摘要：土工格柵加筋土擋土墻在水利、交通及城建等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。本文結(jié)合京包高速公路工程的設(shè)計(jì)實(shí)踐，介紹了加筋土擋土墻的工作機(jī)理，闡述土工格柵的質(zhì)控強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度以及在應(yīng)用過程中強(qiáng)度的折減等的試驗(yàn)方法，通過這些方法最后確定Tensar土工格柵的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。
　　關(guān)鍵詞：Tensar格柵，加筋土擋土墻，蠕變強(qiáng)度
　　加筋土擋土墻作為一種新型的支擋建筑物與一般圬工擋土墻相比具有造價(jià)低、構(gòu)件制作簡便、施工易行以及對地基具有較好的適應(yīng)能力等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用在國內(nèi)外許多工程上。
　　1、工程概況
　　京包高速公路K26+550~K26+968段路基通過苗圃，兩側(cè)為居民住宅集區(qū)，地基為一般粘性土。為避免拆遷，降低造價(jià)，設(shè)計(jì)中采用了加筋土路肩擋土墻。
　　2、加筋土擋土墻加固機(jī)理
　　加筋土擋土墻一般由基礎(chǔ)、面板、拉筋帶（或土工格柵）、土體填料組成，其加筋土是由多層水平加筋材料與填料鋪設(shè)而成的一種復(fù)合材料，在共同受力、協(xié)調(diào)變形中，由于拉筋帶的作用對土體產(chǎn)生附加側(cè)向約束，使土的抗剪強(qiáng)度得以提高，并使加筋土的承載力比無筋土高得多。加筋土擋土墻墻面板的作用是防止土在拉筋間松動(dòng)，承受剩余側(cè)壓力、保持墻的設(shè)計(jì)形狀及外觀。
　　加筋土中拉筋的功能是通過拉筋抗拉強(qiáng)度及拉筋與填土間接觸面的摩擦阻力來限制土體的應(yīng)變，由于網(wǎng)格與土間的摩擦咬合作用，土中的垂直應(yīng)力和水平應(yīng)力沿土工格柵面層水平擴(kuò)散，轉(zhuǎn)化為土工格柵與土界面的剪應(yīng)力，降低了土體中的垂直應(yīng)力和水平應(yīng)力。從而增加土的強(qiáng)度及加筋土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
　　3、模塊擋墻的設(shè)計(jì)
　　擋墻面板采用C25混凝土預(yù)制，尺寸為40cm×20cm×20cm，面板上下采用榫口和企口，模塊外立面為麻面，具有很強(qiáng)的裝飾效果。面板的重心處與筋帶相連，每根筋帶與一塊墻面板相連。混凝土模塊面板簡單的干砌組合方式，可以輕松組合成內(nèi)彎和外彎的曲線，施工易行。
　　4、土工格柵的設(shè)計(jì)與選擇
　　從加固機(jī)理可知，土工格柵加筋的強(qiáng)度是施工成功的關(guān)鍵之一。土工格柵加筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度的計(jì)算公式：
　　(1)
　　式中：Td—設(shè)計(jì)強(qiáng)度kN/m；Tc—蠕變強(qiáng)度kN/m；fm－生產(chǎn)穩(wěn)定性可信度；fd－在不同填料里使用時(shí)的施工損傷；fe－環(huán)境-酸堿-微生物影響；fi－連接強(qiáng)度的影響。
　　在Tult的測試方法(標(biāo)準(zhǔn))與Tc的測試方法(標(biāo)準(zhǔn))及推導(dǎo)方法相一致時(shí)，對于“三同”產(chǎn)品，我們有如下公式：
　　(2)
　　式中：Tult—實(shí)測質(zhì)控抗拉強(qiáng)度kN/m；fc—蠕變折減系數(shù)。
　　在采用標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)的基礎(chǔ)上，我們可得到公式(3)：
　　(3)
　　4．1質(zhì)控抗拉強(qiáng)度的確定
　　質(zhì)控抗拉強(qiáng)度就是土工格柵在生產(chǎn)制造時(shí)用于控制產(chǎn)品質(zhì)量的強(qiáng)度指標(biāo)，也就是材料試樣在一定的溫度環(huán)境下，快速拉伸時(shí)的屈服強(qiáng)度。該強(qiáng)度值一般用于生產(chǎn)制造、或選購材料時(shí)，判斷產(chǎn)品是否合格。所以，生產(chǎn)廠家對每種產(chǎn)品一般會(huì)提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值(T標(biāo))，而產(chǎn)品在實(shí)際檢驗(yàn)時(shí)，會(huì)有一個(gè)實(shí)測的最大(極限)抗拉強(qiáng)度(Tult)。目前國內(nèi)廠家的標(biāo)準(zhǔn)要求是實(shí)測Tult必須≥T標(biāo)。
　　4．2蠕變強(qiáng)度的確定
　　土工格柵在實(shí)際加筋應(yīng)用中，所受到的作用力并不是逐漸加大的快速拉伸作用力，而是一個(gè)相對變化很小、近似恒定的長期作用力。那么土工格柵在這種力的作用下，隨著時(shí)間的推移，其表現(xiàn)出的抗拉強(qiáng)度值，與我們在快速拉伸試驗(yàn)時(shí)所表現(xiàn)出的強(qiáng)度值(質(zhì)控抗拉強(qiáng)度值)是不一致的。將土工格柵在某一特定溫度下，在要求的變形量范圍內(nèi)，測試其承受某恒定荷載所能持續(xù)的時(shí)間；然后通過對三種以上荷載的試驗(yàn)結(jié)果，來推導(dǎo)在某一長期時(shí)間內(nèi)，在要求的變形量范圍內(nèi)，其能承受的恒定荷載，這個(gè)荷載就是我們所說的蠕變強(qiáng)度。
