加筋土擋土墻1

1、第六章 加筋土擋土墻第一章第一章 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 加筋土的基本原理加筋土的基本原理第三節(jié)第三節(jié) 加筋體材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計加筋體材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計第一節(jié) 概 述l加筋土擋土墻是利用加筋土技術(shù)加筋土技術(shù)修建的一種支擋結(jié)構(gòu)物。是一種在土中加入拉筋的復(fù)合土，它利用拉筋與土之間的摩擦作用利用拉筋與土之間的摩擦作用，從而達到穩(wěn)定土體的目的。補充內(nèi)容加筋土的發(fā)展歷史 建于 2000 多年前的中國長城，在許多地方用柳枝作粘土和礫石的“加筋材”。 加筋土的發(fā)展歷史陜西半坡村的仰韶遺址，很多簡單房屋的墻壁和屋頂利用草泥修筑墻壁和屋頂利用草泥修筑而成 土工合成材料加筋土歷史 二十世紀(jì)70年代后期，美國等國家采用土工網(wǎng)

2、或土工織物作為加筋材料，進行了包裹式加筋擋土墻包裹式加筋擋土墻的試驗研究，Michell和Villet首先試驗包裹式加筋擋土墻 美國林業(yè)部分別在Siskiyou (1974年)和奧林匹克國家公園(1975年)修建了包裹式加筋擋土墻包裹式加筋擋土墻 在美國聯(lián)邦公路局的倡導(dǎo)下，New York, Colorado等洲的公路部門于二十世紀(jì)80年代修建了包裹式加筋擋土墻 ，將Tensar塑料拉拉伸土工格柵引入加筋土伸土工格柵引入加筋土，原材料為聚乙烯 （PE） 從1986年，土工合成材料加筋土在美國迅速普及，用于加筋擋土墻、加筋陡坡、軟基上加筋路堤 土工合成材料加筋土歷史 ，起初主要采用無紡針刺土工織

3、物和塑料排水帶，如京津塘高速公路 二十世紀(jì)9090年代中期開始年代中期開始，國產(chǎn)的土工合成材料種類迅速增多，相繼出現(xiàn)了單向和雙向塑料拉伸土工格柵、滌綸纖維經(jīng)編土工格出現(xiàn)了單向和雙向塑料拉伸土工格柵、滌綸纖維經(jīng)編土工格柵、玻璃纖維經(jīng)編土工格柵和土工網(wǎng)等柵、玻璃纖維經(jīng)編土工格柵和土工網(wǎng)等，在材料種類增多的同時，產(chǎn)品也逐漸系列化，加上國家加大基礎(chǔ)設(shè)施的投資，土工合成材料加筋土工程有了大發(fā)展，取得了可喜的成果，但主要用于鐵路、主要用于鐵路、公路的軟基處理公路的軟基處理，土工合成材料加筋土擋土墻、加筋土橋臺、加加筋土擋土墻、加筋土橋臺、加筋陡坡等才剛剛興起筋陡坡等才剛剛興起 由于我國重應(yīng)用，輕現(xiàn)場觀測、

4、模型試驗和理論研究，同時應(yīng)用領(lǐng)域比較單一，導(dǎo)致目前我國目前我國土工合成材料加筋土技術(shù)土工合成材料加筋土技術(shù)水平與國外差距水平與國外差距逐漸拉大。逐漸拉大。一、土工格柵原理l 將高分子聚合物擠出，經(jīng)強烈拉伸，形成高強度抗拉力的均勻條帶，將條帶縱橫編織和夾合夾合，以高頻超聲波焊接焊接成網(wǎng)狀，埋于土體，亦即給土體加筋，從而形成為復(fù)合土，改變土體的力學(xué)性能，有效、 二、土工格柵種類的比較和選擇la.拉伸土工格柵lb.玻纖類土工格柵 lc.其它a、單向拉伸聚丙烯土工格柵 l特點：特點：1、抗拉強度高2、耐蠕變性能好3、與砂石的磨擦系數(shù)大4、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定l用途：用途：土木工程加固、加筋增強，用于隔離不同的

