加筋挡土墙设计与施工

0.18
4.232
7
4.2
0.4573
29.2
0.856
0
20
8.37
3.829
0.18
4.656
8
4.8
0.437
29.8
0.839
0
20
8.37
3.659
0.18
4.989
9
5.4
0.4231
30.4
0.822
0
20
8.37
3.543
0.18
5.355
1.内部稳定计算
1.筋带断面计算
Ti×103
加筋挡土墙设计与施工
黄春艳 贺世纪
【摘要】加筋土挡土墙是由填土和填土中布置一定的筋带（或筋网）以及墙面板三部分组成，加筋土是一种复合体结构，在填料中埋至具有挠性的筋带材料，改良了土的力学特性。加筋土挡土墙与其它挡土墙相比，具有良好的经济效益和推广价值。
1.挡土墙的使用场合
挡土墙是支撑路基填土或山坡土体，防止填土或土体变形失稳的构造物。按其结构特点，挡土墙可分为重力式、衡重式、加筋土轻形式以及混凝土半重力式等。而加筋土挡墙适用于石质土、砂性土、黄土地区修建较高的路肩墙。
tgθ=-tg2∮±(ctg∮+tg2∮)tg2∮
=-tg50±(ctg25+tg50)tg50
=-1.19±10.2
=0.993
θ=44.79°
cos(θ+∮)
Ka=棗棗棗棗tgθ
Sin(θ+2∮)
cos(44.79+25)
=棗棗棗梩g44.79
sin(44.79+50)
=0.344
E=1/2rH(H+2hc)Ka
序号
筋带计算宽度
（m）
筋带数量
筋带总宽度bI
(m)
采用的Ks
AI
Ks=
Ti×10
采用的
Kf
计算数量
（m）
采用数量
(根)
1
0.172
5.2
4
0.18
1.35
2.02
2
0.14
4.6
4
0.12
1.16
2.01
3
0.123
4.1
4
0.12
1.29
2.06
4
0.147
4.9
4
0.12
1.31
2.43
5
0.169
TiKf
b1= 棗棗棗
2r1hizxLei
1.538×0.62
=棗棗棗棗?/P>
2×6.882×0.4×2.53
=0.119
T2Kf
b2=棗棗棗
2r1hifxLei
2.163
=棗棗棗棗棗
2×13.764×0.4×2.698
=0.14(m)
1.设计采用值
聚丙烯土工带的用量应以偶数的根据数表示，因此，需将计算筋带数量进行适当调整，从而确定设计采用量，根据采用的筋带数量计算抗拉强度安全系数Ks和抗拔稳定系数Kf值，结果列表1-5
3.方案比较
疏港路改造工程属旧路改建项目，是103国道京塘公路南段，该公路是连接天津市区与塘沽区及天津滨海新区的主要交通枢纽，也是历史上形成的天津地区主要干线，使该路的交通运输十分繁忙。为了确保行车速度，减少交通事故隐患，分别增设了高架桥、通道桥、人行天桥等构筑物，其中于庄子道桥3-13m的简支梁桥，两侧引道为加筋土挡土墙。
=1/2×11.47×5.85(5.85+2×0.73)×0.366
=89.76(KN)
∴Ex=89.76×cos25=81.35(KN)
Ey=89.76×sin25=37.93(KN)
2.163
3
1.8
0.5257
26.8
0.933
0
20
8.37
4.402
0.18
2.746
4
2.4
0.5086
27.4
0.912
0
20
8.37
4.259
0.18
3.287
5
3.0
0.4915
28
0.893
0
20
8.37
4.115
0.18
3.785
6
3.6
0.4744
28.6
0.874
0
20
8.37
3.972
1.施工工艺及方法
1、加筋土挡土墙施工工艺流程图
测量放样
↓
基坑开挖
↓
回填碎石 基础检验
↓
立 模 板
↓
浇筑挡墙基础及养生 检验混凝土平整度
↓
拆 模 板 预制面板 测定面板平整度
↓ ↓
第一层面板施工 安装面板
↓ ↓
第二层及以上各层面板施工 摊铺填料
↓ ↓
顶层型板的施工 压实填料
↓ ↓
墙顶填料的平整压实 平整填料 测 定 含 水 量
0.123
20.646
0
2.12
4
2.4
3.287
4.00
0.966
3.034
0.1472
27.528
0
2.99
5
3.0
3.785
4.00
0.798
3.202
0.1695
34.41
0
3.74
6
3.6
4.232
4.00
0.63
3.37
0.1895
41.292
0
4.98
7
4.2
4.656
