加筋土擋土墻施工技術(shù)

加筋土擋土墻施工技術(shù)

第一章概述第二節(jié)加筋土的基本原理第三節(jié)加筋體材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計第一節(jié)概述加筋土擋土墻是利用加筋土技術(shù)修建的一種支擋結(jié)構(gòu)物。加筋土是一種在土中加入拉筋的復(fù)合土，它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性能，從而達到穩(wěn)定土體的目的。加筋土擋土墻一般應(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，由于不利于布置拉筋，一般不宜使用。在公路工程中，常見的加筋土擋土墻形式有下列幾種：

(1)單面式加筋土擋土墻；

(2)雙面式加筋土擋土墻，雙面式中又分為分離式、交錯式以及對拉式加筋土擋土墻；

(3)臺階式加筋土擋土墻；

(4)無面板加筋墻。按拉筋的形式可分為條帶式加筋土擋土墻，即拉筋為條帶式，每一層布滿鋪拉筋；席墊式土工合成材料加筋擋土墻，即每一層連續(xù)滿鋪土工格網(wǎng)或土工席墊拉筋。目前，我國主要采用條帶式有面板的加筋土擋土墻。(1)組成加筋土的墻面板和拉筋可以預(yù)先制作，在現(xiàn)場用機械(或人工)分層填筑。這種裝配式的方法，施工簡便、快速，并且節(jié)省勞力和縮短工期。

(2)加筋土是柔性結(jié)構(gòu)物，能夠適應(yīng)地基輕微的變形。在軟弱地基上修筑時，由于拉筋在填筑過程中逐層埋設(shè)，所以，因填土引起的地基變形對加筋土擋土墻的穩(wěn)定性影響比對其它結(jié)構(gòu)物小，地基的處理也較簡便。

(3)加筋土擋土墻具有一定的柔性，抗振動性強，因此，它也是一種很好的抗振結(jié)構(gòu)物。

(4)加筋土擋土墻節(jié)約占地，造型美觀。由于墻面板可以垂直砌筑，可大量減少占地。擋土墻的總體布設(shè)和墻面板的形式圖案可根據(jù)周圍環(huán)境特點和需要進行設(shè)計。

(5)加筋土擋土墻造價比較低。與鋼筋混凝土擋土墻相比，可減少造價一半左右；與石砌重力式擋土墻比較，也可節(jié)約20％以上。而且，加筋土擋土墻造價的節(jié)省隨墻高的增加而愈加顯著，因此它具有良好的經(jīng)濟效益。加筋土的特點加筋體材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計

一、加筋體橫斷面矩形倒梯形正梯形加筋土擋土墻的構(gòu)造(一)加筋體加筋體墻面的平面線形可采用直線、折線和曲線。相鄰墻面的內(nèi)夾角不宜小于70°。加筋體的橫斷面形式—船應(yīng)采用矩形。

(二)基礎(chǔ)加筋體墻面下部應(yīng)設(shè)置寬度不小于0.3m．厚度不小于0.2m的混凝土基礎(chǔ)，但屬下列情況之一者可不設(shè)：

1．面板筑于石砌圬工或混凝土之上；2．地基為基巖。

(三)排水設(shè)施對可能危害加筋體的地面水和地下水，應(yīng)采取適當?shù)呐潘蚍浪胧?。（四）沉降伸縮縫加筋土擋土墻應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)、墻高等條件設(shè)置沉降縫，沉降縫間距：土質(zhì)地基為10~30m，巖石地基可適當增大。沉降縫、伸縮縫寬度一放為1~2cm，可采用瀝青板、軟木板或瀝青麻絮等填塞。二填料

1、填料是加筋土工程的主體材料，對填料的一般要求如下：2、易壓實；能與拉筋產(chǎn)生足夠的摩擦力；滿足化學和電化學標準；水穩(wěn)定性好。3、有一定級配的礫類土、砂類土，與拉筋之間的摩擦力大，是透水性能好，應(yīng)優(yōu)先選用；碎石土、結(jié)土、中低液限粘質(zhì)土和穩(wěn)定土也可采用；腐質(zhì)土、凍結(jié)土等影響拉筋和面板使用壽命的應(yīng)禁止采用。4、填料的設(shè)計參數(shù)包括容重r、計算內(nèi)摩擦角Ψ和摩擦系數(shù)f等，應(yīng)由試驗或當?shù)亟?jīng)驗數(shù)據(jù)確定。三拉筋

