加筋體材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計

第五章加筋土擋土墻

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—船應采用矩形。

(二)基礎(chǔ)加筋體墻面下部應設(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，應采取適當?shù)呐潘蚍浪胧?。（四）沉降伸縮縫加筋土擋土墻應根據(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、鋼塑復合帶等。高速公路和一級公路上的加筋土工程應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，其強度等級不應低于C18，厚度不應小于8cm。(3)面板上的筋帶結(jié)點，可采用預埋鋼拉環(huán)、鋼板錨頭或頂留穿筋孔等形式。鋼拉環(huán)應采用直徑不小于10mm的I級鋼筋；鋼板錨頭應采用厚度不小于3mm的鋼板。露于混凝土外部的鋼拉環(huán)、鋼板錨頭應做防銹處理，聚丙烯土工帶與鋼拉環(huán)的接觸面應做隔離處理。(4)面板四周應設(shè)企口和相互連接的裝置。失穩(wěn)的立交橋加筋土擋土墻第二節(jié)節(jié)加加筋土土的基基本原原理砂性土土在自自重或或外力力作用用下易易產(chǎn)生生嚴重重的變變形或或坍塌塌。若若在土土中沿沿應變變方向向埋置置具有有韌性性的拉拉筋材材料，，則土土與拉拉筋材材料產(chǎn)產(chǎn)生摩摩擦，，使加筋土土猶如如具有有某種種程度度的粘粘聚性性，從從而而改改良良了了土土的的力力學學特特性性。。其基基本本原原理理存存在在于于拉拉筋筋與與土土之之間間的的相相互互摩摩阻阻聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)之之中中，，這這些些基基本本原原理理一一般般可可以以歸歸納納為為兩兩點點予予以以解解釋釋：：(1)摩擦擦加加筋筋原原理理；；(2)準粘粘聚聚力力原原理理(或莫莫爾爾一一庫庫倫倫理理論論)。土工工合合成成材材料料加加筋筋土土———機理理1）加加筋筋的的效效果果與加加筋筋材材料料的的層層數(shù)數(shù)或或間間距距、、布布置置、、強強度度和和剛剛度度、、筋筋土土界界面面的的摩摩擦特特性性等等因因素素有有關(guān)關(guān)2）破破壞壞模模式式①筋土土相相對對滑滑動動②加筋筋拉拉斷斷土工工合合成成材材料料加加筋筋土土———機理理Gray在三三軸軸壓壓縮縮試試驗驗中中發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn):加筋筋土土的的抗抗剪剪強強度度包包線線是是雙雙直直線線的的加筋筋土土的的抗抗剪剪強強度度比比未未加加筋筋土土的的抗抗剪剪強強度度提提高高了了，，這這是是加加筋筋土土的的基基本本思思路路。。加筋提提高土土的抗抗剪強強度，，有兩兩種等等價的的解釋釋:等效圍圍壓原原理和和準內(nèi)內(nèi)聚力力原理理。Ds3=2Dcot(45o-f/2)原理：：筋材在在拉應應變方方向，，提供供拉力力，對對土體體產(chǎn)生生壓力力，從從而提提高土土的抗抗剪強強度加筋土中的土加筋土31c素土3上述分分析說說明，，加筋筋土體體的強強度有有了增增加，，應有有一條條新的的抗剪剪強度度線來來反映映這種種關(guān)系系。這這已被被試驗驗所證證實，，如圖圖5—6所示，，圖中中加筋筋砂與與未加加筋砂砂的強強度曲曲線幾幾乎完完全平平行，，說明明9值在加加筋前前后基基本不不變，，加筋筋砂的的力學學性能能的改改善是是由于于新的的復合合土體體(即加筋筋砂)具有““粘聚聚力””的緣緣故，，“粘粘聚力力”不不是砂砂土固固有的的，而而是加加筋的的結(jié)果果，所所以稱稱為““準粘粘聚力力”。。加筋體體材料料與結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計加筋土土的發(fā)發(fā)展歷歷史建于2000多年前前的中中國長長城，，在許許多地地方用柳枝枝作粘粘土和和礫石石的““加筋筋材””。一、、土土工工格格柵柵原原理理將高高分分子子聚聚合合物物擠出出，經(jīng)經(jīng)強強烈烈拉伸伸，形形成成高高強強度度抗抗拉拉力力的的均均勻勻條條帶帶，，將將條條帶帶縱縱橫橫編編織織和和夾合合，以以高高頻頻超超聲聲波波焊接接成網(wǎng)網(wǎng)狀狀，，埋埋于于土土體體，，亦亦即即給給土土體體加加筋筋，，從從而而形形成成為為復復合合土土，，改改變變土土體體的的力力學學性性能能，，有有效效克服服地地基基不不均均勻勻沉沉降降、土體體深深層層滑滑動動、側(cè)向向位位移移、、坍坍塌塌、保持持土土體體的的穩(wěn)穩(wěn)定定性性。。二、土土工格格柵種種類的的比較較和選選擇a.拉伸土土工格格柵b.玻纖類類土工工格柵柵c.其它a、單向向拉伸伸聚丙丙烯土土工格格柵特點：：1、抗拉拉強度度高2、耐蠕蠕變性性能好好3、與砂砂石的的磨擦擦系數(shù)數(shù)大4、化學學性質(zhì)質(zhì)穩(wěn)定定用途：：土木工工程加加固、、加筋筋增強強，用用于隔隔離不不同的的材料料。工程應應用：：主要應應用于于軟土土地基基堤壩壩、擋擋土墻墻和橋橋臺，，滑坡坡修補補、高高速公公路路路基（（路面面）、、港口口、碼碼頭機機場等等軟基基加筋筋工程程。b、玻璃璃纖維維土工工格柵柵特點：：該產(chǎn)產(chǎn)品具具有縱橫向向抗拉拉強度度高、、延伸伸率低低、耐耐高溫溫、抗抗堿性性能優(yōu)等等特性性。工程應應用：：應用用于瀝青路路面、、瀝青青混凝凝土路路面、水泥泥路面面。施施工方方便、、造價價低，，可以以防止止道路路反射射裂紋紋的產(chǎn)產(chǎn)生，，延長長道路路使用用壽命命。亦亦可作作為山山坡、、水庫庫、港港灣碼碼頭、、水渠渠、江江堤的的護坡坡、護護底的的增強強基材材，是是土木木工程程的理理想材材料。。a、軟土土地基基加固固土工格格柵具具有較較強的的抗拉拉強度度及較較好的的延性性，它它和砂砂墊層層共同同作用用時能能將應力均均勻地地擴散散到較較大的的面積積上．防止滑滑動圓圓弧通通過路路堤和和地基基土網(wǎng)孔與與上下下層土土體的的咬合合作用用，形形成一一個較較高強強度的的抗剪剪切層層，從從而增加土土體的的抗剪剪強度度，b、路堤堤邊坡坡加筋筋路堤如如果將將邊坡坡做陡陡，不不僅能能減少填填土方方量，，還可可節(jié)約約用地地，是一一舉兩兩得的的好事事。如如果地地基的的承載載力較較高，，堤壩壩不致致因坡坡度過過陡而而破壞壞，這這時采采用土土工織織物加加筋陡陡坡即即可達達到此此目的的。c、加筋筋土擋擋墻它可以以代替替混凝凝土重重力式式擋墻墻。其其最大大優(yōu)點點是對地基基的要要求比比重力力式擋擋墻要要低，，抗震震性較較好。b、土工工格柵柵三維維植被被土工工網(wǎng)作作岸坡坡防護護植被網(wǎng)網(wǎng)是一一種類類似于于絲瓜瓜瓤狀狀的植植草土土工網(wǎng)網(wǎng)墊，，以加加入土土工格格柵制制成。。植被護護坡設(shè)設(shè)計主主要包包括：：判別采采用植植被的的必要要性；；確定鋪鋪設(shè)范范圍；；草種選選擇加筋擋擋土墻墻加筋土土擋土土墻由由填料料、在在填料料中布布置的的拉筋筋以及及墻面板三三部分分組成成，其其基本本結(jié)構(gòu)構(gòu)如圖圖5—1所示。。加筋土土擋墻墻的結(jié)結(jié)構(gòu)由面板板，拉拉筋和和填土土三部部分組組成

