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(fù)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(yīng)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(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)省勞力和縮短工期。

(2)加筋土是柔性結(jié)構(gòu)物，能夠適應(yīng)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(yīng)采用矩形。

(二)基礎(chǔ)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)：

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(yīng)采取適當?shù)呐潘蚍浪胧?。（四）沉降伸縮縫加筋土擋土墻應(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(xué)和電化學(xué)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(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。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(yīng)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，受力后變形小；較好的柔性與韌性：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(fù)合帶等。高速公路和一級公路上的加筋土工程應(yīng)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(yīng)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(yīng)低于C18，厚度不應(yīng)小于8cm。(3)面板上的筋帶結(jié)點，可采用預(yù)埋鋼拉環(huán)、鋼板錨頭或頂留穿筋孔等形式。鋼拉環(huán)應(yīng)采用直徑不小于10mm的I級鋼筋；鋼板錨頭應(yīng)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(yīng)做防銹處理，聚丙烯土工帶與鋼拉環(huán)的接觸面應(yīng)做隔離處理。(4)面板四周應(yīng)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)加筋土的的基本原理砂性土在自重或外外力作用下易產(chǎn)生生嚴重的變形或坍坍塌。若在土中沿沿應(yīng)變方向埋置具具有韌性的拉筋材材料，則土與拉筋筋材料產(chǎn)生摩擦，，使加筋土猶如具有某某種程度的粘聚性性，從而改良了土的的力學(xué)特性。其基本原理存在于于拉筋與土之間的的相互摩阻聯(lián)結(jié)之之中，這些基本原原理一般可以歸納納為兩點予以解釋釋：(1)摩擦加筋原理；(2)準粘聚力原理(或莫爾一庫倫理論論)。土工合成材料加筋筋土——機理1）加筋的效果與加筋材料的層數(shù)數(shù)或間距、布置、、強度和剛度、筋筋土界面的摩擦特性等因素有關(guān)關(guān)2）破壞模式①筋土相對滑動②加筋拉斷土工合成材料加筋筋土——機理Gray在三軸壓縮試驗中中發(fā)現(xiàn):加筋土的抗剪強度度包線是雙直線的的加筋土的抗剪強度度比未加筋土的抗抗剪強度提高了，，這是加筋土的基基本思路。加筋提高土的抗剪剪強度，有兩種等等價的解釋:等效圍壓原理和準準內(nèi)聚力原理。Ds3=2Dcot(45o-f/2)原理：筋材在拉應(yīng)變方向向，提供拉力，對對土體產(chǎn)生壓力，，從而提高土的抗抗剪強度加筋土中的土加筋土31c素土3上述分析說明，加加筋土體的強度有有了增加，應(yīng)有一一條新的抗剪強度度線來反映這種關(guān)關(guān)系。這已被試驗驗所證實，如圖5—6所示，圖中加筋砂砂與未加筋砂的強強度曲線幾乎完全全平行，說明9值在加筋前后基本本不變，加筋砂的的力學(xué)性能的改善善是由于新的復(fù)合合土體(即加筋砂)具有“粘聚力”的的緣故，“粘聚力力”不是砂土固有有的，而是加筋的的結(jié)果，所以稱為為“準粘聚力”。。加筋體材料與結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計加筋土的發(fā)展歷史史建于2000多年前的中國長城城，在許多地方用柳枝作粘土和礫礫石的“加筋材””。一、土工格柵原理理將高分子聚合物擠出，經(jīng)強烈拉伸，形成高強度抗拉拉力的均勻條帶，，將條帶縱橫編織織和夾合，以高頻超聲波焊接成網(wǎng)狀，埋于土體體，亦即給土體加加筋，從而形成為為復(fù)合土，改變土土體的力學(xué)性能，，有效克服地基不均勻沉沉降、土體深層滑動、側(cè)向位移、坍塌、保持土體的穩(wěn)定性性。二、土工格柵種類類的比較和選擇a.拉伸土工格柵b.玻纖類土工格柵c.其它a、單向拉伸聚丙烯烯土工格柵特點：1、抗拉強度高2、耐蠕變性能好3、與砂石的磨擦系系數(shù)大4、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定用途：土木工程加固、加加筋增強，用于隔隔離不同的材料。。工程應(yīng)用：主要應(yīng)用于軟土地地基堤壩、擋土墻墻和橋臺，滑坡修修補、高速公路路路基（路面）、港港口、碼頭機場等等軟基加筋工程。。b、玻璃纖維土工格格柵特點：該產(chǎn)品具有有縱橫向抗拉強度高高、延伸率低、耐耐高溫、抗堿性能優(yōu)等特性。工程應(yīng)用：應(yīng)用于于瀝青路面、瀝青混混凝土路面、水泥路面。施工工方便、造價低，，可以防止道路反反射裂紋的產(chǎn)生，，延長道路使用壽壽命。亦可作為山山坡、水庫、港灣灣碼頭、水渠、江江堤的護坡、護底底的增強基材，是是土木工程的理想想材料。a、軟土地基加固土工格柵具有較強強的抗拉強度及較較好的延性，它和和砂墊層共同作用用時能將應(yīng)力均勻地擴散到到較大的面積上．防止滑動圓弧通過過路堤和地基土網(wǎng)孔與上下層土體體的咬合作用，形形成一個較高強度度的抗剪切層，從從而增加土體的抗剪強強度，b、路堤邊坡加筋路堤如果將邊坡做做陡，不僅能減少填土方量，還還可節(jié)約用地，是一舉兩得的好好事。如果地基的的承載力較高，堤堤壩不致因坡度過過陡而破壞，這時時采用土工織物加加筋陡坡即可達到到此目的。c、加筋土擋墻它可以代替混凝土土重力式擋墻。其其最大優(yōu)點是對地基的要求比重重力式擋墻要低，，抗震性較好。b、土工格柵三維植植被土工網(wǎng)作岸坡坡防護植被網(wǎng)是一種類似似于絲瓜瓤狀的植植草土工網(wǎng)墊，以以加入土工格柵制制成。植被護坡設(shè)計主要要包括：判別采用植被的必必要性；確定鋪設(shè)范圍；草種選擇加筋擋土墻加筋土擋土墻由填填料、在填料中布布置的拉筋以及墻墻面板三部分組成，，其基本結(jié)構(gòu)如圖圖5—1所示。加筋土擋墻的結(jié)構(gòu)構(gòu)由面板，拉筋和填填土三部分組成