4.00
0.462
2、因挡土墙施工工期正处雨季，而粘土易受水影响，力学性能不稳定，施工难度大，因此我项目建议采用受水影响小，且稳定性和成型较好的粉煤灰石灰。
3、为了确保距面板1.5m范围内填料的密实度和加筋体的排水功能，在距面板1.5m范围内填碎石屑，并用木夯击实。
4、为了有效控制面板的平整速度，在不增加造价的情况下把拉杆由原设计的110cm改为900cm，改造后的方案施工证明，不仅降低了施工难度、工程成本，而且提高了工程质量。
2.加筋土挡墙的特点
加筋土由填土和填土中布置一定的筋带（或筋网）以及墙面板三部分组成。它是法国工程师亨利·维达尔在1963年发明的，主要用于挡土墙一类的建筑物，在欧洲普及后，加拿大、日本、美国等相继引进，现已被世界上许多国家采用。
加筋土结构能得到迅速发展和应用是由于它具有以下特点：
1、组成加筋土的面板和筋带可以预先制作，在现场用机械（或人工）分层填筑。这种装配的方法，施工简捷、快速，并且节省劳力和缩短工期。
C.筋带的铺设和连接
在已经压实并整平的填料上承辐射状水平铺设，避免筋带在拉环上绕成死结并防止筋带的重叠。
（6）、达到设计高程后安装C型面板，压实整平，修正整个墙顶填料面，为路面基层的铺筑做好准备。
1.稳定性验算
1.工程概况
1、于庄子通道桥桥台两侧加筋土挡墙，墙高H=5.85m，分坡长度为15m。
2、路面宽度。
因此，重车的扩散长度B0为：
B0’=L’+a’+Htg30°
=5.4+0.2=5.85tg30°
=5.4+0.2+3.38
=8.98(m)
由于加筋土挡墙分段长度15m＞8.98，故取B0= B0’=8.98m
(2)L0的确定
根据《加筋土工程设计规范》（JTJ015-91）规定，挡土墙在进行内部稳定性计算时，应首先判断活动区是否进入路面宽度，根据此情况决定L0的限值车辆横向布置如图。
B.填料的摊铺和压实
填料在碾压前要进行压实试验，填料时随时检查其含水量，保证其压实度达到要求。卸料作业要距面板1.5m～2.0m，填料时距面板1.0m以内先不予回填，只填筑1.0m范围以外的填料并将其压实，再铺筑筋带前，再回填预留部分，由于人工压实。填料摊铺要求厚度一致，表面平整，筋带上填料必须大于 20cm ，防止压实机具损坏筋带，更不允许在未铺料的筋带上行驶。压实采用轻型压实机具，且面板不小于1.0m，压实先由两边开始，方向垂直于筋带向中心逐渐靠拢，禁止急剧改变方向和急刹车。
根据公式：Ai=———————计算并
ηi
列于下表
筋带断面计算表（垂直应力均匀分布法）
加筋层号
拉力 Ti
(KN)
断面面积Ai
(mm2)
总宽度 bi
(mm)
加筋层号
拉力Ti
断面面积Ai
(mm2)
总宽度
bi
(mm)
1
1.583
68.90
68.1
6
4.232
189.5
189.5
2
2.163
96.9
96.9
7
2、加筋土是柔性结构物，能够适应地基轻微变形。
3、加筋土挡土墙具有一定的柔性，抗振动性强，因此，也是一种很好的抗振结构物。
4、加筋土挡土墙节约占地，造型美观。加筋土挡土墙的墙面板可以垂直砌筑，可大量减少占地。
5、加筋土挡土墙造价比较低，加筋土挡土墙与钢筋混凝土挡土墙相比可减少造价的一半，与石砌重力式挡土墙比较，也可节约20%以上，同时加筋土挡土墙的造随墙高的增加而节省效果愈显著，因此它具有良好的经济效益。
↓
铺设筋带
↓
摊铺填料
↓
压实填料
筋土挡土墙施工工艺：
（1）由测量人员根据设计，实地放线，确定加筋土挡土墙基础位置。
（2）开挖基坑，排除地下水，并且做好防水工作。分层回填碎石垫层，充分压实平整，保证足够宽度，监理工程师认可后方可进行下道工序。
（3）在碎石基础上支模板，浇筑砼基础，充分振捣，防止出现空洞，混凝土基础每15m设置伸缩缝或沉降缝，表面应平整，便于第一层面板的支立，待养生满足要求后，拆除模板。
3.538
0.2085
48.174
0
6.11
8
4.8
4.989
4.00
0.294
3.696
0.2234
54.72
0
7.17
9
5.4
5.355
4.00
0.126
3.874
0.2398
61.938
0
8.55
由上表可知除第1、2层筋带抗拔稳定系数Kf=0.62＜[Kf]
Kf=1.33＜[Kf] (=0.2)外，其余各层的Kf均大于2.0，为此，采用Kf=2.0仅求第1、2层筋带所需总宽度b1、b2
