加筋土擋墻的應(yīng)用

左慶輝，馮曉麗

(河北四方公路工程咨詢有限公司)

1 加筋土擋墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

加筋土擋墻由墻面板、拉筋和填料三部分組成(見(jiàn)圖1)。

圖1 加筋土基本結(jié)構(gòu)圖

其工作原理是依靠填料與拉筋之間的摩擦力，來(lái)平衡墻面所承受的水平土壓力(屬加筋土擋墻的內(nèi)部穩(wěn)定);并以拉筋、填料的復(fù)合結(jié)構(gòu)抵抗拉筋尾部填料所產(chǎn)生的土壓力(即加筋土擋墻外部穩(wěn)定)，從而保證了擋土墻的穩(wěn)定。

加筋土擋墻之所以得到迅速發(fā)展和應(yīng)用，是基于以下幾點(diǎn)。

(1)面板可以預(yù)制，拉筋帶采用工廠化生產(chǎn)，在現(xiàn)場(chǎng)用機(jī)械(或人工)分層填筑。這種裝配式的方法使施工簡(jiǎn)便、快速、并且節(jié)省勞動(dòng)力和縮短工期。

(2)加筋土擋墻具有一定的柔性，對(duì)地基承載力要求低，適合于軟弱地基上建造。

(3)加筋土擋墻是柔性結(jié)構(gòu)物，抗震動(dòng)性強(qiáng)，因此它也是一種很好的抗震結(jié)構(gòu)物。

(4)加筋土擋墻可以做得很高，且大量減少占地。擋土墻的整體布設(shè)和面板的型式圖案可根據(jù)周圍環(huán)境特點(diǎn)和需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(5)加筋土擋墻造價(jià)較低，與普通擋墻相比，可節(jié)約造價(jià)的20% ～60%，且墻體越高，經(jīng)濟(jì)效益越顯著。

2 加筋土擋墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

(1)交通部《公路加筋土工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ015-91);

《公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(JTJ/T019-98);

《水運(yùn)工程土工織物應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(JTJ/T239-98);

(2)鐵道部《鐵路路基土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(TB10118-99);

(3)國(guó)標(biāo)《土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GB50290-98);

(4)水利部《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(SL/T225-98);

(5)人民交通出版社出版《加筋土擋墻工程圖集》等相關(guān)資料。

2.2 設(shè)計(jì)步驟

(1)基本假定:墻面板承受填料產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力，每塊面板承受其相應(yīng)范圍內(nèi)的土壓力，將由墻面板上拉筋有效摩阻力——抗拔力來(lái)平衡。

擋土墻內(nèi)部加筋體分為滑動(dòng)區(qū)和穩(wěn)定區(qū)，這兩區(qū)分界面為土體的破裂面。此破裂面與豎直面夾角小于非加筋土的主動(dòng)破裂角?？砂磮D所示的0.3H折線法來(lái)確定?？拷姘宓幕瑒?dòng)區(qū)內(nèi)的長(zhǎng)筋的長(zhǎng)度Lf為無(wú)效長(zhǎng)度;作用于面板上的土壓力由穩(wěn)定區(qū)的拉筋與填料之間的摩阻力平衡，所以在穩(wěn)定區(qū)內(nèi)拉筋長(zhǎng)度La為有效長(zhǎng)度(圖2)。

圖2 拉筋拉力分布圖

拉筋與填料之間摩擦系數(shù)在拉筋全長(zhǎng)范圍內(nèi)相同。

壓在拉筋有效長(zhǎng)度上的填料自重及荷載對(duì)拉筋均產(chǎn)生有效的摩阻力。

(2)基本資料及參數(shù)

①擋墻的用途、高度及工點(diǎn)斷面圖;

②根據(jù)填料和選用的拉筋的類型，通過(guò)實(shí)驗(yàn)或現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)確定填料的容重r和計(jì)算摩擦角φ、粘結(jié)力C、拉筋的容許應(yīng)力［δ］以及填料與拉筋之間的似摩擦系數(shù)f;

③根據(jù)地基土的性質(zhì)和狀態(tài)，確定地基土的天然容重，計(jì)算內(nèi)摩擦角及粘聚力以及地基承載力。

④確定加筋體與地基間摩擦系數(shù)。

3 設(shè)計(jì)步驟

(1)首先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)擬定加筋土擋墻的平面、縱斷面以及橫斷面的形式，初定一個(gè)核算斷面。

