土工格栅布加筋挡土墙应用

随着土工合成材料在我国的铁路、公路、水利、市政等工程中的广泛应用和发展,土工格栅加筋挡墙作为一种新型的路基柔性支挡结构,与一般圬工挡墙相比具有造价低,构件制作简便、施工快,且对地基具有较好的适应力等优点,是支挡建筑发展的新方向.但目前土工格栅加筋挡墙还缺乏完整的设计理论和方法,现行加筋挡土墙规范主要是针对塑料条带修筑加筋挡墙的情况而制定,对拉筋的容许应力只简单规定了一个1/5～1/7的范围,没有考虑筋材的蠕变、生物老化、施工等折减因素作出具体设计规定,另外,用土工格栅建加筋土挡墙在内部稳定性验算时,在破裂面形状的假定、水平土压力系数的计算以及上部可变荷载作用下水平土压力的计算等方面有很大的不同.本文系统给出土工格栅加筋挡墙的设计方法作为探讨,以供读者参考

1 土工格栅加筋挡墙的相关设计理论111土工格栅加筋挡墙的加固原理

土工格栅应用于土体能改善土体的力学性能,筋材与土体间的相互作用通过填土与筋材间的摩擦力与被动土压力传递.摩擦力在填土和筋材之间存在相对剪应变的地方产生.被动土压力在筋材的横筋部位产生,被动土压力通常被认为是最重要的相互作用.土工格栅的主要作用是抑制填土的变形,承受拉应力或承受剪切和弯曲.112加筋土工格栅的容许拉力

一般根据填土与筋材间的摩阻力按下式计算单位宽度加筋材料的容许拉力P:

P=f′?α?σv?

Le?C(1)式中,Le———滑裂面后土体中筋材的锚固长度;C———筋材的名义周面积系数(一般取2);f′———拉拔阻力系数;σv———填土和加筋界面的有效垂直应力;α———尺寸效应修正系数,土工合成材料通常为016～110;若缺乏数据,α推荐值取为016.拉拔阻力系数f′对于土工格栅,拉拔阻力系数根据交通部《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ298)的规定按式(2)计算:f′=2/3tan<(2)式中,<是加筋土的最大内摩擦角.113加筋土工格栅的设计强度加筋材料的长期抗拉强度Ta受到环境因素(如蠕变、施工损伤、老化、温度和侧限应力)的影响,一般用式(3)表示:Ta=

Tc

k1?k2?k3?k4

(3)

式中,Tc———土工筋材的极限抗拉强度;k1———蠕变折减系数,聚酯类,210～215;聚丙烯,410～510;聚乙烯,215～510;k2———耐久性折减系数,一般取值范围为111～210;k3———施工损伤折减系数.它的取值范围为111～310;k4———考虑加筋土结构几何形状、填土特性、加筋特性和外载的不确定性建筑安全系数.对永久性加筋土挡墙,目前所用最小安全系数为115

4 结语

本文从土工格栅加筋挡墙的作用机理和对原材

料的要求出发,采用Rankine、Coulomb、Boussinesq等人的土体理论,同时参考国外的土工合成材料设计经验,介绍了土工格栅对挡土墙内部和外部稳定性的验算方法,当然,该设计方法还存在一些不足,特别是其理论上的研究还不够,国内外都还缺乏比较系统的理论分析和

支持.加筋土挡墙顶部的荷载,在内部和外部稳定分析时如何考虑比较符合实际情况,有待进一步深入研究.尽管如此,土工格栅加筋取代条带加筋修建柔性支挡结构或边坡是土工合成材料发展的必然趋势.参考文献:

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文章编号:100926825(2008)0920155202

土工格栅加筋土挡土墙施工中应注意的问题

收稿日期:2007211212

作者简介:郭晓君(19742),女,助理工程师,山西省交通建设工程监理总公司,山西太原030012

郭晓君

摘要:简要阐述了“加筋土”的作用机理,介绍了土工格栅加筋土挡土墙的类型及特点,重点探讨了在土工格栅加筋土

挡土墙施工中应注意的几个问题,并提出了在施工中应采取的相应措施,对类似的土工格栅加筋土挡土墙工程的施工具有借鉴和参考意义。

关键词:土工格栅,加筋土挡土墙,质控强度,蠕变强度中图分类号:TU472.34文献标识码:A 随着土工合成材料及其应用技术的迅速发展,土木工程界对

“加筋土”的研究更加深入细致。在回填土体中加入土工格栅后,可承受抗拉、抗压和抗剪作用,能显著提高回填土的强度,从而确保回填土的稳定性;通过土—筋材维持稳定,能安全地将回填土边坡修筑得很陡,甚至直立,可以承受更大的沉降变形;充分利用土—筋材的共同作用,使得挡土墙对地基承载力要求相对较低,适应性、整体性更好,抗震性能更强[1]。目前,