5、材料。l工程應(yīng)用：工程應(yīng)用：主要應(yīng)用于軟土地基堤壩、擋土墻和橋臺，滑坡修補、高速公路路基（路面）、港口、碼頭機場等軟基加筋工程。 b、玻璃纖維土工格柵、玻璃纖維土工格柵l特點：該產(chǎn)品具有縱橫向抗拉縱橫向抗拉強度高、延伸率低、耐高溫、強度高、延伸率低、耐高溫、抗堿性抗堿性能優(yōu)等特性。l工程應(yīng)用：應(yīng)用于瀝青路面、瀝青混凝土路面、水泥路面。施工方便、造價低，可以防止道路反射裂紋的產(chǎn)生，延長道路使用壽命。亦可作為山坡、水庫、港灣碼頭、水渠、江堤的護坡、護底的增強基材，是土木工程的理想材料。 三、土工格柵在巖土工程中應(yīng)用 l1、軟土地基和路基中的應(yīng)用l2、邊坡防護中的應(yīng)用 1、土工格柵軟土地基和路基中的

6、應(yīng)用 la、軟土地基加固 lb、路堤邊坡加筋 lc、加筋土擋墻 a、軟土地基加固l土工格柵具有較強的抗拉強度及較好的延性，它和砂墊層共同作用時能將應(yīng)力均勻地擴散到較大的面積上 l防止滑動圓弧通過路堤和地防止滑動圓弧通過路堤和地基土基土 l網(wǎng)孔與上下層土體的咬合作用，形成一個較高強度的抗剪切層，從而增加土體的抗增加土體的抗剪強度，剪強度， b、路堤邊坡加筋l路堤如果將邊坡做陡，不僅能，是一舉兩得的好事。如果地基的承載力較高，堤壩不致因坡度過陡而破壞，這時采用土工織物加筋陡坡即可達到此目的。 c、加筋土擋墻l它可以代替混凝土重力式擋墻。其最大優(yōu)點是。 b、土工格柵三維植被土工網(wǎng)作岸坡防護 l植被網(wǎng)

7、是一種類似于絲瓜瓤狀的植草土工網(wǎng)墊，以加入土工格柵制成。 l植被護坡設(shè)計主要包括：l 判別采用植被的必要性；l 確定鋪設(shè)范圍；l 草種選擇 Drainage for subsurface drainsHigh permeable, non-biodegradable soil filtering fabrics and helps to maintain the soil stability for roadway, buildings and airport runways.Embankment / erosion control隔離隔離Railroad stabilizationGeote

8、xtile reduce maintenance and extend the racks service life. They also prevent the loss of costly ballast, reduce rail deformation and increase the ballasts load carrying capacity.2、土工格柵在岸坡防護中的應(yīng)用la、江河湖海岸坡防護。lb、岸坡防沖植被。加筋擋土墻加筋擋土墻l加筋土擋土墻由填料、在填料中布置的拉筋以及墻l面板三部分組成，其基本結(jié)構(gòu)如圖51所示。加筋土擋墻的結(jié)構(gòu)由面板，拉筋和填土三部分組成 鍍鋅鋼條A A

9、B砌塊砌塊砌塊組合式面板砌塊組合式面板L形預(yù)制面板形預(yù)制面板裝配式面板裝配式面板土工格柵土工格柵面面板板面面板板土工格柵加筋擋土墻土工格柵加筋擋土墻土工格柵加筋建成土工格柵加筋建成56.5m高高的加筋擋土墻的加筋擋土墻加筋土擋土墻加筋土擋土墻加筋土擋墻加筋土擋墻Hqr qsVWqsKaHKaLrsxvP1Pq加筋土式擋土墻 特點及適用范圍l由面板，拉筋和填土三部分組成，借助于拉筋和填土間的摩擦作用，把土的側(cè)壓力傳給拉筋，從而穩(wěn)定土體。既是柔性結(jié)構(gòu)，可承受地基較大的變形；l可承受荷載的沖擊、振動作用。l施工簡便，外形美觀、占地面積少，而且對地基的適應(yīng)性強。l適用于缺乏石料的地區(qū)和大型填方工程。l

