加筋土挡墙的改革设想.pdf

2 0 0 3年 6月 第 3 2卷第 3期 有色矿 山 No n f e r r ou s M i n e s J u n ． ， 2 0 0 3 VO 1 ． 3 2 NO． 3 加筋土挡墙的改革设想 谢文 东 德兴铜 矿， 江 西 德兴 3 3 4 2 2 4 [ 关键 词 ]加筋土 挡墙 ； 抗侧 应力环 ； 改革 设想 [ 摘要 ] 提 出一 种可用于 加筋土挡 墙的新 型加筋 材料 抗侧应 力环 ， 其作 用机理是 将墙后填 料 中产 生的侧 向压 力转为 由抗侧 应力环承 担 。该 加筋体 的优越性 主要有 加 筋体受力 明确且 易于 测试 、 对 墙体 填料 适应性 强 、 加 筋材料易于防腐、 施工简便以及投资较省。此外， 抗侧应力环还可用于建造大型仓储构筑物以及建造垃圾填埋场等。 [ 中图分类号]TU4 1 3 ． 6 2 [ 文献标识码]B [ 文章编号 ]1 0 0 2 8 9 5 1 2 0 0 3 0 3 0 0 4 6 0 3 Co ns i de r a t i o n f or m o di f y i ng r e i nf o r c e d r e t a i ni ng wa l l XI E W e n do ng De x i n g C o p p e r Mi n e ，De x i n g 3 3 4 2 2 4 ，C h i n a Ke y wo r d sr e i n f o r c e d r e t a i ni n g wa l l ；l a t e r a l s t r e s s r e s i s t i n g ho op；c o ns i d e r a t i o n f o r mo di f i c a t i o n Ab s t r a c t Thi s p a p e r d e s c r i b e s a ne w t y p e r e i nf o r c i ng ma t e r i a l -- l a t e r a l s t r e s s r e s i s t i n g hoo p，wh i c h c a n b e u s e d f o r r e i n f o r c e d r e t a i ni n g wa l 1 ．Th e me c ha ni s m o f a c t i o n i s t h a t t h e l a t e r a l p r e s s u r e g e ne r a t e d b y t he f i l l i ng ma t e r i a l be hi nd wa l l c a n b e b o r ne by a l a t e r a l s t r e s s r e s i s t i ng hoo p i n s t e a d．Th i s r e i nf o r c e d hoo p ha s a l o t o f a d va n t a ge s ，s uc h a s c l e a r s t r e s s be a r i n g a n d e a s y t e s t i ng o f t h e s t r e s s ，g oo d a da pt a bi l i t y t O f i l l i ng m a t e r i a l o f wa l l i n g， goo d a nt i c o r r o s i o n p r o pe r t y， e a s y f or l a yi ng a nd l ow c o s t ． I n a d di t i o n， i t c a n be u s e d f o r c o n s t r uc t i ng l a r ge wa r e ho u s i ng s t r uc t u r e a n d r e f u s e l a nd f i l l pl a n t ．e t c． ． 1 概述 现有加筋土挡墙 由墙 面板、 筋带 和填料三部分 组成， 它 由法国工程师亨利 维达尔 He n r i Vi d a 1 在 1 9 6 3年发明。加筋土 挡墙不 同于 一般圬 工挡土 墙 的主要特征在于 通过 在填料 中分 层设置条形 筋带 使得原本作为挡墙 外荷载的墙后填料转变为挡土墙 的一部分。