加筋土擋墻是由面板、拉帶和填土組成的加筋土體以承受土側(cè)壓力的擋墻。加筋土擋墻的作用原理可以解釋為:在加筋土結(jié)構(gòu)中,由填土自重的外力產(chǎn)生的土壓力作用于墻面板,通過(guò)墻面板上的拉筋連接件將此土壓力傳給拉筋,企圖將拉筋從土中拉出。因此,只要拉筋材料具有足夠的強(qiáng)度,并且與土產(chǎn)生足夠的摩擦力,則加筋的土體就可以保持穩(wěn)定。

  1 加筋土擋墻在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用發(fā)展情況該技術(shù)由法國(guó)工程師享利·維達(dá)爾(Henri Vidal)在模型試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),當(dāng)土中摻有纖維材料后,其強(qiáng)度可明顯提高,據(jù)此提出了加筋土的概念。并于1963年首先公布了其研究成果,提出了土的加筋方法和設(shè)計(jì)理論。法國(guó)于1965年在比利牛斯山的普拉聶爾斯修建了世界上第一座加筋土擋墻。1967—1968年在法—意高速公路上將大量的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)改為加筋土結(jié)構(gòu),墻的最大高度達(dá)23m.因此,有人將加筋土與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一樣稱之為“造福人類的復(fù)合材料”。

  隨后日本、美國(guó)、加拿大及歐洲各國(guó)得到大量的推廣應(yīng)用。理論技術(shù)日趨成熟,應(yīng)用領(lǐng)域也由公路擋墻的發(fā)展應(yīng)用到橋臺(tái)、護(hù)岸、堤坎、建筑基礎(chǔ)、鐵路路堤、碼頭、防坡堤、水庫(kù)、尾礦壩、儲(chǔ)倉(cāng)及庫(kù)用設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域。

  經(jīng)過(guò)近30年的研究和應(yīng)用,加筋土結(jié)構(gòu)在我國(guó)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣,墻高和規(guī)模也都在不斷地創(chuàng)造著新的紀(jì)錄。而且從1991年交通部制度頒布我國(guó)第一本加筋土結(jié)構(gòu)規(guī)范(《公路加筋土工程設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJO15—91)以來(lái),國(guó)家及相關(guān)部委也分別制訂并頒布了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。1999年初,國(guó)家正式頒布了《土工材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GB50290—98),鐵道部在《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)規(guī)范》中加入了加筋土工程的有關(guān)條文和內(nèi)容。交通部制訂和頒布了《水運(yùn)工程土工織物應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(JTJ/T239—98),水利部制訂和頒布了《水利水電工程土工全盛材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(9SL/T225—98)和《土工合成材料測(cè)試規(guī)程》鐵道部制定和頒布了《鐵路路基土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(TB10118—99),另外,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《土工合成材料產(chǎn)口標(biāo)準(zhǔn)》及交通部新制訂并含有加筋土墻相關(guān)章節(jié)的《公路擋墻設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》都即將頒布。這對(duì)我國(guó)加筋土技術(shù)的推廣應(yīng)用將起到強(qiáng)有力的推動(dòng)作用。

  2 加筋土結(jié)構(gòu)與衡重式結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)分析、比較

  2.1 加筋土結(jié)構(gòu)

  2.1.1 設(shè)計(jì)依據(jù):

  2.1.1.1 《公路加筋土工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ015—91)

  2.1.1.2 《公路加筋土工程施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ035—91)

  2.1.2 結(jié)構(gòu)型式  擋土墻采用治肩式加筋土結(jié)構(gòu),現(xiàn)澆砼條形基礎(chǔ),預(yù)制安裝鋼筋混凝土面板,加筋帶采用“永固”CAT3002OB鋼塑復(fù)合拉筋帶,填料就近采用砂性土。(r=19KN/立方米)。

  2.1.3 加筋土擋墻結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)分析表(每延米)n=11.0m.

  2.2 衡重式擋土墻結(jié)構(gòu):

  2.2.1 結(jié)構(gòu)形式及力學(xué)指標(biāo):

  擋土均采用衡重式漿砌片石墻身,C15砼路緣帶,墻高11.0m填料采用卵石土。物理力學(xué)指標(biāo):C=40.r=19KN/m3f=0.4=400KPa

  2.2.2 衡重式擋土墻結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)分析表(每延米)

  3 加筋土工程施工中幾個(gè)應(yīng)著重注意的問(wèn)題加筋土工程的施工與傳統(tǒng)的擋土墻施工和橋涵及房屋施工相比,其施工簡(jiǎn)單,但往往不受到重視,僅把它當(dāng)作一般填方施工,從而導(dǎo)致施工質(zhì)量低劣,往往達(dá)不到“合格”的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn),有的還出現(xiàn)嚴(yán)重的工程質(zhì)量事故。以下幾個(gè)方面應(yīng)在施工中特別注意:

