加筋土挡土墙的发展与研究

中图分类号：TU476+.4

摘要：加筋土挡土墙是特种结构中非常重要中图分类号：[TU997]的结构，是道桥工程、建筑工程、矿山工程和市政工程中应用很广的一种支挡结构。本文主要从加筋土挡土墙的发展概况、优缺点、材料与构造设计这几个方面进行阐述，以供交流。

关键词：加筋土挡土墙 填料 拉筋 面板

引言：现代加筋土的概念和设计理论是20世纪60年代法国工程师Henri Vidal首创的根据他的设计理论于1965年在法国普拉聂尔斯成功修建了世界上第一座加筋土公路挡土墙，该项工程立刻引起了世界工程界的浓厚兴趣，引起了世界各国的重视，得到很高评价。国外誉之为仅次于钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土的又一次发明。自此之后，世界各国普遍开展了加筋土技术的研究和工程试验 。

1. 加筋土挡土墙的定义

加筋土挡土墙是利用加筋土技术修建的一种利用轻型支挡结构物，是有墙面板、拉筋、填料三部分组成的结构物，如图所示。它依靠填料与拉筋之间的摩擦力作用，平衡填料作用于墙面上的水平土压力，使之形成整体，抵抗其后部填料产生的土压力。

2.加筋土挡土墙的分类

(1)加筋土挡土墙按其断面外轮廓形式,一般分为:

①单面式加筋土挡土墙；

②双面式加筋土挡土墙,又分为分离式、交错式加筋土挡土墙；

③台阶式加筋土挡土墙。

(2)加筋土挡土墙按其断面结构形式，一般分为矩形、正梯形、倒梯形和锯齿形；

(3)加筋土挡土墙按拉筋的形式可分为条带式加筋土挡土墙和满铺式加筋土挡土墙。

3.加筋土挡土墙的发展概况

日本于1967年引进了该技术，并在70年代初开始进行模型研究，专门研究了其抗震性能，将其用于铁道建设中。美国在1972年修建加州39号公路时开始使用该项技术，并成立了专门的研究机构从事有关研究和应用工作，其研究和推广速度相当快。其它国家也先后使用和推广了加筋土技术。加筋土工程已从加筋土挡墙发展并应用到护岸、堤坝、桥台、铁路、公路路堤、建筑物基础、码头、防洪堤、水库、尾矿坝、储仓及核设施、军用设施等多个领域。在1981年第十届国际土力学及基础工程会议的科技水平发展报告中指出，自60年代以来，岩土工程中重要的新进展之一就是加筋土和锚杆技术的广泛应用，由此可见这项技术的重要性。

加筋土技术在我国的发展和应用是在20世纪70年代末才开始的，从理论研究、模型试验和现场试验到机理分析，都取得了较好的成果。云南煤矿设计院1978～1979年在田坝矿区建成的3座仅高2～4 m的试验性加筋土挡墙是我国第一座加筋土挡墙，该工程的成功引起了我国土木建筑行业工程技术人员的极大兴趣，随后这项技术便在公路、铁路、水运、煤炭、林业、水利、城建等行业和部门迅速发展并得到推广运用。迄今为止，全国已建成数千座加筋土工程，据统计：公路占85%，铁路占6%，林区、矿区占3%，其它行业占6%。重庆长江滨江路工程长约6km的护岸挡墙和公路挡墙均采用加筋土结构，其墙高最高达33m，加筋土挡墙面积约110,000m，是目前世界上规模最大的加筋土工程。在总投资约155亿元的长江口深水航道治理工程中，大量地采用了加筋、软体排水垫层、滤层等土工织物新技术。三峡库区已建成了总高度达55m的加筋土挡墙，全国在高速公路及一般公路支挡建筑，特别是高速公路的软基处理方面越来越倚重于加筋土结构。

4.加筋土挡土墙的特点

(1)加筋挡土墙的优点

①加筋土挡墙是一种柔性结构物，能够适应地基较大的变形，并能很好地吸收地震的能量，故其抗震性好，适用于软弱地基，且因其自重轻、造型美观、适应性强、应用广泛、对地基承载力要求较低。

②基础小、面板薄，填料为一般填土、造价省(约为混凝土重力式挡墙的50％) 、施工速度快、工期短、效益显著等特点而被广泛应用于各个领域。

③作为挡墙中的拉筋而言，如加强型双向钢塑土工格栅，复合加筋增强土工布、土工膜、土工格栅、土工网垫等由于能极大程度地增强地基的承载力，减少基础沉降量和克服土体不均匀沉降，增强基础的整体性能，因而对基础加固、修建加筋土挡墙等都具有显著的效益。