正是 由于这种 创造性， 它的造价较 一般 圬工挡墙低， 而且适 用于建造高 档墙， 据 有关资料 ， 我国陕西省境内某一特高型加筋土挡墙的挡土高度 已达 8 4 m。 采用抗侧应力环是尝试 对现有加筋土挡墙进行 改革 在填料中的抗侧应力 环作为 主要 受力筋体来 替代常规 的条形筋 带。抗 侧应力 环 由两个 或两个 以上 钢筋 圆环 和若干立 筋组 成 图 1 。条 形筋带 [ 收稿 日期]2 0 0 3 ． 0 3 1 0 [ 作者 简介 ]谢文 东 1 9 6 4一 ， 男 ， 江 西吉 安 人， 工 程 师 ， 从事矿 山工程技 术管 理工作 。 也并非完全取消， 而是在长度上要短的多， 它的作用 主要在于固定挡墙 面板。图 2 、 图 3为一个 1 0 m高 加筋土挡墙示例 。 抗 侧应力 环展开方案 一 抗侧应力 环平面 图 1 抗侧应力环组成示意图 2 抗侧应 力 环作用 机理 抗侧应力环的作用机理是 充分利用钢筋受拉强 度高 的特性， 使 圆环 内填料 产生 的侧 向压力转 由抗 侧应力环承担 圆环 内的填 料在垂 直荷载作用 下受 到挤压并产生侧 向膨 胀， 而 抗侧应 力环约束 了这 种 侧向变形， 使侧向压力全部 转化为 由钢筋 圆环来承 担。抗侧应力环 阻断了环 内侧 压力 向环外 的传递。 一 一 ； 。虱1耵 蔷 一 ‘ 维普资讯 第 3期 谢文东 加筋土挡墙 的改革设想 4 7 使环 内填料 形 成 一个 如 同“ 饼 ” 状 加筋 体， 若 干 层 “ 饼 ” 状加筋体叠加后组成 加筋挡墙实体 图 2 。加 筋土挡墙的外部稳定可采用库仑或 朗金理论计算。 抗侧应 力环 在垂 直均布 荷载 作用下 的受 力状 态， 与人们在土工实验室中所做的三轴试验相类似 。 测试环筋所承受的侧 向压力大 小， 只需在抗侧 应力 环上粘贴 电阻应 变片， 当填料 高度 不断上 升时实测 钢筋的拉伸变形 并计算 出拉应力， 以此判断配 筋是 否合理 ， 积累相 当的实测数据可供理论分析和研 究， 为设计提供依据。 l l I 1 l J l l j J l J l j 图 2 加筋 挡墙实体 合理确定抗侧应力环竖向层 间距也是需要探讨 环沟后沿沟两侧夯 压密实。 的， 层 间距较大 ， 可节约钢筋， 方便施工 ， 但也容易使 层间填料被挤出， 导致加筋体 失稳。层 间距 的确 定 与填料的种类及外荷载有关 ， 须经实验加以论证 。 3 施工流 程 3 ． 1 制作抗侧应力环 图 1中的“ 抗侧应 力环展开方 案一、 二” 为 二种 制作方案， 可 任选 一种。现 以方 案二为例说 明制 作 过 程 。 1 根据 圆环设计半径进行断料和焊接， 立筋备 料。立筋材料可采用钢筋、 竹 片、 木条或预制钢筋混 凝土短柱等。 2 钢筋环 、 立筋刷沥青或外裹沥青麻布 防腐 。 3 绑扎立筋， 立筋必须位于圆环内侧 。 4 在上 、 下两钢筋环 间编织土工带。 3 ． 2 开挖环沟 该法适用于抗侧应力环制作方案一。当分层填 土碾压至某一高程面后 ， 平整作业面， 然后确定圆心 并按抗侧应力环半径精确划圆。人工或机械开挖环 沟， 沟深略大于抗侧应力环高， 宽度 约 0 ． 6 m 图 3 ， 放置抗侧应力环后 ， 在环两侧分 层 回填半 刚性 稳定 土逐 层夯 实 至 作业 面。半 刚 性 稳 定土 如 环 内“ 衬 垫” ， 形成一道 环形屏障， 阻止环 内填土侧 向位移。 3 ． 3冲切环沟 该法适用于抗侧应力环制作方案二。平整作业 面和划圆放样 同上。冲切钢铲 形状类似挖土铁锹。 但没有弯曲状 沿圆弧逐段 冲切环 沟， 环沟深度与抗 侧应力环同高， 沟宽 以能放 下抗侧应 力环为度 。冲 切动能可 由人工捶击或机械冲压。抗侧应力环置入 A 图 3开挖环 沟法 3． 4安装墙面板 为墙 面稳定和 施工安 全， 压路机 不能靠墙 面板 过近作业。因此 。 在距墙面板 1 ～1 ． 5 m 范围可暂 不 回填土方， 这样， 如上所述 的将抗侧应力环置入环沟 其实并非全部 ， 靠墙面板部分 的抗侧 应力环仍暴 露 在外 图 4 ， 这一部分环筋的埋入应与墙面板安装 、 安装筋带以及填土夯实同步进行 。 靠墙面板部分填料可 全部采用半刚性稳定土 ， 或至少在环内部分采用半刚性 稳定土。墙后填料压 实采用人工或小型夯机分层夯实。