土工格柵布加筋擋土墻應(yīng)用

1、隨著土工合成材料在我國的鐵路、公路、水利、市政等工程中的廣泛應(yīng)用和發(fā)展,土工格柵加筋擋墻作為一種新型的路基柔性支擋結(jié)構(gòu),與一般圬工擋墻相比具有造價低,構(gòu)件制作簡便、施工快,且對地基具有較好的適應(yīng)力等優(yōu)點,是支擋建筑發(fā)展的新方向.但目前土工格柵加筋擋墻還缺乏完整的設(shè)計理論和方法,現(xiàn)行加筋擋土墻規(guī)范主要是針對塑料條帶修筑加筋擋墻的情況而制定,對拉筋的容許應(yīng)力只簡單規(guī)定了一個1/51/7的范圍,沒有考慮筋材的蠕變、生物老化、施工等折減因素作出具體設(shè)計規(guī)定,另外,用土工格柵建加筋土擋墻在內(nèi)部穩(wěn)定性驗算時,在破裂面形狀的假定、水平土壓力系數(shù)的計算以及上部可變荷載作用下水平土壓力的計算等方面有很大的不同.

2、本文系統(tǒng)給出土工格柵加筋擋墻的設(shè)計方法作為探討,以供讀者參考1 土工格柵加筋擋墻的相關(guān)設(shè)計理論111土工格柵加筋擋墻的加固原理土工格柵應(yīng)用于土體能改善土體的力學性能,筋材與土體間的相互作用通過填土與筋材間的摩擦力與被動土壓力傳遞.摩擦力在填土和筋材之間存在相對剪應(yīng)變的地方產(chǎn)生.被動土壓力在筋材的橫筋部位產(chǎn)生,被動土壓力通常被認為是最重要的相互作用.土工格柵的主要作用是抑制填土的變形,承受拉應(yīng)力或承受剪切和彎曲.112加筋土工格柵的容許拉力一般根據(jù)填土與筋材間的摩阻力按下式計算單位寬度加筋材料的容許拉力P:P=fvLeC(1)式中,Le滑裂面后土體中筋材的錨固長度;C筋材的名義周面積系

3、數(shù)(一般取2);f拉拔阻力系數(shù);v填土和加筋界面的有效垂直應(yīng)力;尺寸效應(yīng)修正系數(shù),土工合成材料通常為016110;若缺乏數(shù)據(jù),推薦值取為016.拉拔阻力系數(shù)f對于土工格柵,拉拔阻力系數(shù)根據(jù)交通部公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范(JTJ298)的規(guī)定按式(2)計算:f=2/3tan<(2)式中,<是加筋土的最大內(nèi)摩擦角.113加筋土工格柵的設(shè)計強度加筋材料的長期抗拉強度Ta受到環(huán)境因素(如蠕變、施工損傷、老化、溫度和側(cè)限應(yīng)力)的影響,一般用式(3)表示:Ta= Tc k1k2k3k4(3)式中,Tc土工筋材的極限抗拉強度;k1蠕變折減系數(shù),聚酯類,210215;聚丙烯,410510;聚乙

4、烯,215510;k2耐久性折減系數(shù),一般取值范圍為111210;k3施工損傷折減系數(shù).它的取值范圍為111310;k4考慮加筋土結(jié)構(gòu)幾何形狀、填土特性、加筋特性和外載的不確定性建筑安全系數(shù).對永久性加筋土擋墻,目前所用最小安全系數(shù)為1154 結(jié)  語本文從土工格柵加筋擋墻的作用機理和對原材料的要求出發(fā),采用Rankine、Coulomb、Boussinesq等人的土體理論,同時參考國外的土工合成材料設(shè)計經(jīng)驗,介紹了土工格柵對擋土墻內(nèi)部和外部穩(wěn)定性的驗算方法,當然,該設(shè)計方法還存在一些不足,特別是其理論上的研究還不夠,國內(nèi)外都還缺乏比較系統(tǒng)的理論分析和支持.加筋土

