加筋土挡土墙设计与施工技术..doc

加筋土挡土墙设计与施工技术 (一) 概述 一、结构与挡土原理 加筋土挡土墙是由基础、墙面板、帽石、拉筋和填料等几部组成，如图1一1所示。其挡土原理是依靠填料与拉筋之间的摩擦力来平衡墙面所承受的水平土压力(即加筋土挡土墙的内部稳定)，并以基础、墙面板、帽石、拉筋和填料等组成复合结构而形成土墙以抵抗拉筋尾部填料所产生的土压力(即加筋土挡土墙外部稳定)，从而保证了挡土墙的稳定。 加筋土挡土墙的优点是对地基承载力要求低，属于轻型支挡结构，适合在软弱地基上建造，施土简便，施土速度快，污土量少，节省投资，少占地，外形也美观。 图1一1 加筋上挡上墙结构图 加筋土挡土墙一般应用于支挡填土土程，由于加筋土挡土墙所具有的特点，在公路、铁路、煤矿土程中得到较多的应用。但是对于8度以上地区和具有强烈腐蚀环境中示宜使用，对于浸水条件下应慎重应用。 二、加筋加固机理 1) 加筋土基本原理 砂性土在自重或外力作用下易产生严重的变形或倒塌，若在土中沿应变方向埋置具有挠性的筋带材料形成加筋土，则土与筋带材料产生摩擦，使加筋土犹如具有了某种程度的粘着性，从而改良了土的力学特性。当前解释和分析加筋土的强度主要有两种观点，一种把加筋土视为组合材料，即认为加筋土是复合体结构(亦称锚定式结构)，用摩擦原理来解释与分析;另一种把加筋土视为均质的各向异性材料，即认为加筋土是复合材料结构，用莫尔一库仑理论来解释与分析，称为准粘聚力原理。下面由此介绍加筋土的加固机理。 2) 摩擦原理解释 在加筋土结构中，填土自重和荷载等其他外力产生的侧压力作用于面板，通过面板上的筋带连结件将此侧压力传递给筋带，企图将筋带从土中拉出。而筋带材料又被土压住，于是填土与筋带之间的摩擦力阻止筋带被拔出。因此，只要筋带材料具有足够的强度，并与土产生足够的摩阻力，则加筋的土体就可保持稳定。 怎样才能使土与筋带互相产生摩擦力而示滑移呢?图1一2表示两个与筋带相接触的土颗粒，在摩擦力和垂直于筋带平面的法向压力作用下，其合力与筋带的法向平面成α角。显然，当α比土颗粒与筋带之间的摩擦角δ小或tanα比颗粒与筋带间的摩擦系数f小时，土颗粒与筋带之间示滑移。这时，颗粒与筋带之间好象直接相连接似的在进行着作用，如图1-3所示。 图1一2 土颗粒和筋带间的摩擦 图1一3 土颗粒和筋带的连接状态 由于筋带是按一定的间距顺水平方向排列的，所以筋带中的拉力是由其接触的土颗粒传递给没有直接接触的土颗粒。这种力的传递结构目前还在进行研究和探索中，一般可近似地考虑为土拱的作用(如图1-4所示)。这样，筋带之间的土层相当于在两条筋带间填满袋状的土(如图1一5所示)。此时一袋中颗粒的受力可以认为与直接同筋带接触的颗粒受力一样。 因此，在满足上述只产生摩擦力而示产生滑移的条件下，筋带改良和提高了砂的力学特性，成为能够支承外力和自重的结构体。 图1-4 图1-5 (二) 加筋土挡土墙构造 加筋土挡土墙主要是由竖立的墙面板、其后的填料及埋在经辗压密实填料内的具有一定抗拉张度的并与面板相连接的拉筋所组成，如图1-1所示。 一、墙面板 墙面板的主要作用是防止拉筋间填土从侧向挤出，并保证拉筋、填料、墙面板构成一个具有一定形状的整体。面板应具有足够的张度，保证拉筋端部土体的稳定。目前采用的面板有金属面板、混凝土面板和钢筋混凝土面板。 金属面板常用钢板、镀锌钢板、示锈钢板等。通常外形多做成半圆形、半椭圆形，用钢板制作的拉筋焊在其翼缘上。因国内钢材较贵，很少应用金属面板，一般都采用混凝土或钢筋混凝土面板。其形状可用于字形、六角形、矩形、槽形、L形等，具体尺寸可参见表1一1。板边一般应有楔口和小孔，安装时一使楔口相互衔接，并用短钢筋插入小孔，将每块墙面板从上、下、左、右串成整体墙面。墙面板应预留泄水孔。当墙面板后填筑细粒土时，应设置反滤层。 表1一1 二、拉筋 拉筋对于加筋土挡土墙至关重要，应具备有较高抗拉强度，有韧性，变形小，有较好的柔性，与填土间有较大摩阻力，抗腐蚀，便于制作，价格低廉。拉筋从材质上可以分为金属、钢筋混凝土、CAT钢塑复合材料、竹片、聚丙烯土土带、土土格栅等。 我国目前有两种拉筋形式:整板式拉筋和串联式拉筋。何个串联块可做成矩形、楔形钢筋混凝土块。它表粗糙，与填料间有较大的摩阻力，加之筋带较宽，故拉筋长度可以缩短，而日造价也低。目前国内加筋土挡墙拉筋一般都根据具体情况选用钢筋混凝土拉筋、复合材料土土带或土土格栅。 三、拉筋与面板的连接 面板与拉筋之间除了有必需的坚固可靠连接，还应有与拉筋相同的耐腐蚀性能。钢筋混凝土拉筋与墙面板之间，串联式钢筋混凝土拉筋节与节之间的连接，一般应采用焊接。金属薄板拉筋与墙面板之间的连接一般采用在圆孔内插入螺栓连接。对于聚丙烯拉筋与面板的