加筋土挡土墙在道路工程中的应用

摘要： 法国人亨利・维特（ Henri Vidal） 发明的加筋土经过30年的研究和发展， 现已广泛用于土木工程领域。本文着重介绍了加筋土挡土墙在的挡土原理及在道路工程中的设计要点、经济性等。

关键词：加筋土挡土墙 道路工程 设计

现代加筋土工程起源于法国， 60年代初首先由亨利・维达尔（ Henri Vidai ）提出。1965年法国普拉聂尔斯（Prageres）首次成功地修建了一座公路加筋挡墙。

我国对加筋土技术的研究和应用起步较晚，直到1979年才在云南成功地修建了我国第一座加筋土挡土墙。目前加筋土挡土墙广泛应用于地质条件复杂、周边环境较差、填方高度较大的地区，同时由于其经济性及快速性广泛应用于工程质量要求高、工期紧张、工程投资较紧的工程中。本文着重介绍了加筋土挡土墙在的挡土原理及在道路工程中的设计要点、经济性等。

1、加筋土挡土墙原理

加筋土是在土中加入加筋材料（或称筋带）的一种复合土。在土中加入加筋材料可以提高土体的抗剪强度，增加土体工程的稳定性。加筋土挡土墙是利用加筋土技术修建的一种支挡结构物。

1.1 挡土原理

墙面所承受的水平土压力依靠填料与拉筋的摩擦力来平衡，从而达到内部平衡，外部平衡则利用复合结构形成的土墙抵抗拉筋尾部填料所产生的土压力，最终达到构筑物的内外平衡。

1.2 加筋土加固机理

我国对于加筋土技术的研究始于70年代，从理论研究、模型试验到机理分析，都取得了有益的成果。其基本原理一般可归纳为两

点予以解释：

（1）摩擦加筋原理

填土自重和外力产生的土压力作用于墙面板，通过墙面板的拉筋连接件将此土压力传递给拉筋，而拉筋又被土压住，于是填土与拉筋之间的摩擦力阻止拉筋被拔出。因此，拉筋只要材料有足够的强度，并与土产生足够的摩阻力，则加筋的土体就可保持稳定。

摩擦加筋理论由于概念明确、简单，因此在高模量加筋土中得到较广泛的应用。

（2）准黏聚力原理

在没有加筋的土体中，在竖向应力的作用下，土体产生竖向压缩和侧向膨胀变形。如果在土体中设置水平方向的拉筋，则在同样的竖向应力作用下，其侧向变形大大减小甚至消失。这是由于水平拉筋与土体之间产生摩擦作用，将引起侧向膨胀的拉力传递给拉筋，使土体侧向变形收到约束。将加筋砂圆柱土样和未加筋土样进行常规三轴对比试验，通过应力变化情况可知，加筋砂和未加筋砂的强度曲线几乎完全平行，加筋砂的力学性能的改善是由于新的复合土体的缘故，在砂土中加筋，改善了砂土的性能，使之增大了砂土的抗剪强度，相当于增加了一个黏聚力，且称为准黏聚力。