5、擋墻頂部的荷載,在內(nèi)部和外部穩(wěn)定分析時如何考慮比較符合實際情況,有待進一步深入研究.盡管如此,土工格柵加筋取代條帶加筋修建柔性支擋結(jié)構(gòu)或邊坡是土工合成材料發(fā)展的必然趨勢.參考文獻:1 何光春.加筋土工程設(shè)計與施工M.北京:人民交通出版社,2000.2 交通部.加筋土工程設(shè)計規(guī)范(JTJ015291)S.北京:人民交通出版社,1991.3 全國加筋土工程學術(shù)交流(2002)M.北京:現(xiàn)代知識出版社,2003.4 陳中達,王秉剛.公路擋土墻設(shè)計M.北京:人民交通出版社,2000.5 楊小平.土力學M.廣州:華南理工大學出版社,2001.6 

6、;周志剛,鄭健龍.公路土工合成材料設(shè)計原理及工程應(yīng)用M.北京:人民交通出版社,2001.7 交通部.JTJ/T019298,公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范S.北京:人民交通出版社,1999文章編號:100926825(2008)0920155202土工格柵加筋土擋土墻施工中應(yīng)注意的問題收稿日期:2007211212作者簡介:郭曉君(19742),女,助理工程師,山西省交通建設(shè)工程監(jiān)理總公司,山西太原 030012郭曉君摘 要:簡要闡述了“加筋土”的作用機理,介紹了土工格柵加筋土擋土墻的類型及特點,重點探討了在土工格柵加筋土擋土墻施工中應(yīng)注意的幾個問題,并提出了在施工

7、中應(yīng)采取的相應(yīng)措施,對類似的土工格柵加筋土擋土墻工程的施工具有借鑒和參考意義。關(guān)鍵詞:土工格柵,加筋土擋土墻,質(zhì)控強度,蠕變強度中圖分類號:TU472.34文獻標識碼:A  隨著土工合成材料及其應(yīng)用技術(shù)的迅速發(fā)展,土木工程界對“加筋土”的研究更加深入細致。在回填土體中加入土工格柵后,可承受抗拉、抗壓和抗剪作用,能顯著提高回填土的強度,從而確?；靥钔恋姆€(wěn)定性;通過土筋材維持穩(wěn)定,能安全地將回填土邊坡修筑得很陡,甚至直立,可以承受更大的沉降變形;充分利用土筋材的共同作用,使得擋土墻對地基承載力要求相對較低,適應(yīng)性、整體性更好,抗震性能更強1。目前,土工格柵加筋土擋土墻設(shè)計理論與

8、施工技術(shù)日漸成熟,以其造價低、性能好等優(yōu)點在土木工程中得到了較為廣泛的應(yīng)用。在一些山嶺重丘的溝谷地帶、地表橫坡較陡的特殊邊坡支擋中,加筋土擋土墻更顯示出其造價和結(jié)構(gòu)上的獨特優(yōu)勢。文中將簡要介紹土工格柵加筋土擋土墻的類型及特點,重點探討了在土工格柵加筋土擋土墻的施工中應(yīng)注意的幾個問題,對類似的土工格柵加筋土擋土墻工程的施工具有借鑒和參考意義。1 類型及特點1.1 加筋土擋土墻類型土工格柵加筋土擋土墻按墻面板的有無可分為:有面板加筋土擋土墻和無面板加筋土擋土墻。有面板加筋土擋土墻按面板形式又可分為:整面板加筋土擋土墻和拼裝面板加筋土擋土墻。目前,應(yīng)用較多的是拼裝面板加筋土擋土墻

9、,拼裝面板模塊常見的有矩形、六角形、十字形、L形、槽形等不同的形式。面板模塊設(shè)計可根據(jù)工程環(huán)境需要,靈活預(yù)制成各種形狀,能提供很好的視覺效果;還可使用彩色水泥,增加墻面的藝術(shù)性。無面板加筋土擋土墻又稱反包式或包裹式加筋土擋土墻,墻面是由網(wǎng)眼袋填土再由土工格柵反包而成,每層土工格柵是由專用連接棒連接形成整體,網(wǎng)眼袋內(nèi)填土已混合適宜當?shù)厣L的草籽、灌木籽、花籽等,經(jīng)數(shù)月后生長形成綠色生態(tài)墻面。這樣既保護了土工格柵的使用安全,又美化了擋土墻工程的環(huán)境。1.2 加筋土擋土墻特點1)土工格柵加筋土擋土墻屬于柔性結(jié)構(gòu),比傳統(tǒng)的剛性結(jié)構(gòu)擋土墻能更好地適應(yīng)地基變形,在不良地基處采用尤能顯示其結(jié)構(gòu)上的

