摘要：文章介紹了加筋擋土墻的結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)，分析了加筋擋土墻的作用機(jī)理，對(duì)施工中的技術(shù)問(wèn)題作了幾點(diǎn)闡述，供參考。
關(guān)鍵詞：加筋土擋墻; 公路; 應(yīng)用
1. 前言
自法國(guó)工程師亨利·維達(dá)爾提出加筋土概念，并于1965年按照他的設(shè)計(jì)理論成功地在法國(guó)普拉爾熱修建了第一座加筋土公路擋土墻，于是這一具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)的加筋土結(jié)構(gòu)立即引起了世界各國(guó)的重視，加筋土結(jié)構(gòu)的研究和工程試驗(yàn)普遍而迅速發(fā)展起來(lái)。我國(guó)于20世紀(jì)70年代末引進(jìn)加筋土技術(shù)以來(lái)，全國(guó)已建成數(shù)千座加筋土工程，大部分應(yīng)用于公路和城市建設(shè)、水運(yùn)和水利工程。在高速公路建設(shè)方面，由于用地緊張、軟基處理等方面的原因?qū)咏钔两Y(jié)構(gòu)尤其是加筋擋土墻的倚重也越來(lái)越大。
2. 加筋擋土墻的結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)
加筋擋土墻一般由基礎(chǔ)、面板、加筋材料、土體填料、帽石等部分組成?；A(chǔ)的作用是便于第一層面板的安裝定位，調(diào)整地面高差，也可以作為地基處理的重要部分，除了軟弱地基和滑坡地帶外，加筋擋土墻的基礎(chǔ)一般不需要做專門處理。面板的作用主要是阻止土體填料滑塌，使加筋材料與土體填料組成的復(fù)合土體免遭侵蝕，通過(guò)與筋帶的共同作用約束土體，抵抗墻背土壓力。由于加筋擋土墻的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使其具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)垂直的墻面大大減少占地面積；(2)面板、筋帶可以在工廠中定型制造、加工，在現(xiàn)場(chǎng)用人工或機(jī)械分層安裝，施工簡(jiǎn)便、快速，可以節(jié)省勞動(dòng)力和縮短工期；(3)結(jié)構(gòu)新穎、造型美觀。
3. 加筋擋土墻的作用機(jī)理
加筋土結(jié)構(gòu)可看作是各向異性的復(fù)合材料，一般情況下拉筋的彈性模量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于填土的彈性模量，拉筋與填土共同作用，外測(cè)強(qiáng)度包括了填土的抗剪力、填土與拉筋的摩阻力和拉筋的抗拉力的共同作用，使得加筋土的強(qiáng)度明顯提高。這一點(diǎn)在加筋砂圓柱土樣與未加筋砂圓柱土樣的三軸對(duì)比試驗(yàn)中得到驗(yàn)證。砂土試樣在單軸壓力下受到壓密，土樣側(cè)向在側(cè)壓力作用下發(fā)生側(cè)向應(yīng)變。如果在土中布置了拉筋，由于拉筋對(duì)土體的摩擦阻力，當(dāng)土體受到垂直應(yīng)力作用時(shí)，在拉筋中將產(chǎn)生一個(gè)軸向力，起著限制土體側(cè)向變形的作用，相當(dāng)于在土中增加了一個(gè)對(duì)側(cè)向壓力的反力，使土的強(qiáng)度提高了。
我們可取單位長(zhǎng)度加筋土體，利用摩擦加筋原理做以下分析，如圖1所示：
dl拉筋左截面受力為丁 ，右截面受力為T2，壓住拉筋的法向應(yīng)力為?滓 ，略去筋帶重量和微元體土體重量。設(shè)拉筋與土粒之間的摩擦系數(shù)為f，b為筋帶寬度。由于土的水平推力在該微元段拉筋中所引起的拉力為dT，dT=T1-T2。設(shè)dF為土粒與拉筋在該微元段上產(chǎn)生的總摩擦力，則有：dF=2?滓fbdl (1)
根據(jù)對(duì)該段微元體的受力分析，可知如果dF>dT，則筋～ 土之間就不會(huì)產(chǎn)生相互錯(cuò)動(dòng)，換句話說(shuō)，土的水平推力被筋～ 土之間的摩擦力所克服，微元體保持穩(wěn)定，反之則不能保持穩(wěn)定。因此，要達(dá)到上述效果拉筋材料要滿足2點(diǎn)：一是表面要粗糙，能使筋～ 土之間產(chǎn)生足夠的摩擦力；二是要有足夠的強(qiáng)度和彈性模量，前者保證在筋～ 土之間產(chǎn)生錯(cuò)動(dòng)前拉筋不被拉出，后者保證拉筋的變形與土體的變形大致相同。