1、拉筋的主要作用是與填料產(chǎn)生摩擦力，并承受結(jié)構(gòu)內(nèi)部的拉力。因此，拉筋必須具有以下特性；具有較高的強度，受力后變形?。惠^好的柔性與韌性：表面粗糙，能與填料產(chǎn)生足夠的摩擦力；抗腐蝕性和耐久性好；加工、接長和與面板的連接簡單。2、筋帶可以分為鋼帶、鋼筋混凝土帶和聚丙烯土工帶、鋼塑復(fù)合帶等。高速公路和一級公路上的加筋土工程應(yīng)采用鋼帶或鋼筋混凝土帶。四墻面板

面板的主要作用是防止端部土體從拉筋間擠出。1．一般規(guī)定(1)面板設(shè)計應(yīng)滿足堅固、美觀、運輸方便和易于安裝等要求。(2)面板一般采用混凝土頂制件，其強度等級不應(yīng)低于C18，厚度不應(yīng)小于8cm。(3)面板上的筋帶結(jié)點，可采用預(yù)埋鋼拉環(huán)、鋼板錨頭或頂留穿筋孔等形式。鋼拉環(huán)應(yīng)采用直徑不小于10mm的I級鋼筋；鋼板錨頭應(yīng)采用厚度不小于3mm的鋼板。露于混凝土外部的鋼拉環(huán)、鋼板錨頭應(yīng)做防銹處理，聚丙烯土工帶與鋼拉環(huán)的接觸面應(yīng)做隔離處理。(4)面板四周應(yīng)設(shè)企口和相互連接的裝置。失穩(wěn)的立交橋加筋土擋土墻加筋土的基本本原理砂性土在自重重或外力作用用下易產(chǎn)生嚴嚴重的變形或或坍塌。若在在土中沿應(yīng)變變方向埋置具具有韌性的拉拉筋材料，則則土與拉筋材材料產(chǎn)生摩擦擦，使加筋土猶如具具有某種程度度的粘聚性，從而改良了了土的力學特特性。其基本原理存存在于拉筋與與土之間的相相互摩阻聯(lián)結(jié)結(jié)之中，這些些基本原理一一般可以歸納納為兩點予以以解釋：(1)摩擦加筋原理理；(2)準粘聚力原理理(或莫爾一庫倫倫理論)。土工合成材料料加筋土——機理1）加筋的效果果與加筋材料的的層數(shù)或間距距、布置、強強度和剛度、、筋土界面的的摩擦特性等因素素有關(guān)2）破壞模式①筋土相對對滑動②加加筋拉斷一、摩擦加筋筋理論在加筋土結(jié)構(gòu)構(gòu)中，由填土土自重和外力力產(chǎn)生的土壓壓力作用于墻墻面板，通過過墻面板上的的拉筋連接件件將此土壓力力傳遞給拉筋筋，企圖將拉拉筋從土中拉拉出。而拉筋筋材料又被土土壓住，于是是填土與拉筋筋之間的摩擦擦力阻止拉筋筋被拔出。因因此，只要拉拉筋材料具有有足夠的強度度，并與土產(chǎn)產(chǎn)生足夠的摩摩阻力，則加加筋的土體就就可保持穩(wěn)定定。拉筋與填土之之間的摩擦力力是如何發(fā)揮揮作用的呢?現(xiàn)從加筋體中中取一微分段段dl進行分析，如如圖5—2所示設(shè)由土的水平平推力在該微微分段拉筋中所引起的拉拉力dT=T1-T2假定拉力沿拉筋長度度呈非均勻分分布)，垂直作用的土重和外荷荷載為法向力力N，拉筋與土之間的摩擦系系數(shù)為f*拉筋寬度為b，作用于長dZ的拉筋條上下下兩面的垂直直力為2Nbdl，拉筋與土體體之間的摩擦擦阻力即為2Nf*bdl，如果2Nf“bdl>dT則拉筋與土土之間就不不會產(chǎn)生相相互滑動。。這時，拉拉筋與土之之間好像直直接相連似似地發(fā)揮著著作用。如果每一層層加筋均能能滿足上式式的要求，，則整個加加筋土結(jié)構(gòu)構(gòu)的內(nèi)部抗抗拔穩(wěn)定性性就得到保保證。作用機理沿主動破裂裂面BC將墻體分為為主動區(qū)和和穩(wěn)定區(qū)，，下滑土棱棱體ABC自重產(chǎn)生的的水平推力力對每一層層拉筋形成成拉力T，欲將拉筋筋從土中拔拔出，而穩(wěn)穩(wěn)定區(qū)土體體與筋帶的的摩擦阻力力阻止拉筋筋被拔出。。如果每一層層拉筋與土土體的摩擦擦阻力均能能抵抗相應(yīng)應(yīng)的土推力力，則整個個墻體就不不會出現(xiàn)BC滑動面，加加筋土體的的內(nèi)部穩(wěn)定定就有保證證。二、準粘聚聚力理論加筋土結(jié)構(gòu)構(gòu)可以看作作是各向異異性的復(fù)合合材料，通通常采用的的拉筋，其其彈性模量量遠大于填填土。在這這種情況下下，拉筋與與填土的共共同作用，，包括填土土的抗剪力力、填土與與拉筋的摩摩擦阻力及及拉筋的抗抗拉力，使使得加筋土土的強度明明顯提高，，這可從三三軸試驗中中得到驗證證。