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

qsVWqsKaHKaLrsxvP1Pq加筋土土式擋土墻墻特點及及適用用范圍圍由面板板，拉拉筋和和填土土三部部分組組成，，借助助于拉拉筋和和填土土間的的摩擦擦作用用，把把土的的側(cè)壓壓力傳傳給拉拉筋，，從而而穩(wěn)定定土體體。既既是柔柔性結(jié)結(jié)構(gòu)，，可承承受地地基較較大的的變形形；可承受受荷載載的沖沖擊、、振動動作用用。施工簡簡便，，外形形美觀觀、占占地面面積少少，而而且對對地基基的適適應性性強。。適用于于缺乏乏石料料的地地區(qū)和和大型型填方方工程程。加筋土土擋墻墻可用用于增強路路基邊邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性；用于城城市立立交橋橋臺（（減小小占地地面積積）和和地基基軟弱弱、石石料缺缺乏地地區(qū)等。墻面系系統(tǒng)可可以采采用砼砼面板板、石石塊、、石籠籠或以以土工工格柵柵回包包后形成的的柔性性結(jié)構(gòu)構(gòu)。當土體體中加加入拉拉筋（（如土土工格格柵等等）經(jīng)經(jīng)夯實實后，，拉筋與與土體體的相相互作作用（（格柵柵表面面與土土的摩摩擦作作用；；格柵柵孔眼眼對土土的咬咬合鎖鎖定作作用））。這些