10、加筋土擋墻可用于；等。l墻面系統(tǒng)可以采用砼面板、石塊、石籠或以土工格柵回包后l當(dāng)土體中加入拉筋（如土工格柵等）經(jīng)夯實后，拉筋與土體的拉筋與土體的相互作用（格柵表面與土的摩擦作用；格柵孔眼對土的咬合鎖相互作用（格柵表面與土的摩擦作用；格柵孔眼對土的咬合鎖定作用）定作用） 。這些作用是格柵具有了抵抗拉拔能力，并提高了軟弱地基的承載力，。 l目前由于費用高，可利用的填土資源填土資源越來越少，加上現(xiàn)有路網(wǎng)改造的迫切需要，工程往往修建在陡峭的邊坡上，并盡可能地利用就近的填料或棄方。采用加筋的陡坡路堤，有效地解決了這些實際問題。 覆蓋巖石邊坡的土工格柵加筋土擋墻 土工格柵加筋土護坡墻 工程實例之一 四川綿

11、廣高速1J合同段雙面加筋土擋墻采用鋼塑復(fù)合拉筋帶。工程造價比原設(shè)計方案節(jié)約35。 工程實例之二 貴州水柏鐵路柏果站使用土工格柵加筋橋臺貴州水柏鐵路柏果站使用土工格柵加筋橋臺 減小了填土對橋臺面板的水平推力，防止因面板破壞或者位移，影響橋梁的穩(wěn)定 能夠有效防止由于填料的不均勻沉降引起橋面結(jié)構(gòu)的變形工程實例之三遼寧海城外環(huán)路工程采用（鋼塑復(fù)合拉筋帶）加筋土擋墻，減少了土地占用，美化了城市環(huán)境。 工程實例之四采用加筋土擋墻修建的嘉陵江防洪大堤（H=19）不僅起到了防洪的作用，減少了土地的占用面積和河道的壓縮。工程實例之五利用現(xiàn)場棄方，采用加筋土擋墻，可以實現(xiàn)了工點的挖填平衡，降低工程造價，縮短工期。

12、 工程實例之六云南楚雄大理高速公路特高（H43.75）雙面加筋土擋墻（采用鋼塑復(fù)合拉筋帶修筑） ，其科技成果通過了交通部鑒定。為我國高原山區(qū)修建加筋土擋墻積累了成功經(jīng)驗。工程實例之七建於香港青衣西北，牆身高達四十米的加筋填土結(jié)構(gòu) 工程實例之八青藏鐵路采用加筋土擋墻在擋土墻中使用扇形石塊和土工格柵代替?zhèn)鹘y(tǒng)的剛性擋土墻系統(tǒng)，可具備下列優(yōu)點： 可使用現(xiàn)場的質(zhì)差填土。 與其它剛性土墻比，成本大大降低。 施工簡單快捷：只需普通設(shè)備和一般工人。 墻的外形與整個設(shè)計概念一致。 擋土墻結(jié)構(gòu)能承受地基沉降，并適應(yīng)新條件。 l加筋土擋土墻，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。l 在公路工

13、程中，常見的加筋土擋土墻形式有下列幾種：l (1)單面式加筋土擋土墻；l (2)雙面式加筋土擋土墻，雙面式中又分為分離式、交錯式以l及對拉式加筋土擋土墻；l (3)臺階式加筋土擋土墻；l (4)無面板加筋墻。l 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，l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l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l板的加筋土擋土墻。l (1)組成加筋土的墻面板和拉筋可以預(yù)先制作墻面板和拉筋可以預(yù)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l (2)加筋土是，能夠。在軟弱地基上修筑時，由

14、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。l (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。l (4)加筋土擋土墻。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。l (5)加筋土擋土墻。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。加筋土的特點加筋土的特點第二節(jié) 加筋土的基本原理l 砂性土在自重或外力作用下易

