加筋土挡墙技术在边坡支护中的应用

　　摘要：自1965年法国工程师Vidal提出现代加筋土概念后，加筋土技术以其显著的技术经济效益，已广泛应用于公路、铁路路基、边坡、挡土墙工程等。本文以某工程项目为例，来分析加筋土挡墙技术在边坡支护中的应用，加筋土挡墙是由墙面板、拉筋、填土、地基以及其它附属结构组成的，是一个各组成部分相互影响相互作用的综合受力体，通过它们之间的协调作用，发挥各自材料的优势，改善了挡土结构的性能。具有一定的参考价值。
　　关键词：加筋土；挡墙技术；边坡支护；应用
　　1. 前言
　　加筋土是一种在土中加入加筋材料而形成的复合土。在土中加入加筋材料可以提高土体的强度、增强土体的稳定性。因此，凡在土中加入加筋材料而使整个土工系统的力学性能得到改善和提高的土工加固方法均称为土工加筋技术，加筋土技术从广义上讲是一门土工增强技术，或称土工补强技术。土工增强技术常见的有加筋土、纤维土、复合土、改性土等。加筋土技术应用于工程结构中形成加筋土结构，加筋土结构在工程中应用较多的是加筋土挡墙、加筋土边坡、加筋土地基以及加筋路面等。目前，加筋土挡墙技术在边坡支护中广泛应用。
　　
　　2.工程简介
　　某开发区中石油边坡地处大连新港港区的人工湖附近，位于国储油库与中联油保税油库交界线上，是由国储油库地场地填方而形成的人工填土边坡。边坡全长293.9m，自西向东。前140.5m边坡高约15m，后153.4m边坡沿1：10.2的坡降，坡高降为0m。边坡主体由新填的碎石土组成，尚未经历足够长时间的固结，强度低，不能满足安全和稳定性需要。为此，需对此边坡进行治理。由于该边坡距离保税油库较近，放坡困难,只得采用大型加筋土挡墙处理。挡土墙上则作为油库油罐车和消防车的通道。
　　
　　3.边坡支护设计方案
　　3.1加固设计原则
　　（1）边坡设计首先要保证边坡的稳定性。
　　（2）加固设计方案应方便施工，同时为工程运行、管理、维修提供便利。
　　（3）全过程贯彻动态设计原则，加强安全监测和施工工程地质调查工作。
　　以便及时调整和优化设计。
　　（4）兼顾环境美化的要求。
　　3.2加筋土挡墙设计方案
　　本边坡在保税油库北侧，位于剥蚀残丘上，安全等级为一级。根据工程的现场规划条件及工程的复杂性，通过对几种方案比经济性、稳定性等多方面进行比较后，边坡采用加筋土挡墙支护方案。根据勘查资料，由于剥蚀残丘上基岩埋深比较浅，因此建议把土挖到基岩，直接把面板的基础建到基岩上，基底标高7m。对于边坡支护的第一段，长度约为140.5m，由于边坡较高，在加筋土挡墙中部加一道联系梁，顶部则加7%的水泥稳定土，挡墙上部10米拉筋长度为11米，下部5米拉筋长8米。对于支护的第二段，长度约为102m，挡墙高度随坡度的变化而变化，拉筋采用单一长度，为8米。对于第三段，由于加筋土挡墙的高度小于5m，取消加筋土挡墙中部的联系梁和顶部的水泥稳定土，拉筋长度采用6米长的单一筋长。
　　（1）填料
　　填料是加筋土挡墙的主体材料,填料与加筋材料组成加筋体的主要结构。因此，填料的选择极为关键，从工程实践来看，不但要保证工程质量、结构安全，而且还应因地制宜，尽量就地取材，降低工程成本。本工程地处新港港区人工堆填边坡附近，边坡主体材料是由碎石土堆填而成，资源丰富，渗水性能好、成本费用低，是很好的加筋填料。
　　（2）加筋材料
　　加筋材料选用采用CAT30020B钢塑复合材料拉筋带。规格为30*2.0(mm)，极限抗拉强度为150MP。它具有柔性和刚性两大类拉筋材料的优点：强度高、变形小、低蠕变、抗腐蚀、寿命长、造价省、施工铺设方便、筋带互不重叠、不弹性卷曲、易于大面积机械作业。
　　（3）似摩擦系数的选用
　　加筋体工作时，如果填土与筋带间产生的摩擦力而不发生相对滑动、位移，则填土与筋带通过摩擦连接在一起共同工作，土中应力传递给拉筋，筋带产生的拉应力又抵抗了土体的水平位移，从而改善了土体的力学性能。因此，筋土之间的摩擦作用，是加筋土体能否保持稳定的一个重要因素。根据工程实际情况、施工条件，选择钢塑复合材料拉筋，对于碎石土组，通过试验分析研究，并按有关规范规定，该加筋土挡墙工程设计似摩擦系数取0.4。
　　4.加筋土挡墙结构设计
　　由于边坡沿纵向高度变化很大，本工程取最大坡高处进行设计。由于加筋体底部为强风化板岩，承载力比较高，所以在此处断面型式选用倒梯形断面。
