包裹式土工格栅加筋土挡墙在高填方路基防护中的应用.pdf

包裹式土工格栅加筋土挡墙在高填方路基防护中的应用.pdf

器道路与交通工程Road＆TraficEngineering包裹式土工格栅加筋土挡墙在高填方路基防护中的应用杨晋(北京鑫实路桥建设有限公司，北京102100)摘要：以北京市延庆县西铁路新建工程为例，论述了包裹式土工格栅加筋土挡土墙的施工工艺，进行了力学验算。指出包裹式土工格栅加筋土挡墙具有工艺简单，结构稳定，可提高施工进度，缩短工期，能快速恢复生态环境等优势，具有较好的应用前景。关键词：山区道路；路基防护；加筋土挡墙；施工中图分类号：U416．12文献标志码：B文章编号：1009—7767(2012)03—0044-05ApplicationofWrappedGeogridReinforcedSoilRetainingWallinHighFillRoadEmbankmentProtectionWork土工格栅加筋土就是在土中埋设抗拉强度比较墙和包裹式土工格栅加筋土挡土墙复合结构。高的土_T格栅而形成的一种复合体，其基本原理为：由K8+3l0一K8+550段道路右侧土工格栅坡面包裹土体表面摩擦作用及格栅网孔与土体之间的嵌锁作系统采用麻袋装种植土做挡墙外表面，施工结束后表用，结合土工格栅高抗拉强度的特点，极大限制了土层种植速生草种，以覆盖包裹系统。包裹式土工格栅坡的变形，增强了土体之间的抗滑力和土体在荷载作用面处理大样如图1所示。下的约束力，从而提高了土体的抗剪强度，起到加固土体的作用。山区道路高填方路基防护工程，若采用包裹结构，不仅可减少传统加筋土工程中面板预制及运输带来的问题，而且施工工艺简单。能不借助大型设备就使包裹面安装就位，缩短了施工工期，减少了工程费用。图1包裹式土工格栅坡面处理大样同时，种植土填充麻袋包裹结构为山区道路施工后自然环境的恢复起着积极作用．使公路建设与环境建设挡墙系统采用包裹式土工格栅挡土墙结构，整个和谐发展。笔者以北京市延庆县西铁路新建工程KS+挡墙系统长240m，最大墙高10m，墙体采用Tensar土310一K8+550段道路右侧路肩墙、加筋土挡墙为例，论工格栅材料，墙面按1：0．5坡度设置。加筋土挡墙标准述包裹式土工格栅加筋土挡墙在高填方路基防护中断面如图2所示。的应用技术，供同行参考。包裹型土工格栅挡土墙加筋材料选用Tensar技1工程概况术，通过加长格栅筋材长度，将麻袋包裹，回埋并锚固西铁路新建工程属于北京市延庆县规划的县级于填土中。公路。位于延庆县东南部山区，道路起于西二道河，途2施工工艺经瓦庙村、西沙梁村，终于铁炉村。该工程大部分路段2．1工艺流程为半填半挖路基，路基防护工程是路基施工的重点。按包裹式土工格栅加筋土挡土墙工艺流程如图3照施T图设计，该1．程在高填方路段采用重力式挡土所示。44，事荭投木2012No．3(May．)Vo1．30 道路与交通工程器Road氇TraficEngineering4)在坡面处的格栅上摆放种植土麻袋5)使用诸如斗式挖掘机或是带有铲斗的推土机等机械设备进行填土施工，保证填土摊铺在格栅上，格栅不发生褶皱。为避免格栅受施工机械损伤，机械履带与格栅之间应至少保持有150mm厚的填土，禁止机械直接在格栅上行进。6)铺填上一定量的回填料后，通过格栅的自由端用自制土工格栅张拉器对格栅施加张拉力．使格栅绷紧，保证格栅平顺紧贴地面。格栅较长时，应分段张拉，分段张拉长度以5～6m为宜。7)在保持张拉格栅绷紧的同时，采用销钉固定格栅。