10、優(yōu)勢。另外,據(jù)相關(guān)資料報道,加筋土擋土墻這種結(jié)構(gòu)比剛性擋土墻有更好的抗地震能力。2)土工格柵加筋土擋土墻能節(jié)省工程投資,擋土墻可以做得高且陡,能有效地節(jié)約用地和填筑用料,具有經(jīng)濟上的優(yōu)勢。3)有面板加筋土擋土墻,可根據(jù)不同的環(huán)境,考慮到美觀的要求,將面板制成不同的形狀和結(jié)構(gòu),有效地融入周邊環(huán)境;無面板加筋土擋土墻,坡面采用綠化防護,對綠化、美化環(huán)境,恢復自然生態(tài),有著較好的社會效益。4)土工格柵加筋土擋土墻施工方便快捷,能縮短施工工期,保證施工質(zhì)量。5)土工格柵加筋土擋土墻設(shè)計與施工技術(shù)日漸成熟,經(jīng)過近幾年的發(fā)展,加筋土技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于公路、鐵路、機場、港口、水利、市政及生態(tài)環(huán)保工程等領(lǐng)域。

11、1.3 土工格柵加筋土擋土墻方案選擇在確定土工格柵加筋土擋土墻方案時,要結(jié)合支擋工程的地形地貌及地質(zhì)條件等進行選擇。在擋土墻的背后需要有充足的空間,以獲得足夠的加筋區(qū)域來保證加筋土擋土墻的內(nèi)部和外部穩(wěn)定性及總體穩(wěn)定性。也就是說,土工格柵加筋土擋土墻適合于填方工程,特別是在修筑山嶺重丘區(qū)公路工程、鐵路工程的半挖半填或填挖結(jié)合交界處的處理,尤能發(fā)揮其特有作用。2 施工2.1 土工格柵的鋪設(shè)土工格柵鋪設(shè)的方法十分簡單,但要求卻十分嚴格。土工格柵必須水平鋪設(shè),并與墻面垂直,不能卷曲褶皺。將土工格柵的一端固定,另一端用張拉梁施加張力,直到使土工格柵受力繃緊為止,并將此端固定

12、。只有這樣,土工格柵在土體中才能發(fā)揮出最大的作用。在曲線、拐角地段鋪設(shè)土工格柵時,相鄰的土工格柵會出現(xiàn)空隙或重疊(見圖1)。對于向外彎曲鋪設(shè)土工格柵時,在拐角處會出現(xiàn)空隙,為確保加筋土的連續(xù)性,在空隙部分鋪設(shè)同型號土工格柵小片,并覆蓋全部的加筋區(qū)域;對于向內(nèi)彎曲鋪設(shè)土工格柵時,在拐角處會出現(xiàn)部分土工格柵重疊,在土工格柵重疊部分摩擦系數(shù)將會降低,必須鋪設(shè)一層10mm20mm厚的粗砂層,將兩層土工格柵分開,以確保摩擦阻力的發(fā)揮。2.2 加筋土填料、碾壓填土的質(zhì)量、攤鋪厚度及碾壓與土工格柵加筋土擋土墻的工程質(zhì)量密切相關(guān)。填土質(zhì)量應(yīng)嚴格滿足設(shè)計要求,填筑加筋土填料可用機械設(shè)備如挖土機,將填料

13、從土工格柵尾端開始瀑布式卸到土工格柵上,卸料時,機械設(shè)備應(yīng)停止行進,待卸下的填料已壓然生態(tài),有著較好的社會效益.單向拉伸塑料土工格柵是一種高強度土工合成材料，是以高密度聚乙烯（HDPE）為原材料，經(jīng)擠出壓成薄板再沖規(guī)則孔網(wǎng)，然后縱向拉伸而成的土工格柵，廣泛應(yīng)用于堤壩、隧洞、碼頭、公路、鐵路、建筑等領(lǐng)域。單向拉伸塑料土工格柵的特性1、高分子成定向線性狀態(tài)并形成分布均勻、節(jié)點強度高的長橢圓形網(wǎng)狀整體性結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)具有相當高的抗拉強度和剛性，給土壤提供了理想的力的承擔和擴散的連鎖系統(tǒng)。 2、單向塑料土工格柵的突出優(yōu)點是在長期持續(xù)載荷作用下變形（蠕變）的傾向很小，抗蠕變強度大大優(yōu)于其它材料的土工格柵