  3.1 基礎(chǔ)處理問(wèn)題。加筋土工程一般都置于土基上,而面板基礎(chǔ)一般都進(jìn)行了處理,這就導(dǎo)致面板和筋床基礎(chǔ)不相同而發(fā)生不均勻沉降。常用的有片(碎)石墊層,或用灰土加固處理等,效果較好,造價(jià)也低。

  3.2 關(guān)于內(nèi)摩擦角C值的問(wèn)題。施工時(shí)首先應(yīng)對(duì)所使用填料內(nèi)摩擦角進(jìn)行土工實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè),看與設(shè)計(jì)的值是否相符,若與設(shè)計(jì)不符合應(yīng)告知設(shè)計(jì)單位修改設(shè)計(jì),或者改良填料使之達(dá)到設(shè)計(jì)要求值。內(nèi)摩擦角是加筋土工程設(shè)計(jì)中一項(xiàng)極為重要的設(shè)計(jì)參數(shù),它對(duì)筋帶的長(zhǎng)度和數(shù)量有直接影響,對(duì)擋墻內(nèi)、外部穩(wěn)定驗(yàn)算也有著重要的影響。而在設(shè)計(jì)階段,一般都難以對(duì)填料的值進(jìn)行實(shí)測(cè),往往采用設(shè)計(jì)規(guī)范推薦值進(jìn)行設(shè)計(jì)。若實(shí)際填料值與設(shè)計(jì)要求相關(guān)較大,往往會(huì)出現(xiàn)工程質(zhì)量事故。不僅填料差的如此,就是填料好的碎石土,砂卵石也難逃厄運(yùn)。

  3.3 壓實(shí)厚度及密度問(wèn)題。應(yīng)按施工規(guī)范和設(shè)計(jì)要求,嚴(yán)格分層壓實(shí)。壓實(shí)厚度應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)明標(biāo)志,違者予以處罰。密實(shí)度逐層檢測(cè),未達(dá)到要求必須堅(jiān)決返工。特別是級(jí)配較差的砂卵石,碎石土的壓實(shí)及檢測(cè)均較困難,根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),提出輾壓遍數(shù)要求是必要的。在工程實(shí)踐中,分層厚度過(guò)大,密實(shí)度達(dá)不到要求可以說(shuō)是通病,其后果雖然擋墻不一定會(huì)垮,但出現(xiàn)過(guò)大的沉降量,引起面板倒向不均勻,破壞了加筋土外形美觀的形象,或發(fā)生工程事故。

  3.4 填料的橫坡問(wèn)題。幾乎被大多數(shù)施工單位忽視的一個(gè)重要問(wèn)題。施工規(guī)范規(guī)定填料有3%的橫坡,其作用是利于施工中不積水,更重要的作用是減少面板與填料發(fā)生不均勻沉降引起的附加壓力。

  3.5 施工排水問(wèn)題。加筋土施工主要是土方回填,施工排水尤為重要。一是降雨應(yīng)采取常規(guī)措施予以遮蓋或及時(shí)排走,二是如有地下水應(yīng)采取盲溝或?yàn)V水管即時(shí)排走。施工排水不好而產(chǎn)生的嚴(yán)重后果有:土中含水量大而達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的密實(shí)度;造成填料飽和(尤其是粘土),其值降低,側(cè)壓力成倍增加,承載力降低,引起過(guò)大的面板變形。

  3.6 筋帶與面板連接問(wèn)題。國(guó)內(nèi)加筋土工程的筋帶與面板的連接常用以下二種方式連接。這二種方法存在重大隱患。一種是面板預(yù)埋鋼拉環(huán),筋帶直接從鋼拉環(huán)中穿過(guò)折回即完成連接。其隱患是鋼筋直徑太小,一般12—16mm.筋帶穿過(guò)彎曲半徑太小,筋帶受力集中,易破損斷裂。解決的辦法是在鋼拉環(huán)上設(shè)專用的高強(qiáng)度塑料套管。其直徑為25—40mm,這樣既增大了彎曲半徑又解決了鋼環(huán)腐蝕問(wèn)題。

  另一種是面板預(yù)留砼孔。筋帶從其預(yù)留孔中穿過(guò)折回完成連接,其存在隱患是預(yù)留孔不圓滑光潔對(duì)筋帶損傷很大。解決的辦法可采用在筋帶與孔接觸部分墊砂漿或墊其他塑料、橡膠、土工布等。筋帶與面板連接,這樣的施工往往被人忽視而導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。

  因此,加筋土工程雖然施工簡(jiǎn)單,但若不重視上述幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié),就容易產(chǎn)生質(zhì)量事故。

  4 結(jié)束語(yǔ)加筋土擋墻,以經(jīng)濟(jì)角度分析優(yōu)于衡重式擋墻結(jié)構(gòu),且施工簡(jiǎn)便,尤其對(duì)于缺少片石材料的平原地區(qū),經(jīng)濟(jì)性更為突出,可見(jiàn)加筋土擋墻在我們河南地區(qū)將會(huì)更廣闊的發(fā)展前景。