土工格栅加筋土挡土墙设计理论与施工技术日渐成熟,以其造价低、性能好等优点在土木工程中得到了较为广泛的应用。在一些山岭重丘的沟谷地带、地表横坡较陡的特殊边坡支挡中,加筋土挡土墙更显示出其造价和结构上的独特优势。文中将简要介绍土工格栅加筋土挡土墙的类型及特点,重点探讨了在土工格栅加筋土挡土墙的施工中应注意的几个问题,对类似的土工格栅加筋土挡土墙工程的施工具有借鉴和参考意义。

1 类型及特点

1.1 加筋土挡土墙类型土工格栅加筋土挡土墙按墙面板的有无可分为:有面板加筋土挡土墙和无面板加筋土挡土墙。有面板加筋土挡土墙按面板形式又可分为:整面板加筋土挡土墙和拼装面板加筋土挡土墙。目前,应用较多的是拼装面板加筋土挡土墙,拼装面板模块常见的有矩形、六角形、十字形、L形、槽形等不同的形式。面板模块设计可根据工程环境需要,灵活预制成各种形状,能提供很好的视觉效果;还可使用彩色水泥,增加墙面的艺术性。无面板加筋土挡土墙又称反包式或包裹式加筋土挡土墙,墙面是由网眼袋填土再由土工格栅反包而成,每层土工格栅是由专用连接棒连接形成整体,网眼袋内填土已混合适宜当地生长的草籽、灌木籽、花籽等,经数月后生长形成绿色生态墙面。这样既保护了土工格栅的使用安全,又美化了挡土墙工程的环境。

1.2 加筋土挡土墙特点

1)土工格栅加筋土挡土墙属于柔性结构,比传统的刚性结构

挡土墙能更好地适应地基变形,在不良地基处采用尤能显示其结构上的优势。另外,据相关资料报道,加筋土挡土墙这种结构比刚性挡土墙有更好的抗地震能力。

2)土工格栅加筋土挡土墙能节省工程投资,挡土墙可以做得高且陡,能有效地节约用地和填筑用料,具有经济上的优势。

3)有面板加筋土挡土墙,可根据不同的环境,考虑到美观的要求,将面板制成不同的形状和结构,有效地融入周边环境;无面板加筋土挡土墙,坡面采用绿化防护,对绿化、美化环境,恢复自然生态,有着较好的社会效益。

4)土工格栅加筋土挡土墙施工方便快捷,能缩短施工工期,

保证施工质量。

5)土工格栅加筋土挡土墙设计与施工技术日渐成熟,经过近几年的发展,加筋土技术已广泛地应用于公路、铁路、机场、港口、水利、市政及生态环保工程等领域。

1.3 土工格栅加筋土挡土墙方案选择

在确定土工格栅加筋土挡土墙方案时,要结合支挡工程的地形地貌及地质条件等进行选择。在挡土墙的背后需要有充足的空间,以获得足够的加筋区域来保证加筋土挡土墙的内部和外部稳定性及总体稳定性。也就是说,土工格栅加筋土挡土墙适合于填方工程,特别是在修筑山岭重丘区公路工程、铁路工程的半挖半填或填挖结合交界处的处理,尤能发挥其特有作用。

2 施工

2.1 土工格栅的铺设

土工格栅铺设的方法十分简单,但要求却十分严格。土工格

栅必须水平铺设,并与墙面垂直,不能卷曲褶皱。将土工格栅的

一端固定,另一端用张拉梁施加张力,直到使土工格栅受力绷紧为止,并将此端固定。只有这样,土工格栅在土体中才能发挥出最大的作用。在曲线、拐角地段铺设土工格栅时,相邻的土工格栅会出现空隙或重叠(见图1)。对于向外弯曲铺设土工格栅时,在拐角处会出现空隙,为确保加筋土的连续性,在空隙部分铺设同型号土工格栅小片,并覆盖全部的加筋区域;对于向内弯曲铺设土工格栅时,在拐角处会出现部分土工格栅重叠,在土工格栅重叠部分摩擦系数将会降低,必须铺设一层10mm～20mm厚的粗砂层,将两层土工格栅分开,以确保摩擦阻力的发挥。2.2 加筋土填料、碾压

填土的质量、摊铺厚度及碾压与土工格栅加筋土挡土墙的工程质量密切相关。填土质量应严格满足设计要求,填筑加筋土填料可用机械设备如挖土机,将填料从土工格栅尾端开始瀑布式卸到土工格栅上,卸料时,机械设备应停止行进,待卸下的填料已压然生态,有着较好的社会效益.