14、，對于提高工程使用壽命具有重要作用。 3、格柵網(wǎng)孔與土體之間的咬合和互鎖作用，構(gòu)成了一個高效的應(yīng)力傳遞機構(gòu)，使局部載荷能迅速有效地擴散到大面積的土體中去，從而實現(xiàn)降低局部破壞應(yīng)力，提高工程使用壽命之目的。單向拉伸塑料土工格柵的工程應(yīng)用單向拉伸塑料土工格柵是一種高強度土工合成材料。 其主要用途如下： 1. 增強路基，可有效地分配擴散載荷，提高路基的穩(wěn)定性和承載力，延長使用壽命； 2. 可承受更大的交變載荷； 3. 防止路基材料流失造成的路基變形、開裂； 4. 使擋土墻后的填土自承能力提高，減少擋土墻的土壓力，節(jié)省費用，延長使用壽命，并降低維修費用； 5. 結(jié)合噴錨混凝土施工方法進行邊坡維護，不僅

15、可節(jié)省30%50%的投資，而且可以縮短工期一倍以上； 6. 在公路的路基和面層中加入土工格柵，可以降低彎沉，減少車轍，推遲裂縫出現(xiàn)時間39倍，可減少結(jié)構(gòu)層厚度達36%； 7. 適用于各種土壤，無需異地取材，省工省時； 8. 施工簡單快捷，可大大降低施工成本。單向塑料土工格柵的施工方法一、當用于路基、路面時，開挖基床，設(shè)置砂墊層（高差不大于10cm），碾壓成平臺，鋪設(shè)格柵，縱軸向應(yīng)與主要受力方向一致，縱向搭接15-20cm，橫向10cm，搭接處用塑料帶綁扎，并在鋪設(shè)的格柵上，每隔1.5-2m用U型釘固定于地面，鋪設(shè)的土工格柵應(yīng)及時回填土料，鋪設(shè)的土工格柵層數(shù)視技術(shù)要求。 二、當用于加筋土擋墻時，

16、施工發(fā)放如下: 1、設(shè)置基礎(chǔ)，按設(shè)計的墻面系統(tǒng)進行施工，當選用預(yù)制鋼筋混凝土面板時，一般厚12-15cm支撐在預(yù)制混凝土基礎(chǔ)上。其寬度不大于30cm，厚度不小于20cm，埋深不小于60cm防止地基凍脹影響； 2、平整墻基，按設(shè)計要求開挖、平整。軟土需壓實或換填，壓實到要求密度，應(yīng)略超出墻面范圍； 3、筋材鋪設(shè)，筋材主強度方向應(yīng)垂直于墻面，以銷釘固定； 4、墻體填土，采用機械填土，車輪與筋材間的距離至少應(yīng)保持15cm，壓實后一層土厚約15-20cm； 5、墻面施工時，墻面處應(yīng)包土工織物，防止填土漏失      11、重復以上程序，直到設(shè)

17、計高度。      12、對頂層土工格柵反包段，采用將其埋于頂層填料中的措施予以固定，其長度較其下各層長一些，按要求壓實最后一層填料。 13、最后在墻面上噴灑草籽，加以綠化。 三、現(xiàn)狀調(diào)查和分析 針對無面板加筋擋土墻施工控制中容易產(chǎn)生的問題，首先通過收集整理了類似工程無面板加筋擋土墻的相關(guān)經(jīng)驗，并從材料選擇、鋪設(shè)方法、搭接寬度、張拉控制、沉降觀測、選配性能良好的施工設(shè)備、采用最佳的組合方式、施工工藝等方面出現(xiàn)的問題進行了調(diào)查分析，做出了歸納總結(jié)，主要質(zhì)量問題如下： 無面板加筋擋墻加筋土路堤的現(xiàn)場