鍍鋅鋼條AAB砌塊砌塊組合式面板L形預(yù)制面板裝配式面板土工格柵面板面板土工格柵加筋擋土土墻土工格柵加筋建成成5～6.5m高的加筋擋土墻加筋土擋土墻加筋土擋墻Hqr

qsVWqsKaHKaLrsxvP1Pq加筋土式擋土墻特點及適用范圍由面板，拉筋和填填土三部分組成，，借助于拉筋和填填土間的摩擦作用用，把土的側(cè)壓力力傳給拉筋，從而而穩(wěn)定土體。既是是柔性結(jié)構(gòu)，可承承受地基較大的變變形；可承受荷載的沖擊擊、振動作用。施工簡便，外形美美觀、占地面積少少，而且對地基的的適應(yīng)性強。適用于缺乏石料的的地區(qū)和大型填方方工程。加筋土擋墻可用于于增強路基邊坡穩(wěn)定定性；用于城市立交橋臺臺（減小占地面積積）和地基軟弱、、石料缺乏地區(qū)等。墻面系統(tǒng)可以采用用砼面板、石塊、、石籠或以土工格格柵回包后形成的柔性結(jié)構(gòu)。。當土體中加入拉筋筋（如土工格柵等等）經(jīng)夯實后，拉筋與土體的相互互作用（格柵表面面與土的摩擦作用用；格柵孔眼對土土的咬合鎖定作用用）。這些作用是格柵柵具有了抵抗拉拔拔能力，并提高了了軟弱地基的承載載力，阻抗土體破裂面的的形成。目前由于工程征地費用高，可利用的的填土資源越來越少，加上現(xiàn)現(xiàn)有路網(wǎng)改造的迫迫切需要，工程往往往修建在陡峭的的邊坡上，并盡可可能地利用就近的的填料或棄方。采采用加筋的陡坡路路堤，有效地解決決了這些實際問題題。工程實例之二貴州水柏鐵路柏果果站使用土工格柵柵加筋橋臺減小了填土對橋臺臺面板的水平推力力，防止因