加筋土的基基本應(yīng)力狀狀態(tài)如圖5-4所示，在沒沒有拉筋的的土體中，，在豎向應(yīng)應(yīng)力的作用用下。土體體產(chǎn)生豎向向壓縮和側(cè)側(cè)向膨脹變變形。隨著著豎向應(yīng)力力的加大，，壓縮變形形和膨脹變變形也隨之之加大，直直到破壞。。如果在土土體中設(shè)置置水平方向向的拉筋，，則在同樣樣的豎向應(yīng)應(yīng)力作用下下，其側(cè)向向變形大大大減小甚至至消失，土工合成材材料加筋土土——機理Gray在三軸壓縮縮試驗中發(fā)發(fā)現(xiàn):加筋土的抗抗剪強度包包線是雙直直線的加筋土的抗抗剪強度比比未加筋土土的抗剪強強度提高了了，這是加加筋土的基基本思路。。加筋提高土土的抗剪強強度，有兩兩種等價的的解釋:等效圍壓原原理和準內(nèi)內(nèi)聚力原理理。如圖5—4b)所示。這是是由于水平平拉筋與土土體之間產(chǎn)產(chǎn)生摩擦作作用，將引引起側(cè)向膨膨脹的拉力力傳遞給拉拉筋，使土土體側(cè)向變變形受到約約束。拉筋筋的約束力力σR相當于在土土體側(cè)向施施加一個側(cè)側(cè)壓力σ3，其關(guān)系可可用莫爾圓圓表示，如如圖5—5a)所示。莫爾圓l為土體未破破壞時的彈彈性應(yīng)力狀狀態(tài)；圓Il則是未加拉拉筋的土體體極限應(yīng)力力狀態(tài)；圓圓IIl是加筋土體體的應(yīng)力狀狀態(tài)，土體體中加入高高彈性模量量的拉筋后后，拉筋對對土體提供供了一個約約束阻力σR，即水平應(yīng)應(yīng)力增量△△σ3，使得側(cè)向向壓減小，，亦即在相相同的軸向向變形條件件下，加筋筋土能承受受較大的主主應(yīng)差。Ds3=2Dcot(45o-f/2)原理：筋材在拉應(yīng)應(yīng)變方向，，提供拉力力，對土體體產(chǎn)生壓力力，從而提提高土的抗抗剪強度加筋土中的土加筋土31c素土3上述分析說說明，加筋筋土體的強強度有了增增加，應(yīng)有有一條新的的抗剪強度度線來反映映這種關(guān)系系。這已被被試驗所證證實，如圖圖5—6所示，圖中中加筋砂與與未加筋砂砂的強度曲曲線幾乎完完全平行，，說明9值在加筋前前后基本不不變，加筋筋砂的力學學性能的改改善是由于于新的復(fù)合合土體(即加筋砂)具有“粘聚聚力”的緣緣故，“粘粘聚力”不不是砂土固固有的，而而是加筋的的結(jié)果，所所以稱為““準粘聚力力”。土工合成材材料加筋土土的應(yīng)用及及研究補充內(nèi)容加筋土的發(fā)發(fā)展歷史建于2000多年前的中中國長城，，在許多地地方用柳枝作粘粘土和礫石石的“加筋材”。加筋土的發(fā)發(fā)展歷史陜西半坡村村的仰韶遺遺址，很多多簡單房屋屋的墻壁和屋頂頂利用草泥泥修筑而成土工合成材材料加筋土土——歷史二十世紀70年代后期，，美國等國國家采用土土工網(wǎng)或土土工織物作作為加筋材材料，進行行了包裹式加筋筋擋土墻的試驗研究究，Michell和Villet首先試驗包包裹式加筋筋擋土墻美國林業(yè)部部分別在Siskiyou(1974年)和奧林匹克克國家公園園(1975年)修建了包裹式加筋筋擋土墻在美國聯(lián)邦邦公路局的的倡導下，，NewYork,Colorado等洲的公路路部門于二十世紀80年代修建了包裹裹式加筋擋擋土墻，將Tensar塑料拉伸土工格格柵引入加加筋土，原材料為為聚乙烯（PE）從1986年，土工合合成材料加加筋土在美美國迅速普普及，用于于加筋擋土土墻、加筋筋陡坡、軟軟基上加筋筋路堤土工合成材材料加筋土土——歷史我國從80年代初開始始將土工合合成材料應(yīng)應(yīng)用于加筋筋土工程，起初主要要采用無紡針刺土土工織物和和塑料排水水帶，如京津塘塘高速公路路二十世紀90年代中期開開始，國產(chǎn)的土土工合成材材料種類迅迅速增多，，相繼出現(xiàn)了單向向和雙向塑塑料拉伸土土工格柵、、滌綸纖維維經(jīng)編土工工格柵、玻玻璃纖維經(jīng)經(jīng)編土工格格柵和土工工網(wǎng)等，在材料種種類增多的的同時，產(chǎn)產(chǎn)品也逐漸漸系列化，，加上國家家加大基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)施的投投資，土工工合成材料料加筋土工工程有了大大發(fā)展，取取得了可喜喜的成果，，但主要用于鐵鐵路、公路路的軟基處處理，土工合成成材料加筋土擋土土墻、加筋筋土橋臺、、加筋陡坡坡等才剛剛剛興起由于我國重重應(yīng)用，輕輕現(xiàn)場觀測、、模型試驗驗和理論研研究，同時應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域比較單單一，導致致目前我國土工合成材材料加筋土土技術(shù)水平與國外外差距逐漸拉大。。