2、加筋土挡土墙设计要点

2.1 填料

加筋土填料选择一般有以下几个方面的要求：

（1）通常选择有一定级配渗水的砂类土、砾石类土。

（2）采用粘性土和其他土作填料时，必须有相应的防水、压实等工程措施。

（3）填料中不应含有大量的有机物。

（4）泥炭、淤泥、冻结土、盐渍土、垃圾、白垩土、中-强膨胀土及硅藻土，禁止使用。

（5）采用聚丙烯土工带为拉筋时，填料中不宜含有两价以上铜、镁、离子及氧化钙、碳酸钠、硫化物等化学物质。

（6）用于加筋土挡土墙的填料应易于填筑与压实、与拉筋之间有可靠的摩阻力、不应对拉筋有腐蚀性、水稳定性好。

2.2 拉筋

2.2.1 特性：拉筋的作用是承受垂直荷载和水平拉力，并与填料产生摩擦力。因此拉筋材料必须具有以下特性：

（1）抗拉能力强，延伸率小，蠕变小，不易产生脆性破坏；

（2）与填料之间具有足够的摩擦力；

（3）耐腐蚀和耐久性能好；

（4）具有一定的柔性，加工容易，接长及与墙面板连接简单；

（5）使用寿命长，施工简便。

2.2.2一般常用的有钢带、钢筋混凝土带、聚丙烯土工带和土工格栅。

（1）钢带：一般用软钢轧制，分光面带和有肋带两种。

（2）钢筋混凝土带：混凝土标号不应低于C20，主筋为3号钢，直径≥8mm，为防止或减少混凝土被压裂，混凝土内常布设钢丝网；筋带连接多用焊接，也可用螺栓连接，外露钢筋表面采用沥青纤维布处理。

（3）聚丙烯土工带：丙烯土工带具有造价低，抗拉强度好，不易脆断，使用方便，施工简便等优点；其缺点是低模量、高蠕变，其抗拉强度受蠕变控制，使得墙面位移大或墙面平整性差，影响美观。

（4）土工格栅：土工格栅是用聚丙烯、聚氯乙烯等高分子聚合物经热塑或模压而成的二维网格状或具有一定高度的三维立体网格屏栅。土工网格具有良好的技术特性，已经作为拉筋材料推广使用。

2.3墙面板

墙面板的作用是防止拉筋间填土从侧向挤出，并保证拉筋、填料、墙面板构成有一定形状的整体。墙面板设计不仅要有一定的强度以保证拉筋端部土体的稳定；而且要求具有足够的刚度，以抵抗预期的冲击和震动作用；又应有做够的柔性，以适应加筋体在荷载作用下产生的容许沉降索带来的变形。

目前常用混凝土或钢筋混凝土面板及金属面板。砼面板类型有十字形、槽形、L形、矩形和弧形等。金属面板类型有常用钢板、镀锌钢板、不锈钢。在地基情况变化处及墙高变化处，通常每隔10～20m设置沉降缝，缝宽2～3cm，缝内宜用沥青麻布或沥青木板填塞，缝的两端常设置对称的半块墙面板。

2.4基础

加筋土挡土墙基础，应视地形、地质条件，埋设足够的深度，以保证挡土墙的稳定性。目前采用混凝土浇注或浆砌片石砌筑较多，一般为矩形，高为0.25～0.4m，宽0.3～0.5m。顶面可作一凹槽，以利于安装底层面板。土质地基基础埋深不小于0.5m，还应考虑冻结深度，冲刷深度等。对于软弱地基，除作必要处理外，尚应考虑加大基础尺寸。加筋挡土墙高度大于12m时，墙高的中部宜设宽度不小于2.0m的错台。错台顶部应设不小于20%的排水横坡，并用混凝土板防护；当采用细粒填料时，上级墙的面板基础下应设置宽不小于1.0m，高不小于0.5m的砂砾或灰垫层。

3、加筋土挡土墙的经济性分析

加筋土挡墙与传统重力式挡墙等相比尤其强大的优越性及可行性，具有广泛的应用性。

（1）施工难易

传统挡墙需先进行桩基础施工，对于路基边坡横坡较陡，施工作业场地狭小，施工难度相对较大。

（2）施工工期

加筋土挡土墙面板可采用预制模块，相比传统挡墙施工工期可缩短一半以上。

（3）工程投资

加筋土挡墙面板采用预制面板，拉筋多采用土工格栅，较传统挡墙投资节省最大可达70%。

（4）环境保护

加筋土挡墙面板可根据工程环境选择适应的风格，同时也可以配以绿色攀爬植物或植草，避免了构造物生硬且不环保的硬伤。

4、结语

通过对以上内容的论述，我们对加筋土挡土墙的型式、构造、特点和工作原理有所了解和掌握，从而能够准确的布置和使用加筋土挡土墙。 用土工格栅作加筋材料修筑的加筋土挡墙能够满足工程的各项要求，同时具有施工工艺简单、工期短、节约用地、环保美观及造价低等诸多优点，可在高速公路、城市道路、铁路、建筑等多个行业建设中推广，发展应用前景极其广阔。

【参考文献】

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[2]陈光花.公路高大加筋挡墙设计方案的研究[J].黑龙江科技信息，2011（06）.

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