　　4．3設(shè)計(jì)必須考慮的其它折減系數(shù)
　　土工格柵在實(shí)際加筋應(yīng)用過程中，除了考慮蠕變的衰減以外，不同生產(chǎn)過程的影響、不同的環(huán)境、填料、施工過程中的機(jī)械損傷、連接件引起的連接強(qiáng)度衰減等都要考慮，一般用折減系數(shù)來表達(dá)。目前，設(shè)計(jì)必須考慮的折減系數(shù)有四個(gè)，生產(chǎn)穩(wěn)定性可信度(fm)、在不同填料里使用時(shí)的施工損傷(fd)、環(huán)境-酸堿-微生物影響(fe)、連接強(qiáng)度的影響(fi)。fm—與生產(chǎn)廠家的技術(shù)水平和對產(chǎn)品質(zhì)量控制的能力有關(guān)，一般如果生產(chǎn)廠家對其產(chǎn)品的質(zhì)控抗拉強(qiáng)度符合性的控制，能達(dá)到30kN/m以上水平，同時(shí)有實(shí)實(shí)在在的完善的ISO9000質(zhì)量保證體系，則fm可取1.0；否則取1.05～1.10。
　　fd—主要與填料的顆粒大小有關(guān)，不同的填料在壓實(shí)過程中，對土工格柵的傷害不一樣，而同種填料用不同的格柵，格柵的強(qiáng)度損失也不一樣。具體每種格柵對應(yīng)不同填料的折減系數(shù)，一般要通過試驗(yàn)得出。
　　從表中可以看出，格柵的強(qiáng)度越大(越厚)，在施工過程中，填料對其強(qiáng)度的破壞影響越小，所以低強(qiáng)度的薄格柵在大粒徑的填料中使用，強(qiáng)度衰減非常明顯，這也是為什么在有些應(yīng)用時(shí)，對填料有嚴(yán)格要求的原因之一。而對于纖維經(jīng)編型格柵，由于纖維比板、條帶更易受到傷害，所以其折減系數(shù)更大，更應(yīng)避免在有大粒徑填料的場合使用。
　　fe—主要與格柵產(chǎn)品的材質(zhì)有關(guān)，從目前土工格柵所用的三種主要材料來說，HDPE、PP對任何土體中的酸、堿、微生物呈惰性，此折減系數(shù)可取1.0。
　　fi—主要是針對加筋擋土墻而言，因?yàn)榧咏疃钙乱话銢]有連接問題，而有面板和反包裹覆式無面板加筋擋土墻都有一個(gè)連接問題。對于無面板擋墻而言，其反包連接件處的強(qiáng)度必須大于90%的質(zhì)控抗拉強(qiáng)度；而對有面板加筋擋土墻而言，格柵預(yù)制在面板里或嵌固在拼裝面板里，其與混凝土結(jié)合處強(qiáng)度會(huì)在施工過程中受到一定影響，由于預(yù)制和拼裝面板的形式很多，所以一般都是在現(xiàn)場進(jìn)行簡單試驗(yàn)后得出具體折減系數(shù)，另外格柵與格柵的連接與無面板加筋擋土墻一樣有1.1折減。因此，綜合考慮，一般無面板擋墻的fi取1.10～1.15，有面板擋墻的fi取1.15～1.25。
　　4．4土工格柵加筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算
　　經(jīng)過對各家格柵材料廠商的考察與材料試驗(yàn)取得了多種格柵的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，
　　根據(jù)S.H.chew(新加坡)和J.K.Mitcheu(美國)的研究成果，加筋土擋土墻的變形與加筋系數(shù)的相對剛度Sr密切相關(guān)，Sr定義為Sr=ErAr/Sv，式中Er、Ar分別表示加筋材料的彈性模量和截面積，Sv為均勻分布的加筋垂直間距。墻越高，墻的側(cè)向變形則越大；當(dāng)相對剛度Sr較小時(shí)，墻高對變形的影響更顯著。本工程擋土墻長380m，最高處墻高達(dá)12.6m，經(jīng)力學(xué)計(jì)算，隨不同墻高設(shè)置不同型號(hào)單向土工格柵。
　　經(jīng)驗(yàn)算，加筋土擋土墻的內(nèi)部及外部穩(wěn)定檢算均已滿足要求，檢算過程從略。
　　5．結(jié)論
　　加筋土擋墻因其施工方便、節(jié)省材料、節(jié)省占地、對地基基礎(chǔ)要求較低、價(jià)格經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)在公路、水運(yùn)等各行業(yè)應(yīng)用越來越普遍，加筋帶的種類也越來越多，設(shè)計(jì)中對各種加筋帶的材料指標(biāo)要經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測定取用，設(shè)計(jì)計(jì)算一定要滿足內(nèi)部穩(wěn)定性(筋帶不被拉斷、不被拔出)和外部穩(wěn)定性(筋土共同體抗滑穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性、整體穩(wěn)定性、基底應(yīng)力及沉降)等要求。加筋土擋土墻較之其他類型的擋土墻，具有強(qiáng)度及柔性大，質(zhì)量易控制，建造方法簡單外表美觀，工地整潔，美化環(huán)境，可以發(fā)揮其擋土墻高度低、施工方便快捷、造價(jià)相對低廉等特點(diǎn)，因而在本工程中較其他類型的擋土墻使用得多。然而，要使加筋土擋土墻得到更為廣泛的應(yīng)用，除了進(jìn)行墻體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)外，還必須降低其對地基的要求，減少地基加固處理費(fèi)用，以期降低其整體造價(jià)。
　　參考文獻(xiàn)：
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