨固長度。加筋帶的抗拔穩(wěn)定與破裂面的位置與形狀密切相關(guān)。破裂面可通過室內(nèi)模型試驗和現(xiàn)場試驗獲得的資料確定。加筋材料的長度為自由長度與錨固長度之和。

（2）外部穩(wěn)定性分析

加筋土擋土墻的外部穩(wěn)定性驗算中視加筋體為剛體。驗算項目一般包括基底滑移與傾覆穩(wěn)定性驗算、基礎(chǔ)底面地基承載力驗算、整體穩(wěn)定性分析。土壓力計算根據(jù)加筋土擋土墻后填土的不同邊界條件，采用庫侖理論計算作用于加筋體的主動土壓力，墻背摩擦角取加筋體填土的內(nèi)摩阻角與墻后填土內(nèi)摩阻角兩者中的較小值。抗滑穩(wěn)定性驗算主要是驗算加筋體在總水平力作用下，加筋體與地基問產(chǎn)生摩阻力抵抗其滑移的能力。抗傾覆穩(wěn)定性驗算為保證加筋土擋土墻抗傾覆穩(wěn)定性，必須驗算抵抗墻身繞墻趾向外轉(zhuǎn)動傾覆的能力。地基承載力驗算就是要驗證加筋體在總豎向力作用下，基底應(yīng)力是否小于地基承載力。由于加筋體承受偏心荷載，因此，基底壓應(yīng)力呈梯形分布。整體穩(wěn)定性驗算的目的在于確定加筋體隨地基一起沿著潛在的破裂面滑動的安全系數(shù)，可以采用圓弧法進行驗算，并設(shè)筋帶長度不超過可能的滑動畫。

結(jié)語：

加筋土擋土墻以其自身抗震好，施工簡單，造價比較低，節(jié)約占地，造型美觀等多方面的優(yōu)勢，成為目前道路工程、公路工程、建筑工程等行業(yè)中較為常見的一種支擋結(jié)構(gòu)。隨著加筋土擋土墻設(shè)計理論研究的深入，在未來，加筋土擋土墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計將更加完善并且貼近實際，使加筋土擋土墻結(jié)構(gòu)更加安全可靠，耐久實用。

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