一、土工格格柵原理將高分子聚聚合物擠出，經(jīng)強烈拉伸，形成高強強度抗拉力力的均勻條條帶，將條條帶縱橫編編織和夾合，以高頻超超聲波焊接成網(wǎng)狀，埋埋于土體，，亦即給土土體加筋，，從而形成成為復(fù)合土土，改變土土體的力學學性能，有有效克服地基不不均勻沉降降、土體深層滑滑動、側(cè)向位移、、坍塌、保持土體的的穩(wěn)定性。。二、土工格格柵種類的的比較和選選擇a.拉伸土工格格柵b.玻纖類土工工格柵c.其它a、單向拉伸伸聚丙烯土土工格柵特點：1、抗拉強度度高2、耐蠕變性性能好3、與砂石的的磨擦系數(shù)數(shù)大4、化學性質(zhì)質(zhì)穩(wěn)定用途：土木工程加加固、加筋筋增強，用用于隔離不不同的材料料。工程應(yīng)用：：主要應(yīng)用于于軟土地基基堤壩、擋擋土墻和橋橋臺，滑坡坡修補、高高速公路路路基（路面面）、港口口、碼頭機機場等軟基基加筋工程程。b、玻璃纖維維土工格柵柵特點：該產(chǎn)產(chǎn)品具有縱橫向抗拉拉強度高、、延伸率低低、耐高溫溫、抗堿性性能優(yōu)等特性性。工程應(yīng)用：：應(yīng)用于瀝青路面、、瀝青混凝凝土路面、水泥路面面。施工方方便、造價價低，可以以防止道路路反射裂紋紋的產(chǎn)生，，延長道路路使用壽命命。亦可作作為山坡、、水庫、港港灣碼頭、、水渠、江江堤的護坡坡、護底的的增強基材材，是土木木工程的理理想材料。。三、土工格格柵在巖土土工程中應(yīng)應(yīng)用1、軟土地基基和路基中中的應(yīng)用2、邊坡防護護中的應(yīng)用用1、土工格柵柵軟土地基基和路基中中的應(yīng)用a、軟土地基基加固b、路堤邊坡坡加筋c、加筋土擋擋墻a、軟土地基基加固土工格柵具具有較強的的抗拉強度度及較好的的延性，它它和砂墊層層共同作用用時能將應(yīng)力均勻地地擴散到較較大的面積積上．防止滑動圓圓弧通過路路堤和地基基土網(wǎng)孔與上下下層土體的的咬合作用用，形成一一個較高強強度的抗剪剪切層，從從而增加土體的的抗剪強度度，b、路堤邊坡坡加筋路堤如果將將邊坡做陡陡，不僅能能減少填土方方量，還可可節(jié)約用地地，是一舉兩兩得的好事事。如果地地基的承載載力較高，，堤壩不致致因坡度過過陡而破壞壞，這時采采用土工織織物加筋陡陡坡即可達達到此目的的。c、加筋土擋擋墻它可以代替替混凝土重重力式擋墻墻。其最大大優(yōu)點是對地基的要要求比重力力式擋墻要要低，抗震震性較好。b、土工格柵柵三維植被被土工網(wǎng)作作岸坡防護護植被網(wǎng)是一一種類似于于絲瓜瓤狀狀的植草土土工網(wǎng)墊，，以加入土土工格柵制制成。植被護坡設(shè)設(shè)計主要包包括：判別采用植植被的必要要性；確定鋪設(shè)范范圍；草種選擇DrainageforsubsurfacedrainsHighpermeable,non-biodegradablesoilfilteringfabricsandhelpstomaintainthesoilstabilityforroadway,buildingsandairportrunways.Embankment/erosioncontrol隔離RailroadstabilizationGeotextilereducemaintenanceandextendtherack’sservicelife.Theyalsopreventthelossofcostlyballast,reduceraildeformationandincreasetheballast’’sloadcarryingcapacity.2、土工格柵柵在岸坡防防護中的應(yīng)應(yīng)用a、江河湖海海岸坡防護護。b、岸坡防沖沖植被。加筋擋土墻墻加筋土擋土土墻由填料料、在填料料中布置的的拉筋以及及墻面板三部分分組成，其其基本結(jié)構(gòu)構(gòu)如圖5—1所示。加筋土擋墻墻的結(jié)構(gòu)由面板，拉拉筋和填土土三部分組組成