(2)確定作用于墻上的各項(xiàng)荷載。

(3)內(nèi)部穩(wěn)定計(jì)算。

①根據(jù)筋帶的垂直與水平間距、荷載情況，計(jì)算筋帶所受拉力Ti

式中:P1i為土壓力;P2i為活載引起側(cè)向壓力;Sx為拉筋水平間距;Sy為拉筋垂直間距。

②計(jì)算拉筋長(zhǎng)度L

式中:Lai為有效段長(zhǎng);Lfi為無(wú)效段長(zhǎng)。

③根據(jù)筋帶的容許拉應(yīng)力，驗(yàn)算筋帶的抗拉強(qiáng)度

若不滿足則增加筋帶數(shù)量，或改用較高強(qiáng)度的筋帶，或改變筋帶的布設(shè)，重新計(jì)算直至滿足要求為止。

④根據(jù)初擬筋帶的長(zhǎng)度、寬度，驗(yàn)算筋帶的抗拔穩(wěn)定性。

若不滿足要求，則增長(zhǎng)筋帶長(zhǎng)度，或增加筋帶數(shù)量，或改用摩擦系數(shù)大的填料，重新計(jì)算直至滿足要求為止。

4 加筋土擋墻施工

4.1 加筋土擋墻施工工藝流程圖

加筋土擋墻施工工藝流程圖，見(jiàn)圖3。

圖3 加筋土擋墻施工工藝流程圖

4.2 分項(xiàng)工程施工工藝

(1)基礎(chǔ)工程

①測(cè)量放線?；?坑)開(kāi)挖前，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量定位并標(biāo)示出開(kāi)挖線。

②基槽(坑)開(kāi)挖和處理。按設(shè)計(jì)要求開(kāi)挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高，槽(坑)底面平面尺寸一般大于基礎(chǔ)外緣30～60 cm，并做好防、排水工作。擋墻的地基若為風(fēng)化巖石時(shí)，應(yīng)清除風(fēng)化部分;若為土質(zhì)時(shí)(碎石土、砂性土、粘性土等)應(yīng)整平夯實(shí)。對(duì)未風(fēng)化的巖石應(yīng)將巖面鑿成水平臺(tái)階。臺(tái)階寬度不宜小于0.50 m，臺(tái)階長(zhǎng)度一般不宜小于3 m，且其高寬比不宜大于 1∶2。

若地基承載力較低時(shí)，采取相應(yīng)的措施提高地基承載力，并滿足設(shè)計(jì)要求。

③基礎(chǔ)澆筑。加筋土擋墻基礎(chǔ)一般為現(xiàn)澆混凝土基礎(chǔ)，澆筑時(shí)要控制好基礎(chǔ)頂面標(biāo)高。

(2)面板安裝

基礎(chǔ)施工完畢，經(jīng)過(guò)檢查驗(yàn)收，即可進(jìn)行加筋土墻身的施工。面板在預(yù)制場(chǎng)地集中預(yù)制后運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)。

①第一層面板的安裝。放線。第一層是控制全墻基線的關(guān)鍵，用經(jīng)緯儀控制，在條形基礎(chǔ)頂面上準(zhǔn)確劃出面板的外緣線和墻面板長(zhǎng)度分段線。安裝。安裝面板時(shí)用低強(qiáng)砂漿砌筑調(diào)平，從墻端和沉降縫兩側(cè)開(kāi)始，按要求的垂直度、坡度掛線安裝。

相鄰面板水平誤差不大于10 mm;軸線偏差每20 m不大于10 mm。

面板間嚴(yán)禁采用堅(jiān)硬石子或鐵片支墊，以免造成應(yīng)力集中，損壞面板。

②其它層面板的安裝。安裝方案同第一層面板，每層安裝時(shí)要用垂球、掛線核對(duì)，每三層面板安裝完畢應(yīng)測(cè)量標(biāo)高和軸線。其允許偏差同第一層。水平、垂直誤差應(yīng)及時(shí)逐層調(diào)整，不得將誤差積累后再進(jìn)行調(diào)整。