④加筋土挡土墙节约占地，造型美观。由于墙面板可以垂直砌筑，可以大量减少占地。挡土墙的总体步设和墙面板的形式图案可根据周围环境特点和需要进行设计。

⑤在超软地基上使用有纺土工布加筋土挡墙，具有对地基不处理或少处理且造价低廉的优点，可以满足稳定性承载力以及沉降和抗震的要求。实测资料表明加筋土挡墙具有较大的安全储备，可进一步进行设计优化以降低造价。

(2)加筋挡土墙的缺点

①工作性状复杂

加筋土挡墙主要由填料、筋材和面板组成。不仅要考虑填料与筋材的各自受力、变形性状及其相互作用，还要考虑填料与面板、筋材与面板的各自受力、变形性状以及各接触面间的相互作用。挡墙三个基本构造单元中的任何一个部分的参数发生变化，都会引起其它部分的工作性状发生变化。

②土压力理论不成熟

土压力理论本身就是一个经典的土力学难题。土压力计算与挡墙形状、填料性质、位移方向以及地基土质有关。目前工程中常用的土压力计算理论，即朗肯(Ranking，1857)和库仑(Coulomb，1773)理论都是在不同的假设条件下应用不同的分析方法得到的，故仅在一定条件下近似适用。

5. 加筋土挡土墙的材料与构造设计

加筋体是由填料、拉筋及墙面板组成，应根据具体条件与设计要求合理选用各组成部分的材料，并进行构件设计：

(1)填料

墙背填料最好采用砂类土、砾石土、碎石土或砂夹卵石。当采用砂夹卵石作为填料时，其卵石含量宜≤30％ ，最大粒径≤10 cm。填土材料一般采用 ， 的指标为宜。

(2)拉筋

可采用金属材料制成的拉筋带，也可以采用复合材料制成的拉筋带以及条形混凝土块制成的拉筋节。

(3)面板

以钢板或钢筋混凝土板为材料，可加工成各种不同的几何图案，如三角形、十字形、菱形、矩形、长方形、六边行等，根据现场的需要选择。从费用与施工工艺考虑，目前多采用钢筋混凝土板形式。板厚根据墙背填土高度而定，一般在10～15cm之间。

(4)基础设计

分为面板下的条形基础和加筋体下的基础，条形基础的作用主要是便于安砌墙面板，起支托、定位的作用。条形基础及墙体下的基础都应满足地基承载力的要求。采用加筋土结构对基础承载力要求不高，可直接作用在处理后的原地面上或填土层上。

(5)帽石

加筋挡土墙根据线路纵坡，用现浇混凝土或浆砌混凝土预制块、浆砌条石作压顶或帽石。当挡墙高度较大时，在墙的中部宜设置错台，错台处下级墙顶宜设置帽石，错台宽不小于1m，错台顶封闭，并设20％的向外排水坡，错台上级墙应另行设置面板基础，基础下设垫层。

(6)沉降缝

沿墙长每隔20-30m或基底地层变化处应设置2cm宽的沉降缝，并在面板内侧沿整个墙高设置宽20cm渗滤布。

6.加筋土挡土墙的应用范围

加筋土挡土墙一般应用于地形较为平坦且宽敞的填方路段上，使用于一般地区的路肩墙，在挖方路段或地形陡峭的山坡，由于不利与布置拉筋，一般不宜使用。在滑坡和崩塌等工程地质不良地段由于地质条件复杂，土压力变化较大，可能导致墙面板受力不均产生相互错位，而且在这种地段修筑加筋土挡土墙挖方量也比较大，故应慎重采用。加筋土挡土墙高度一级干线不宜大于10m。

7. 结语

综上所述，加筋土挡土墙在技术上的优越性、显著的经济性和广泛的实用性，且作为一种新颖的完整结构物，加筋土技术获得了国内外更多的青睐，所以我国要加强加筋土挡土墙技术的推广及应用。

参考文献：

[1]中华人民共和国交通部. JTG F10-2006，公路路基施工技术规范[S].北京：人民交通出版社.

[2]陈忠达.路基路面工程[M].2010.人民交通出版社.

[3]郭峰勇，李贺.加筋挡土墙施工方法[J].科技创新导报，2012.2.

作者简介：石磊，男，1983年12月出生，任职沧州市市政工程公司

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。