4. 施工工藝注意事項(xiàng)
4.1 填料
為保證加筋土擋墻的質(zhì)量，根據(jù)實(shí)際情況所有填料均為外借的碎石土。填料中碎石含量及粒徑適中，其性質(zhì)滿足<公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范>，是比較好的加筋土填料。按公路重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)所得最大干容重為2．19g／m3， 最佳含水量為6.9% ，CBR為9% 。所采用的設(shè)計(jì)參數(shù)為容重r=20KN／m3，內(nèi)摩擦角 =300 。
4.2 壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)
加筋土擋土墻的施工質(zhì)量控制原則上按<公路加筋土工程施工技術(shù)規(guī)范>和<公路路基施工技術(shù)規(guī)范>執(zhí)行。由于加筋土擋土墻高度較大，突破了規(guī)范范圍，因此在一些方面提出了特殊要求。為了減少加筋土擋土墻完工后沉降對(duì)路面的影響，提高加筋土結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，我們對(duì)填料的壓實(shí)度要求比現(xiàn)行規(guī)范有所提高，并減小了壓實(shí)層厚。路面板1m范圍外，距路槽底面以下80cm 范圍內(nèi)要求壓實(shí)度大于95％ ，80cm以下范圍壓實(shí)度大于93％ (采用重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn))。
填料分層碾壓，分層厚度25cm。碾壓時(shí)一般先輕后重，并嚴(yán)禁在未經(jīng)壓實(shí)的填料上急劇改變壓強(qiáng)機(jī)方向和急剎車。壓實(shí)作業(yè)先沿公路中線方向從筋帶中部開(kāi)始，逐步碾壓至筋帶尾部，再碾壓靠近面板部位。重型壓實(shí)機(jī)械距面板不得小于1m，距面板lm范圍內(nèi)利用跳夯壓實(shí)到設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)度。
4.3 加筋帶施工
加筋土擋土墻的加筋帶采用CAT30020B鋼塑復(fù)合拉筋帶，筋帶表面應(yīng)有粗糙花紋，單根破斷拉力不小于9 kN，破斷延伸率不大于2 ，每噸長(zhǎng)度11 000 m。拉筋帶的下料長(zhǎng)度一般為2倍設(shè)計(jì)長(zhǎng)度加穿孔所需長(zhǎng)度(約50 cm)，將筋帶的一端從面板預(yù)留孔中穿過(guò)折回與另一端對(duì)齊，避免筋帶在孔上繞成死結(jié)，造成筋帶損傷；筋帶鋪設(shè)方向應(yīng)盡量與面板垂直，每根筋帶末端拉直并用填料壓住，并應(yīng)減少和避免筋帶重疊；每個(gè)孔的筋帶呈扇形分開(kāi)，間距力求均勻，在轉(zhuǎn)角處筋帶產(chǎn)生交叉時(shí)，應(yīng)用10 cm 厚的填料將筋帶隔開(kāi)。嚴(yán)禁各種車輛或重型物體在未蓋填料的筋帶上行駛，筋帶上下表面必須用細(xì)土人工鋪填，不得與硬棱角填料直接接觸。
5. 結(jié)語(yǔ)
加筋土工程已越來(lái)越被廣泛地運(yùn)用于工程實(shí)踐當(dāng)中，尤以加筋擋土墻為代表。它依靠填料與拉筋之間的摩擦力，平衡墻面板所受的水平土壓力(內(nèi)部穩(wěn)定)，并以這一復(fù)合結(jié)構(gòu)抵抗加筋尾部填料所產(chǎn)生的土壓力(外部穩(wěn)定)，從而保證了整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。其結(jié)構(gòu)形式的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)已深受工程建設(shè)與設(shè)計(jì)人員的喜愛(ài)。
