一種新型的反包式建渣土工袋擋土墻

(西南科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院 四川 綿陽(yáng) 621010)

一、引言

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，建筑垃圾日益增多，其具有量大、可資源化的特點(diǎn)。土工袋擋土墻具有造價(jià)低、綠色環(huán)保、加固效果好、施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)而快速發(fā)展。將建渣作為土工袋填料，運(yùn)用于土工袋邊坡支護(hù)工程中，有利于建筑垃圾的循環(huán)利用，具有極大的環(huán)保效益。

目前對(duì)土工袋技術(shù)及土工格柵加筋土擋墻的研究和應(yīng)用已較為成熟，將建渣土工袋與土工格柵加筋擋土墻相結(jié)合，相應(yīng)伴隨著土工結(jié)構(gòu)物的發(fā)展也越來(lái)越廣。其中采用土工格柵包裹建渣土工袋形成的復(fù)合加筋擋土墻結(jié)構(gòu)，這種新型的反包式建渣土工袋擋土墻結(jié)構(gòu)的承載能力強(qiáng)、整體性好、綠色環(huán)保，具有極大的現(xiàn)實(shí)意義。

二、擋土墻的發(fā)展現(xiàn)狀

(一)土工袋擋土墻的發(fā)展現(xiàn)狀

土工袋是由土工合成材料(如土工布、土工織物等)而制作成的，一般將土、砂土、碎石、建筑垃圾等作為填料而形成的袋狀物。土工袋技術(shù)始于20世紀(jì)中紀(jì)的堤壩工程中，土工袋技術(shù)因具有造價(jià)便宜、綠色環(huán)保、施工簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在各國(guó)被廣泛地應(yīng)用于圍海造地、?？谧o(hù)岸、山區(qū)公路建設(shè)、圍堰防護(hù)、水利航道治理等工程中。

土工袋擋土墻屬于重力式擋土墻，是由土工袋堆砌而構(gòu)筑的擋土墻，為柔性支擋結(jié)構(gòu)。國(guó)外對(duì)使土工袋擋土墻的結(jié)構(gòu)性能、抗壓減震性能等研究與應(yīng)用已經(jīng)較為深入和廣泛，如Colas[1]采取實(shí)地試驗(yàn)干砌片石擋土墻的穩(wěn)定性研究與數(shù)值模擬結(jié)果的對(duì)比，研究對(duì)其穩(wěn)定性的影響因素等。而我國(guó)對(duì)土工袋擋土墻的研究和應(yīng)用相對(duì)較晚，但相關(guān)研究也較為廣泛，如劉斯宏、薛向華等[2]通過(guò)模型試驗(yàn)研究土工袋擋土墻的位移模式和土壓力分布特征。

據(jù)已有研究，若裝入填料后的土工袋具有很高的承載能力、抗壓強(qiáng)度、抗震性能以及防凍脹的效果等等，則土工袋內(nèi)的填料是沒(méi)有任何限制的。在張文斌等[3]的研究中采用的是土工布充砂袋，高軍軍等[4]研究了袋裝淤泥土土工袋的性能，戴文峰等[5]對(duì)袋裝水泥土(塊)擋土墻進(jìn)行了研究，以及文華[6]等對(duì)建渣土工袋擋土墻室內(nèi)模型試驗(yàn)研究。

(二)土工格柵加筋擋土墻的發(fā)展現(xiàn)狀

土工格柵具有抗老化、耐腐蝕性強(qiáng)、耐久性好、變形量大等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于道路、邊坡防護(hù)等工程中。土工格柵加筋擋土墻是將土工格柵分層平鋪、包裹、相嵌在穩(wěn)定性差的坡體之中，以提高擋土墻的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，從而限制坡體變形的一種加筋方式。

土工格柵加筋擋土墻結(jié)構(gòu)能適應(yīng)較大的變形，且抗震性能好，現(xiàn)施工技術(shù)已經(jīng)比較成熟。目前土工格柵加筋技術(shù)的實(shí)踐超越理論，對(duì)于土工格柵加筋擋土墻的理論研究卻較少。如楊廣慶[7]研究的加筋土擋墻基底垂直土壓力分布特征；楊果林[8]對(duì)土工格柵加筋土擋墻破壞模式進(jìn)行研究；陳智生[9]根據(jù)在工程建設(shè)中的施工實(shí)踐，詳細(xì)的敘述反包式土工格柵擋土墻的施工工序及其要點(diǎn)；黃小元[10]通過(guò)單軸壓縮試驗(yàn)、模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬，對(duì)返包土工袋加筋擋土墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。