单向拉伸塑料土工格栅是一种高强度土工合成材料，是以高密度聚乙烯（HDPE）为原材料，经挤出压成薄板再冲规则孔网，然后纵向拉伸而成的土工格栅，广泛应用于堤坝、隧洞、码头、公路、铁路、建筑等领域。

单向拉伸塑料土工格栅的特性

1、高分子成定向线性状态并形成分布均匀、节点强度高的长椭圆形网状整体性结构。此种结构具有相当高的抗拉强度和刚性，给土壤提供了理想的力的承担和扩散的连锁系统。

2、单向塑料土工格栅的突出优点是在长期持续载荷作用下变形（蠕变）的倾向很小，抗蠕变强度大大优于其它材料的土工格栅，对于提高工程使用寿命具有重要作用。

3、格栅网孔与土体之间的咬合和互锁作用，构成了一个高效的应力传递机构，使局部载荷能迅速有效地扩散到大面积的土体中去，从而实现降低局部破坏应力，提高工程使用寿命之目的。单向拉伸塑料土工格栅的工程应用

单向拉伸塑料土工格栅是一种高强度土工合成材料。其主要用途如下： 1. 增强路基，可有效地分配扩散载荷，提高路基的稳定性和承载力，延长使用寿命； 2. 可承受更大的交变载荷； 3. 防止路基材料流失造成的路基变形、开裂； 4. 使挡土墙后的填土自承能力提高，减少挡土墙的土压力，节省费用，延长使用寿命，并降低维修费用； 5. 结合喷锚混凝土施工方法进行边坡维护，不仅可节省30%—50%的投资，而且

可以缩短工期一倍以上； 6. 在公路的路基和面层中加入土工格栅，可以降低弯沉，减少车辙，推迟裂缝出现时间3—9倍，可减少结构层厚度达36%；7. 适用于各种土壤，无需异地取材，省工省时；8. 施工简单快捷，可大大降低施工成本。

单向塑料土工格栅的施工方法

一、当用于路基、路面时，开挖基床，设置砂垫层（高差不大于10cm），碾压成平台，铺设格栅，纵轴向应与主要受力方向一致，纵向搭接15-20cm，横向10cm，搭接处用塑料带绑扎，并在铺设的格栅上，每隔1.5-2m用U型钉固定于地面，铺设的土工格栅应及时回填土料，铺设的土工格栅层数视技术要求。二、当用于加筋土挡墙时，施工发放如下: 1、设置基础，按设计的墙面系统进行施工，当选用预制钢筋混凝土面板时，一般厚12-15cm 支撑在预制混凝土基础上。其宽度不大于30cm，厚度不小于20cm，埋深不小于60cm防止地基冻胀影响；2、平整墙基，按设计要求开挖、平整。软土需压实或换填，压实到要求密度，应略超出墙面范围；3、筋材铺设，筋材主强度方向应垂直于墙面，以销钉固定；

4、墙体填土，采用机械填土，车轮与筋材间的距离至少应保持15cm，压实后一层土厚约15-20cm；

5、墙面施工时，墙面处应包土工织物，防止填土漏失

11、重复以上程序，直到设计高度。

12、对顶层土工格栅反包段，采用将其埋于顶层填料中的措施予以固定，其长度较其下各层长一些，按要求压实最后一层填料。

13、最后在墙面上喷洒草籽，加以绿化。

三、现状调查和分析

针对无面板加筋挡土墙施工控制中容易产生的问题，首先通过收集整理了类似工程无面板加筋挡土墙的相关经验，并从材料选择、铺设方法、搭接宽度、张拉控制、沉降观测、选配性能良好的施工设备、采用最佳的组合方式、施工工艺等方面出现的问题进行了调查分析，做出了归纳总结，主要质量问题如下：