18、施工質(zhì)量控制調(diào)查表 序號 檢測項目 抽檢點數(shù) 不合格 點數(shù) 不合格率 占不合 格百分比 累計百分比 1 材料質(zhì)量 55 1 1.82 6.2 6.2 2 縱向搭接寬度 82 3 3.66 12.5 18.7 3 橫向搭接寬度 85 5 5.88 20 38.7 4 分層厚度

19、60;52 4 7.69 26.2 64.9 5 張拉延伸率控制 97 10 10.31 35.1 100 合計 296      質(zhì)量控制調(diào)查表材料質(zhì)量縱向搭接寬度橫向搭接寬度分層厚度張拉延伸率控制123450510152025303540檢測項目不合格百分比020406080100120累計百分比不合格百分比累計百分比 從以上排列圖中我們可以看出：影響無面板加筋擋墻加筋土路堤的現(xiàn)場施工質(zhì)量的主

20、要問題是分層厚度和張拉延伸率控制問題。   分層厚度控制發(fā)生問題原因分析     張拉延伸率控制發(fā)生問題原因分析  為找出影響無面板加筋擋墻加筋土路堤的現(xiàn)場施工質(zhì)量分層厚度和張拉延伸率控制等問題的根本原因以便對癥下藥，對因果圖的末端因素進行逐條分析，根據(jù)處理難易程度和對無面板加筋擋墻加筋土路的施工質(zhì)量的影響程度定出主要因素。 序號 原因 調(diào)查確認 結(jié)論 1 質(zhì)量意識淡薄,只求速度不管質(zhì)量 較多工人存在以完成工作量為唯一目標，質(zhì)

21、量意識淡薄，主人翁思想不強。 主因 2 無證上崗,技術(shù)人員差 所有技術(shù)人員經(jīng)過培訓，技術(shù)過關(guān)， 持證上崗 非主因 3 碾壓編數(shù)不夠 碾壓遍數(shù)到位 問題不存在 非主因 4 碾壓方法不合理 碾壓方法按試驗成果碾壓，合理 問題不存在 非主因 5 材料粒徑偏大 材料偏大沒運到施工場地 問題不存在 非主因 6 材料不均勻 填筑材料不均勻 非主因 7

22、 設(shè)備組合不合理 設(shè)備組合合理 問題不存在 非主因 8 新工人太多,不熟練 開工伊始，新增的部分工人沒有施工經(jīng)驗，但都有熟練工幫帶，非獨立操作。 非主因 9 職責不明,配合不好 開工后就明確了每個班組的崗位職責，由班組長統(tǒng)一協(xié)調(diào)安排，分工明確。 非主因 10 機械化程度不高 本工程所有進場機械經(jīng)過審批，機械數(shù)量、性能滿足要求，問題不存在。 非主因 11 格柵受曬變形 格柵進場時經(jīng)檢查合格后覆蓋堆放，問題不存

23、在。 非主因 12 沒按標記位置搭接 部分工人只為完成任務(wù)不重視質(zhì)量，未嚴格按規(guī)定操作，問題存在 主因 13 格柵上未標記位置 箍筋位置已主筋上標出，問題不存在。 非主因 14 路基表面不夠平整 施工場地符合要求，平整。 問題不存在 非主因  根據(jù)以上分析，不難發(fā)現(xiàn)問題的產(chǎn)生主要還是由于人員的操作不當和質(zhì)量意識不強上面。 四、整改措施、組織實施 針對以上問題產(chǎn)生因素，應(yīng)當對癥下藥制定措施，開展質(zhì)量教育活動，樹立百年大計，質(zhì)量第一的正確觀念，施工中要嚴格檢查，對不合格的堅決返工，限期完成，并將相應(yīng)的措施落實到人，使質(zhì)量控制與收入掛鉤，對不符合要求的操作人員進行相應(yīng)的經(jīng)濟處罰，對做的好的操作人員也要進行相應(yīng)的鼓勵或獎勵。 組織部分施工項目經(jīng)理部按照對策措施總體要求對每一條進行細化落實，逐一進行實施試行。 1針對質(zhì)量意識淡薄，重速度輕質(zhì)量的問題 加強宣傳，經(jīng)常開展質(zhì)量教育活動，讓每個人都樹立“建黃衢南高速公路，創(chuàng)浙江