三、反包式建渣土工袋擋土墻

對(duì)上述土工袋和土工格柵加筋擋土墻的發(fā)展現(xiàn)狀分析，建筑土工袋擋土墻是一種柔性支擋結(jié)構(gòu)，土工格柵加筋擋土墻也因有良好的工程特性而得到廣泛應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外雖在建渣、土工袋及加筋土擋墻等方面具備較深理論及實(shí)踐研究，并有大量實(shí)際應(yīng)用，但也存在短板。如對(duì)以建筑垃圾為填充物的土工袋擋土墻的研究甚少；目前還未見(jiàn)到對(duì)建渣土工袋以反包式連接的加筋擋土墻的相關(guān)研究。通過(guò)對(duì)相關(guān)復(fù)合加筋擋土墻結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀分析，提出將反包式土工格柵加筋與建渣土工袋相結(jié)合的新型擋土墻結(jié)構(gòu)。

反包式建渣土工袋擋土墻，是將反包式土工格柵加筋擋土墻與建渣土工袋擋土墻相結(jié)合的一種新型的復(fù)合加筋擋土墻結(jié)構(gòu)，是指將土工格柵分層鋪設(shè)在土體中，預(yù)留一定反包長(zhǎng)度的土工格柵；在擋土墻坡面端頭處將土工格柵反包2-3層建渣土工袋，并且使其反包預(yù)留的土工格柵能伸進(jìn)上層土體中，將土工格柵固定在土體中；下層反包處的土工格柵與上部鋪設(shè)的土工格柵連接部分，用土工格柵連接棒或尼龍繩將連成一個(gè)整體；按照規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，將土體分層回填，層層碾壓，依次向上鋪設(shè)至擋土墻頂部，形成完整的反包式建渣土工袋式土擋墻。

四、反包式建渣土工袋擋土墻的優(yōu)勢(shì)

(一)建渣資源化利用

在已有的研究中，部分學(xué)者將廢棄混凝土作為再生骨料應(yīng)用到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程和道路工程中，但將建筑垃圾作為填充物的應(yīng)用極少。此外，隨著城市化的發(fā)展，建筑垃圾的處理成為建筑業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵之一。因此，將建渣作為土工袋的填充物實(shí)現(xiàn)了建筑垃圾的回收利用。

(二)提高復(fù)合加筋擋土墻結(jié)構(gòu)的承載能力

采用的土工格柵和土工袋均為柔性材料。土工格柵強(qiáng)度大、蠕變小、能夠適應(yīng)各類土壤，且能夠有效的約束土地的側(cè)向位移，極大程度的增強(qiáng)土體的承載力，有效的提高加筋承載面的嵌鎖，增強(qiáng)土體的穩(wěn)定性和牢固性。建渣土工袋相較于傳統(tǒng)的擋土板，不僅具有一定的透水性，而且其變形能力也更好。采用這兩種柔性材料，可以在滿足擋土墻設(shè)計(jì)要求的同時(shí)提高擋土墻的承載能力。

(三)反包式連接方式增加整體性

將建渣用土工扣連接用于擋土墻中，或者在擋土墻中插入錨桿加筋進(jìn)行擋土墻加固等都是在實(shí)際施工中比較常用的方法，但是其擋土材料和墻后土體沒(méi)有很好的形成整體，因而兩者之間的連接都還有很大的改善空間。而采用土工格柵連同建渣以反包的形式使得擋土材料和墻后土體形成一個(gè)整體，不僅可以充分發(fā)揮建渣土工袋的作用，還極大的提高了土體的穩(wěn)定性。

(四)坡面防護(hù)和坡體防護(hù)相結(jié)合

路塹高邊坡的破壞類型有坡面變形和坡體變形，坡面變形指坡面在大氣氣候的影響下，表層剝蝕、風(fēng)化，坡體變形指不良巖體結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生規(guī)模較大的坍塌、滑坡等坡體整體失穩(wěn)。建渣土工袋擋土墻將土工袋堆疊于坡面，坡面的土工袋對(duì)土體形成坡面防護(hù)；而擋土墻加土工格柵利用土工格柵和土體之間的約束作用，保證土體的穩(wěn)定性，形成坡體防護(hù)。因此，反包式建渣土工袋擋土墻將兩者有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，提高擋土墻的穩(wěn)定性。

(五)經(jīng)濟(jì)造價(jià)低

相較于傳統(tǒng)的擋土墻形式，反包式土工格柵加筋建渣土工袋擋土墻的經(jīng)濟(jì)造價(jià)低。建渣土工袋在現(xiàn)場(chǎng)制作，無(wú)需耗費(fèi)大量的人力物力進(jìn)行運(yùn)輸；填充材料為來(lái)源廣泛、方便易得、成本較低的建渣；土工袋擋土墻的施工過(guò)程簡(jiǎn)單，對(duì)機(jī)械要求較低；反包式土工格柵建渣土工袋擋土墻利用反包技術(shù)方案節(jié)約了擋土板部分，且土工格柵的使用年限較長(zhǎng)。

五、結(jié)語(yǔ)

反包式建渣土工袋擋土墻，通過(guò)土工格柵反包建渣土工袋從而提高了擋土墻的承載能力，還抑制土工袋間的滑移，增強(qiáng)了擋土墻的整體性能；同時(shí)通過(guò)利用建筑垃圾作為土工袋的填充物，實(shí)現(xiàn)了建筑垃圾的循環(huán)利用，具有極大的環(huán)保效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。