鍍鋅鋼條AAB砌塊砌塊組合式式面板L形預(yù)制面板板裝配式面板板土工格柵面板面板土工格柵加加筋擋土墻墻土工格柵加加筋建成5～6.5m高的加筋擋擋土墻加筋土擋土土墻加筋土擋墻墻Hqr

qsVWqsKaHKaLrsxvP1Pq加筋土式擋土墻特點及適用用范圍由面板，拉拉筋和填土土三部分組組成，借助助于拉筋和和填土間的的摩擦作用用，把土的的側(cè)壓力傳傳給拉筋，，從而穩(wěn)定定土體。既既是柔性結(jié)結(jié)構(gòu)，可承承受地基較較大的變形形；可承受荷載載的沖擊、、振動作用用。施工簡便，，外形美觀觀、占地面面積少，而而且對地基基的適應(yīng)性性強。適用于缺乏乏石料的地地區(qū)和大型型填方工程程。加筋土擋墻墻可用于增強路基邊邊坡穩(wěn)定性性；用于城市立立交橋臺（（減小占地地面積）和和地基軟弱弱、石料缺缺乏地區(qū)等。墻面系統(tǒng)可可以采用砼砼面板、石石塊、石籠籠或以土工工格柵回包包后形成的柔性性結(jié)構(gòu)。當土體中加加入拉筋（（如土工格格柵等）經(jīng)經(jīng)夯實后，，拉筋與土體體的相互作作用（格柵柵表面與土土的摩擦作作用；格柵柵孔眼對土土的咬合鎖鎖定作用））。這些作用用是格柵具具有了抵抗抗拉拔能力力，并提高高了軟弱地地基的承載載力，阻抗土體破破裂面的形形成。目前由于工程征地費用高，可可利用的填土資源越來越少，，加上現(xiàn)有有路網(wǎng)改造造的迫切需需要，工程程往往修建建在陡峭的的邊坡上，，并盡可能能地利用就就近的填料料或棄方。。采用加筋筋的陡坡路路堤，有效效地解決了了這些實際際問題。覆蓋巖石邊邊坡的土工工格柵加筋筋土擋墻土工格柵加加筋土護坡坡墻土工格柵加加筋土擋墻墻局部混凝土土擋土墻工程實例之之一四川綿廣高高速1J合同段雙面面加筋土擋擋墻采用鋼鋼塑復(fù)合拉拉筋帶。工工程造價比比原設(shè)計方方案節(jié)約35％。工程程實實例例之之二二貴州州水水柏柏鐵鐵路路柏柏果果站站使使用用土土工工格格柵柵加加筋筋橋橋臺臺減小小了了填填土土對對橋橋臺臺面面板板的的水水平平推推力力，，防防止止因因面面板板破破壞壞或或者者位位移移，，影影響響橋橋梁梁的的穩(wěn)穩(wěn)定定·能夠夠有有效效防防止止由由于于填填料料的的不不均均勻勻