　　（1）设计计算内容
　　加筋土结构的设计计算一般包括荷载计算和组合，外部稳定计算，内部稳定计算以及局部稳定和构件强度计算等。对于荷载计算和组合，根据《规程》规定，直立式加筋土挡墙荷载计算同一般重力式挡墙，主要有墙后土体压力、加筋体自重力、加筋体上覆填土土以及汽车的动荷载。内部稳定计算进一般只取持久组合，外部稳定计算时分别取持久组合、短暂组合、偶然组合。在本例中，根据工程使用条件，外部稳定分析以持久组合控制，即考虑墙后土体土压力、加筋体自重、加筋土上覆填土自重。内部稳定分析则考虑了汽车动荷载的影响。
　　（2）其它结构设计和计算
　　①基础
　　加筋土挡墙面板坐落在条形砼基础上，条形基础的作用是便于安砌墙面板，起支托定位的作用。在条形砼基础下又加一片石砼底座，以防止由于基础的不均匀沉降而引起面板的过大变形。
　　②面板
　　面板的主要作用是装饰整洁墙面、约束土体、传递下滑土体的推力，与加筋材料、填料共同形成加筋体。面板的选择原则是与环境协调、造型优美、便于施工造价经济。本工程中，面板采用钢筋混凝土面板，混凝土标号不低于C20。为了施工安装方便，同时也为增强墙面的整体性，在面板中预留插孔，用钢筋作连接插销。面板安装就位后用钢筋插入插销孔，再灌入水泥浆或水泥砂浆。
　　③排水设施
　　加筋土挡墙需要做好排水设施。在基础上，可结合地基处理或基槽回填做片石盲沟，在条形基础上设排水孔，孔径不小于10cm,间距3~5m。
　　
　　5施工技术要求
　　（1）由测量人员根据设计,实地放线,确定加筋土挡墙基础的位置。
　　（2）开挖基坑，排除地下水，并且做好防水工作。对于挖深超过标高7m处，要分层回填碎石垫层，充分压实平整，直到达到７m标高，并保证足够宽度，监理工程师认可后方可进行下道工序。
　　（3）碾压每层厚度不得大于25cm，且不得使用羊角碾。
　　（4）填土粗料中不得含有尖锐的棱角，最大粒径不宜超过20cm。
　　（5）混凝土基础每15m设置伸缩缝或沉降缝，表面应平整，便于第一层面板的支立，待养生满足要求后，拆除模板。
　　（6）安装墙面板，安装时要注意板面稍向内倾斜，水平位移为1.5cm，用水平尺控制。
　　（7）面板后设置50cm厚粒径为0.5~4cm砾碎石反滤层。
　　（8）筋带穿过面板预留孔拉紧后，预留孔用水泥砂浆填充。
　　（9）布置拉带：先在拉带设计长度处用铁钎固定一排钢筋，在接头和钢筋之间布置拉带，达到设计根数后用打包机拉紧。最后铅封，剪断剩余拉带。
　　（10）筋带：用土将拉带末端盖住，小型压路机压实，除去固定铁钎和钢筋。
　　（11）填土压实：填土应由边向内降低3—5cm，预防填土下沉使拉带松弛。
　　（12）摊铺填料到面板预留孔，由压路机压实，在摊铺筋带前如拉筋带表面不能密贴，则用砂子摊平，保证筋带与填料表面密贴。
　　（13）面板安装要在下一层面板填料完成以后，才能进行。面板安装要挂线施工，保证墙面竖直，安装注意防止边角碰坏，禁止发生损坏的面板上墙。为防止相邻面板错位采用斜撑固定。控制相邻面板水平误差不大于10mm，轴线偏差每20m不大于10mm。
　　（14）填料在碾压前要进行压实试验，填料时随时检查其含水量，保证其压实度达到要求。卸料作业要距面板1.5m～2.0m，填料时距面板1.0m以内先不予回填，只填筑1.0m范围以外的填料并将其压实，再铺筑筋带前，再回填预留部分，由于人工压实。填料摊铺要求厚度一致，表面平整，筋带上填料必须大于20cm，防止压实机具损坏筋带，更不允许在未铺料的筋带上行驶。压实采用轻型压实机具，且距离面板不小于1.0m，压实先由两边开始，方向垂直于筋带向中心逐渐靠拢，禁止急剧改变方向和急刹车。
　　
　　6.结束语
　　本文通过对新港港区工程地质概况的详细了解，结合工程背景，提出了边坡支护的最终方案——加筋土挡墙支护方案。结果表明，稳定性分析合乎规范要求，说明所提出的设计方案是合理的。
　　
　　
　　参考文献：
　　[11VidalH.ThePrincipleofreinforcedearth[R].WashingtonD.C:HighwResRecord,2009.
　　[2]何光春，加筋土工程设计与施工.北京:人民交通出版社，2009
　　[3]陈忠达，边坡支护设计.北京:人民交通出版社，2008