首先填土至设筋 带高程， 而后敷设筋带， 筋带尾部可系锚 固块以增强 安装墙面板前 安装墙面板后 图 4 墙面板安装 维普资讯 有色 矿 山 2 0 0 3年 第 3 2卷 其抗拔性 图 4 ， 最后填平至与辗 压层面 同高。 3 ． 5 墙体排水 墙体排水竖 井应避 开抗侧 应力 环设置 图 5 ， 竖井施工方法有两 种 ① 叠筑竖井。与分 层碾压填 土同步 ， 采用编织袋 或土工 布 装碎石 随分层填土 上 升叠筑竖井。②条形带筑竖井。采用长条形编织 带 或土工布 ， 分批适量灌入碎石 ， 灌入量基本与分 层碾压层厚相当， 随填土上 升， 最终形成碎石竖井。 编织带 或土工布 用 于过滤土体 中渗流 水， 避 免土颗粒堵塞碎石排水通道。 i 面板 筋带 Ll i 囝 5 墙 体排水 竖井 施工方 法 4 优越 性 采用抗侧应力环建造 的加筋土挡墙 的优越性 主 要表现在 5个方面。 1 受力机理 明确， 可靠度高。现有加筋土挡墙 需要对 筋带与填料颗粒 间的互相作用机理进行微观 分析和测试。然后 由于 筋带材料 的多样性 、 填料的 复杂性 和测试手段 的局限性 ， 要 准确地对 各种不 同 条件下 的加筋体下定 义是 比较 困难 的， 如似 摩阻系 数的取值 ， 从模型试验 时得到 的值 有时与现 场实测 的值差异很大。 目前 的理 论分析方法 又种类繁 多， 各有优 点， 难 以最后定论 。 而抗侧应力环加筋土挡墙则可避免一些繁琐且 复杂 的微观分析， 只须对“ 圆饼状 ” 加筋体进行 宏观 观察 在某一抗侧应力环上粘贴 电阻应变片， 可以得 知该抗侧应力环内的填料在垂直荷载作用下产生多 大侧 向压力， 在每一层抗侧应 力环上均粘 贴 电阻应 变片， 则可准 确地 绘制 墙体 完整 的侧 压 力作 用 图。 可见建立在作用机理 明确且实测数据可靠基础 上的 工程设 计具有较高 的可 靠度， 也使最大 限度地利用 材料特性和降低工程造价成为可能。 2 对填料适 应性好 。现 有加筋土 稳定取决于 筋带与填料颗粒 间的摩 阻力， 因此对填 料的物理性 质及颗粒大小 比较讲 究， 粘性 土因具 有蠕变性 质不 是理想填料 ， 一 般希望采 用砂性土 。而抗 侧应力 环 只是把环 内填料 围合成 一整体 以阻止侧 向力外 扩， 不管是粘性土还是砂性土。 3 加筋材料 易于 防腐 。任何 防腐材料 涂抹或 喷洒在筋带上都 会影 响筋 带与填料 间的摩阻力 ， 所 以在现有加筋土 挡墙 中一般 不予采 用， 然而 没有 防 腐材料保护的筋带影响其 耐久性 ， 给挡土墙 的长久 稳定留下安全隐患。 但采 用抗侧应力环作 加筋材料却无此顾忌 。 几 乎任何 防腐材料都可 以使用。 4 施工方便。现有 加筋土挡墙 所设置 的条 形 筋带层间距较 小且 筋带铺设工 艺要求高 ， 难 免给填 土和碾压带来 不便。而抗侧应 力环 的层间距较大， 若再配以机械开挖环沟， 则更有利于施工。 5 造价低。侧应力 环可 以充分 发挥材料本 身 所具有的特性 ， 因而造价 较低， 据 笔者估算 ， 采 用抗 侧应力环建造加筋土挡墙较现有加筋土挡墙造价要 低 1 0 ％～2 0 ％。 5 其它 用途 抗侧应力环不仅可 用于加筋土挡墙， 而且适用 于一般圬工挡墙。在圬工挡墙墙后设置若干抗侧应 力环可大 幅度减小主动土压 力 或静止土 压力 值 ， 从而减少挡墙圬 工体积， 但这样 也模糊 了圬 工挡墙 与加筋土挡墙之间的区别。 将抗侧应 力环置于软土地基 中， 可 以加固软土 地基 ， 提高地基承 载力。将抗侧应 力环置于高 路堤 中可以防止边坡下滑， 增强其稳定性 。 连续 向上叠加抗侧应力环可以构造大型仓储构 筑物的围仓体， 它可 以用来贮存各 种散装集料 。 如 煤炭 、 矿砂 、 粮食等， 特别可用于建造垃圾填埋场。 [ 参考文献 ] [ 1 ] 交通 部 ． 公路加 筋土工 程设计 规范 J T J 0 1 5 9 1 [ S ] ． 北 京 交通 出版社 。 1 9 9 1 ． [ 2 ] 石名磊． 加筋挡墙土压力及似摩阻系数的探讨 [ J ] ． 华 东公路， 1 9 9 3 ， 4 ． [ 3 ] 庄 维 健 ． 平 原 建 造 垃圾 填埋 场 新 构 想 [ J ] ． 环 境 工 程， 1 9 9 8 ， 6 ． [ 4 ] 铁 道 部 第 四勘 测 设 计 院 科研 所 ． 加 筋 土 挡 墙 [ M] ． 北 京 人民交通 出版社 。 1 9 8 5 ． 5 ． 维普资讯