15、產(chǎn)生嚴(yán)重的變形或坍塌。若在土中沿應(yīng)變方向埋置具有韌性的拉筋材料，則土與拉筋材料產(chǎn)生摩擦，使加筋土猶如具有某種程度的粘聚性，從而改良了土的力學(xué)特性。l其基本原理存在于拉筋與土之間的相互摩阻聯(lián)結(jié)之中，這些基本原理一般可以歸納為兩點予以解釋：(1)(或莫爾一庫倫理論)。土工合成材料加筋土機理1）加筋的效果 與加筋材料的層數(shù)或間距、布置、強度和剛度、筋土界面的摩 擦特性等因素有關(guān)2）破壞模式 筋土相對滑動 加筋拉斷 一、摩擦加筋理論l 在加筋土結(jié)構(gòu)中，由填土自重和外力產(chǎn)生的土壓力作用于墻面板，通過墻面板上的拉筋連接件將此土壓力傳遞給拉筋，企圖將拉筋從土中拉出。而拉筋材料又被土壓住，于是填土與拉筋之間的

16、摩擦力阻止拉筋被拔出。因此，只要拉筋材料具有足夠的強度，并與土產(chǎn)生足夠的摩阻力，則加筋的土體就可保持穩(wěn)定。l 拉筋與填土之間的摩擦力是如何發(fā)揮作用的呢?現(xiàn)從加筋體中取一微分段dl進行分析，如圖52所示l 設(shè)由土的水平推力在該微分段拉筋l中所引起的拉力dT=T1-T2假定拉l力沿拉筋長度呈非均勻分布)，垂直作用l的土重和外荷載為法向力N，拉筋與土l之間的摩擦系數(shù)為f*拉筋寬度為b，作l用于長dZ的拉筋條上下兩面的垂直力l為2Nbdl，拉筋與土體之間的摩擦阻力l即為2Nf*bdl，如果l 2Nf“bdldTl則拉筋與土之間就不會產(chǎn)生相互滑動。這時，拉筋與土之間好像直接相連似地發(fā)揮著作用。l如果每一

17、層加筋均能滿足上式的要求，則整個加筋土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部抗拔穩(wěn)定性就得到保證。 l 作用機理l沿主動破裂面沿主動破裂面BC將墻體分為將墻體分為主動區(qū)和穩(wěn)定區(qū)，下滑土棱主動區(qū)和穩(wěn)定區(qū)，下滑土棱體體ABC自重產(chǎn)生的水平推力自重產(chǎn)生的水平推力對每一層拉筋形成拉力對每一層拉筋形成拉力T，欲，欲將拉筋從土中拔出，而穩(wěn)定將拉筋從土中拔出，而穩(wěn)定區(qū)土體與筋帶的摩擦阻力阻區(qū)土體與筋帶的摩擦阻力阻止拉筋被拔出。止拉筋被拔出。l如果每一層拉筋與土體的摩如果每一層拉筋與土體的摩擦阻力均能抵抗相應(yīng)的土推擦阻力均能抵抗相應(yīng)的土推力，則整個墻體就不會出現(xiàn)力，則整個墻體就不會出現(xiàn)BC滑動面，加筋土體的內(nèi)部滑動面，加筋土體的內(nèi)部穩(wěn)定

18、就有保證。穩(wěn)定就有保證。 二、準(zhǔn)粘聚力理論l加筋土結(jié)構(gòu)可以看作是各向異性的復(fù)合材料，通常采用的拉筋，其彈性模量遠(yuǎn)大于填土。在這種情況下，拉筋與填土的共同作用，包括填土的抗剪力、填土與拉筋的摩擦阻力及拉筋的抗拉力，使得加筋土的強度明顯提高，這可從三軸試驗中得到驗證。l 加筋土的基本應(yīng)力狀態(tài)如圖5-4所示，在沒有拉筋的土體中，在豎向應(yīng)力的作用下。土體產(chǎn)生豎向壓縮和側(cè)向膨脹變形。隨著豎向應(yīng)力的加大，壓縮變形和膨脹變形也隨之加大，直到破壞。如果在土體中設(shè)置水平方向的拉筋，則在同樣的豎向應(yīng)力作用下，其側(cè)向變形大大減小甚至消失，土工合成材料加筋土機理Gray在三軸壓縮試驗中發(fā)現(xiàn):加筋土的抗剪強度包線是雙直