5.6
6
0.18
1.40
4.19
6
0.189
6.3
6
0.18
1.19
4.73
7
0.209
6.9
6
0.18
1.21
5.27
8
0.223
7.4
8
0.24
1.21
7.78
9
0.239
7.9
8
0.24
1.23
8.60
3.外部稳定计算
1.滑移稳定性
等代土层hc布置于墙体后缘起的路基范围内，由图可知，作用于墙体的土压力是E
1、设计加筋土挡土墙施工方案：
1.加筋土挡土墙采用矩形120cm×60cm×13cm。
2.加筋土为高液限粘性土。
3.筋带为聚丙烯土土带。
我项目接到施工图纸后，根据当前施工工期为雨季，如现场地质情况以及施工的难易程度，从工程造价、工程质量几方面进行分析，经过反复论证，最后与监理工程师一起确定如下方案。
筋带所受拉力表（垂直应力均匀分布法）
加筋层号
H1
(m)
KI
Bi
(m)
B/B1
(m)
R1nF
Kpa
R2hc
Kpa
R1hc
Kpa
бci
(Kpa)
SxSy
Ti
1
0.6
0.5599
25.6
0.977
0
20
8.37
4.685
0.18
1.538
2
1.2
0.5428
2602
0.954
0
20
8.37
4.545
0.18
筋带层号
hI
(m)
Ti
(KN)
Li
(m)
Loi
(m)
Lei
(m)
bI
(m)
r1hi
(KPa)
r2hF
(KPa)
Kf
1
0.6
1.538
4.00
1.47
2.53
0.0681
6.882
0
0.62
2
1.2
2.163
1.302
2.698
0.0969
13.764
0
1.33
3
1.8
2.746
4.00
1.134
2.866
3、荷载标准为汽-20级。
4、墙后填土为粉煤灰r1=11.47KN/m3r2=20KN/m3计算内磨擦角∮=25
5、筋带采用聚丙烯土工带，带宽30mቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，厚1.2m，容许拉应力为22.33MPa。
6、粉煤灰与筋带之间的视磨擦系数f=0.4，加筋体与地基之间的磨擦系数f=0.35。
7、地基为粘土，容许承载力=450Kpa
4.656
208.5
208.5
3
2.746
123
123
8
4.989
223.4
223.4
4
3.287
147.2
147.2
9
5.355
239.8
239.8
5
3.785
169.5
169.5
2)筋带长度验算
根据初步拟定的筋带长度，
si
按公式Kf=棗 验算的各层的抗拔
TI
稳定系数列于下表：
抗拔稳定系数（垂直应力均匀分布法）
8、面板采用120cm×60cm矩形混凝土面板，板厚为13cm，混凝土标号为25号。
Sx=0.3 Sy=0.6
内部稳定计算：
1.应力分析法
1、筋带受力计算
1.计算汽-20级重车荷载作用下等代土层厚度hc。
由图可知H=5.65 b=0 a=0
(1)B0的确定汽-20级中的重车为300KN，前后轴距L’=1.4+4.0=5.4m.车轮接地长度a’=0.2m
由于0.3H=0.3×5.85=1.75
取L0=12m
（3）等到代土层厚度hc
∑G
计算hc=棗棗?/P>
B0L0r1
3×300
=棗棗棗棗
8.98×12×11.47
=0.73(m)
3、筋带所受拉力计算
将等代均布土层h1布置在路基全宽上，以2:1向下扩散。根据公式：
TI=Thi+TFi+Tci，
计算的各层筋带所受拉力表：
C、在筋带上摊铺不小于20cm的填料后进行压实，后分层摊铺压实至面板顶部，方可进行第二层及以上各层的安装，摊铺，压实，铺带。
（5）第二层及以上各层的施工
A.面板安装
面板安装要在下一层面板填料完成以后，才能进行。面板安装要挂线施工，保证墙面竖直，安装注意防止边角碰坏和插销孔及插销变形，禁止发生损坏的面板上墙。为防止相邻面板错位采用木螺栓或斜撑固定。控制相邻面板水平误差不大于10mm，轴线偏差每20m不大于10mm。
（4）第一层面板的施工：
A、首先清除混凝土基础表面，准确划出面板边缘线，并拉线控制。面板与基础连接处用低强度砂浆调平，面板向内倾斜1/100～1/200作为填料压实时面板外倾的预留度。
B、摊铺填料到面板预留拉环，由8吨压路机压实，在摊铺筋带前如拉筋带表面不能密贴，则用砂子摊平，保证筋带与填料表面密贴。