(3)筋帶鋪設(shè)

①下料。將拉筋帶按分層設(shè)計(jì)長(zhǎng)度提前下料，下料長(zhǎng)度為2倍設(shè)計(jì)長(zhǎng)度加穿孔所需長(zhǎng)度。

②筋帶垂直面板并呈扇形輻射狀盡量散開(kāi)鋪設(shè)在壓實(shí)平整的填料上，并應(yīng)分布均勻。筋帶應(yīng)拉直、拉緊，不得有卷曲、扭結(jié)，不得與硬質(zhì)棱角填料直接接觸。

③筋帶拉緊定位后，用少量填料從拉環(huán)〔或孔〕處向筋帶尾部覆蓋，使之固定。

(4)填料的鋪設(shè)、壓實(shí)

當(dāng)鋪設(shè)定位后，即可回填，填料的種類、粒徑應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，填料中不得含有尖銳棱角等有損筋帶的材料。填料、面板安裝、筋帶鋪設(shè)交替進(jìn)行，當(dāng)擋墻較長(zhǎng)，工作面開(kāi)闊可采用流水作業(yè)施工。

①填料要分層回填及碾壓，虛鋪厚度以填料的壓實(shí)系數(shù)確定，一般為30～50 cm;填料粒徑不得大于填料壓實(shí)厚度的2/3，且最大粒徑不得大于15 cm。

②當(dāng)采用機(jī)械卸料、攤鋪時(shí)，機(jī)具與面板距離不得小于1.5 m，距面板1.5 m范圍內(nèi)的回填，應(yīng)用人工攤鋪，攤鋪厚度應(yīng)均勻一致，表面平整，并設(shè)不小于3%的橫坡。

③施工機(jī)械不得在未覆蓋的筋帶上行駛。

④每層填料攤鋪完畢應(yīng)及時(shí)碾壓，碾壓時(shí)一般先輕后重，壓路機(jī)不得在未經(jīng)壓實(shí)的填料上急劇改變方向和急剎車。

⑤碾壓作業(yè)應(yīng)先從筋帶長(zhǎng)度的中部開(kāi)始，壓實(shí)機(jī)械沿路基的縱向行進(jìn)碾壓，逐步碾壓至筋帶尾部，然后再由中部處向墻邊碾壓?？拷姘?.0m范圍內(nèi)嚴(yán)禁用重型機(jī)械碾壓，宜采用5 t以下壓路機(jī)、蛙式夯、振動(dòng)板等輕型壓實(shí)機(jī)械壓實(shí)。

⑥當(dāng)有滲水及填料為粘性土?xí)r，宜在面板后不小于0.3～0.5 m范圍內(nèi)回填砂礫填料作濾水層，也可用滲濾排水管代替。

(5)防、排水及附屬工程

①加筋土擋土墻、橋臺(tái)和加筋土的基礎(chǔ)埋深較淺，易被沖蝕或外露，除按設(shè)計(jì)要求施工外，應(yīng)及時(shí)做好排水和修筑護(hù)腳。

②加筋土工程的反濾層、透水層、隔水層等防、排水設(shè)施應(yīng)按設(shè)計(jì)要求與加筋體施工同步進(jìn)行。路肩式加筋土擋墻，路肩部分應(yīng)進(jìn)行封閉。

③帽石、緣石、欄桿的安裝(安砌)前，復(fù)測(cè)中線、放出墻頂基線、測(cè)定標(biāo)高。安裝(安砌)時(shí)應(yīng)保證線型順適，砌筑牢固，外表美觀。

5 加筋土工程填料的壓實(shí)度

表1 加筋土工程填料壓實(shí)度表

6 應(yīng)用前景

加筋土擋墻作為一項(xiàng)成熟的技術(shù)，在我省公路建設(shè)中應(yīng)有廣闊應(yīng)用前景，特別是近年來(lái)由于高等級(jí)公路建設(shè)指導(dǎo)思想的轉(zhuǎn)變，其獨(dú)特的技術(shù)對(duì)我們的工作能夠起到有效甚至是關(guān)鍵的作用。在路線穿城、傍村段或高填深溝處，已成為我們?cè)O(shè)計(jì)方案之首選。