19、線的 加筋土的抗剪強度比未加筋土的抗剪強度提高了，這是加筋土的基本思路。加筋提高土的抗剪強度，有兩種等價的解釋:等效圍壓原理和準(zhǔn)內(nèi)聚力原理。 l如圖54b)所示。這是由于水平拉筋與土體之間產(chǎn)生摩擦作用，將引起側(cè)向膨脹的拉力傳遞給拉筋，使土體側(cè)向變形受到約束。拉筋的約束力dR相當(dāng)于在土體側(cè)向施加一個側(cè)壓力血3，其關(guān)系可用莫爾圓表示，如圖55a)所示。l莫爾圓l為土體未破壞時的彈性應(yīng)力狀態(tài)；圓Il則是未加拉筋的土體極限應(yīng)力狀態(tài)；圓IIl是加筋土體的應(yīng)力狀態(tài)，土體中加入高彈性模量的拉筋后，拉筋對土體提供了一個約束阻力R，即水平應(yīng)力增量3，使得側(cè)向壓減小，亦即在相同的軸向變形條件下，加筋土能承受較大的

20、主應(yīng)差。 D sD s3=2 D Dc tg(45o-f f/2)1 1 土工合成材料土工合成材料 土工布土工布 土工帶土工帶 土工格柵土工格柵2 2 原理：原理：筋材在拉應(yīng)變方筋材在拉應(yīng)變方向，提供拉力，向，提供拉力，對土體產(chǎn)生壓力，對土體產(chǎn)生壓力，從而提高土的抗從而提高土的抗剪強度剪強度加筋土中的土加筋土DsDs3s s1D Dc素土s s3 l上述分析說明，加筋土體的強度有了增，應(yīng)有一條新的抗剪強度線來反映這種關(guān)系，如圖55c)所示。這已被試驗所證實，如圖56所示，圖中加筋砂與未加筋砂的強度曲線幾乎完全平行，說明9值在加筋前后基本不變，加筋砂的力學(xué)性能的改善是由于新的復(fù)合土體(即加筋砂)

21、具有“粘聚力”的緣故，“粘聚力”不是砂土固有的，而是加筋的結(jié)果，所以稱為“準(zhǔn)粘聚力”。第三節(jié)加筋體材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計l 一、加筋體橫斷面一、加筋體橫斷面矩形矩形倒梯形倒梯形正梯形正梯形加筋土擋土墻的構(gòu)造加筋土擋土墻的構(gòu)造l (一)加筋體l 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(yīng)采用矩形。l (二)基礎(chǔ)l 加筋體墻面下部應(yīng)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)：l 1面板筑于石砌圬工或混凝土之上； 2地基為基巖。l (三)排水設(shè)施 對可能危害加筋體的地面水和地下水，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)呐潘蚍浪胧?。l （四）

22、沉降伸縮縫l 加筋土擋土墻應(yīng)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1030m，巖石地基可適當(dāng)增大。沉降縫、伸縮縫寬度一放為12cm，可采用瀝青板、軟木板或瀝青麻絮等填塞。l 二二 填料填料l1 1、填料是加筋土工程的主體材料，對填料的、填料是加筋土工程的主體材料，對填料的一般要求如下：一般要求如下：l2 2、易壓實；能與拉筋產(chǎn)生足夠的摩擦力；滿、易壓實；能與拉筋產(chǎn)生足夠的摩擦力；滿足化學(xué)和電化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)；水穩(wěn)定性好。足化學(xué)和電化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)；水穩(wěn)定性好。l3 3、有一定級配的礫類土、砂類土，與拉筋之、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(yīng)優(yōu)先選用；間的摩

23、擦力大，是透水性能好，應(yīng)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(yīng)禁止采用。使用壽命的應(yīng)禁止采用。l4 4、填料的設(shè)計參數(shù)包括容重、填料的設(shè)計參數(shù)包括容重r r、計算內(nèi)摩擦、計算內(nèi)摩擦角角和摩擦系數(shù)和摩擦系數(shù)f f等，應(yīng)由試驗或當(dāng)?shù)亟?jīng)驗數(shù)等，應(yīng)由試驗或當(dāng)?shù)亟?jīng)驗數(shù)據(jù)確定。據(jù)確定。三 拉筋 1 1、拉筋的主要作用是與填料產(chǎn)生摩擦力，并、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??；以下特性；具有較高的