无面板加筋挡墙加筋土路堤的现场施工质量控制调查表

序号检测项目抽检点

数不合格点数不合格率占不合格百分比累计百分比

1 材料质量55 1 1.8

2 6.2 6.2 2 纵向搭接宽度82

3 3.66 12.5 18.7 3 横向搭接宽度85 5 5.88 20 38.7

4 分层厚度

52 4 7.69 26.2 64.9 5

张拉延伸率控制

97 10 10.31 35.1 100 合计296

质量控制调查表

材料质量

纵向搭接宽度横向搭接宽度

分层厚度

张拉延伸率控制

1

23

4

5

5

1015

20

25

303540检测项目

不合格百分比

20406080100120累计百分比

不合格百分比累计百分比

从以上排列图中我们可以看出：影响无面板加筋挡墙加筋土路堤的现场施工质量的主要问题是分层厚度和张拉延伸率控制问题。

分层厚度控制发生问题原因分析

张拉延伸率控制发生问题原因分析

为找出影响无面板加筋挡墙加筋土路堤的现场施工质量分层厚度和张拉延伸率控制等问题的根本原因以便对症下药，对因果图的末端因素进行逐条分析，根据处理难易程度和对无面板加筋挡墙加筋土路的施工质量的影响程度定出主要因素。

序号原因

调查确认

结论 1 质量意识淡薄,只求速度不管质量

较多工人存在以完成工作量为唯一目标，质

量意识淡薄，主人翁思想不强。主因

2

无证上岗,技术人员差

所有技术人员经过培训，技术过关，

持证上岗

非主因

3 碾压编数不够碾压遍数到位问题不存在

非主因

4 碾压方法不合理碾压方法按试验成果碾压，合理

问题不存在非主因

5 材料粒径偏大材料偏大没运到施工场地

问题不存在

非主因

6 材料不均匀填筑材料不均匀非主因

7 设备组合不合理设备组合合理问题不存在

非主因

8 新工人太多,不熟练

开工伊始，新增的部分工人没有施工经验，

但都有熟练工帮带，非独立操作。非主因

9 职责不明,配合不好开工后就明确了每个班组的岗位职责，由班

组长统一协调安排，分工明确。非主因

10 机械化程度不高本工程所有进场机械经过审批，机械数量、

性能满足要求，问题不存在。非主因

11 格栅受晒变形格栅进场时经检查合格后覆盖堆放，问题不

存在。非主因

12 没按标记位置搭接部分工人只为完成任务不重视质量，未严格

按规定操作，问题存在主因

13 格栅上未标记位置箍筋位置已主筋上标出，问题不存在。

非主因

14 路基表面不够平整施工场地符合要求，平整。

问题不存在

非主因

根据以上分析，不难发现问题的产生主要还是由于人员的操作不当和质量意识不强上

面。

四、整改措施、组织实施

针对以上问题产生因素，应当对症下药制定措施，开展质量教育活动，树立百年大计，质量第一的正确观念，施工中要严格检查，对不合格的坚决返工，限期完成，并将相应的措施落实到人，使质量控制与收入挂钩，对不符合要求的操作人员进行相应的经济处罚，对做的好的操作人员也要进行相应的鼓励或奖励。

组织部分施工项目经理部按照对策措施总体要求对每一条进行细化落实，逐一进行实施试行。

1．针对质量意识淡薄，重速度轻质量的问题

加强宣传，经常开展质量教育活动，让每个人都树立“建黄衢南高速公路，创浙江交工品牌”的观念。

采取必要的经济手段，建立奖罚制度，对工作情况良好的班组予以表扬和物质奖励，反之给予批评和经济处罚。

2．没有按标记位置搭接问题

加强质检力度，每层土工格栅加工完毕后必须经自检合格后再报监理，监理验收合格后进行填筑。

对搭接宽度单项合格率达不到95%以上的，坚决返工，对多次发生相同问题的，对操作人员和班组长进行相应经济处罚。

五、整改措施效果检查

分层厚度和张拉延伸率检查表

序号检查项目检查点数合格点合格率（%）

1 分层厚度300 295 98.3

2 张拉延伸率

300

293

97.7

通过措施的实施，成功地减少了分层厚度、张拉延伸率质量缺陷，平均合格率达到98%，超过了预期的目标。

80%

85%90%95%100%活动前活动目标活动后

系列1

90%

95%

98%

活动前后无面板加筋挡土墙现场施