固定格栅的销钉数量根据实际铺设长度而定，保证回填料摊铺时，格栅不发生褶皱。8)按照设计要求，分层回填、碾压至下一层底标高。9)在邻近结构面的1．5ITI范围内。用小型振动碾压机压实填土。对其他部位的回填料用大型压实设备进行充分碾压，使该层回填料的压实度达到设计及规范的要求10)裁剪出下一层土工格栅，并按规定位置铺设。图2加筋土挡墙标准断面此层格栅与底层格栅包裹段采用连接棒连接，连接棒须穿过格栅每根肋条，并预留包裹格栅的长度，包裹长度不小于1．5m，格栅拉紧并固定，放置装土的麻袋。11)重复2～10步骤。12)最顶层土工格栅应足够长并埋在填土面下。保证填土可提供足够的约束力以永久性地锚固格栅。2．3质量保证措施2．3．1材料选择土工格栅加筋土是格栅与填料分层交替铺设并紧密压实的一种复合材料。土体的加固和内部的稳定性是通过格栅与填料之间的摩阻力来实现的，只有格栅材料具备足够的强度，并且与土产生足够的摩阻力，才能使加筋土体保持稳定。因此，加筋土工程填料和格栅的选用是保证加筋土挡土墙工程质量的关键川。图3包裹式土工格栅加筋土挡土墙工艺流程图1)填料2．2施工方法填料是加筋土挡土墙的主要材料，必须选用力学1)按设计及规范要求平整场地，并对平整好的场性能稳定、受含水率影响较小的天然级配砂砾填筑，其地进行碾压。压实度达到设计及规范要求。最大粒径不大于15mm．含泥量不大于3％，不均匀系2)根据设计要求准确施工放线。数C：d60，cf10=2．6～7．8(d6o、d0为土的特征粒径，mrrl；在3)按设计要求裁剪土工格栅，根据施工放线的实土的粒径分布曲线上。小于该粒径的土粒质量分别为总际位置铺设底层格栅。沿道路纵向，相邻土工格栅对土质量的l0％、60％)，实测含水率l1．3％～l3．3％，最接。土工格栅必须按设计图纸要求的位置、长度及方向大干密度l900kgj"m3。最佳含水率l2％。进行铺设。裁剪时，沿格栅横向必须保留一整排至少2)土工格栅60mm长的格栅纵向肋条，并预留出格栅包裹的长度。土工格栅的作用是承受垂直荷载和水平拉力并2012~$3期(5一)第30卷辛荭投术45 器道路与交通工程Road黩TraficEngineering与填料产生摩阻力。现场采用能防潮、防水、耐腐蚀，且4)逐层检查具有较高抗拉强度、耐弯曲疲劳，不易脆断、变形，与每一层碾压完成经现场压实度检测合格，并经技填料间摩擦系数大，具有良好柔性的钢塑复合拉筋材术负责人验收后开始铺设上一层土工格栅。要作好检料，表面应压纹清晰，色泽均匀，断面一致，无开裂、损测及验收的相关记录。伤、穿孑L等缺陷，几何尺寸符合规范要求。25℃时，断裂3力学验算【1拉应力不小于150MPa，破断拉力大于9kN，断裂伸长为避免加筋土挡墙发生破坏，保证在运营过程中率不大于2％⋯。发挥作用，达到路基稳定、安全的目的，有必要对加筋2．3．2关键工序质量控制土挡墙的内部稳定性和外部稳定性进行验算。1)格栅铺设3．1内部稳定性验算测量人员定位放线。土丁格栅裁剪要严格按照设加筋土体的内部稳定性受拉筋带数量、断面尺寸、计尺寸，需预留包裹格栅长度，铺设后用自制土工格强度、长度，以及土压力、填料等因素的影响，这些因栅张拉器绷紧，再以销钉固定位置，层与层之间连接素又相互影响。内部稳定性分析主要是用抗拉能力时采用边接棒连接牢固，即时检查并调整，经检查验(断裂破坏)和抗拔能力(楔体拉拔破坏)来衡量。一般收合格后方可进入下道工序。采用应力分析法对内部稳定性进行分析。2)种植土麻袋安放3．1．1基本假定种植土麻袋坡面首层安装是控制全墙基线能否1)在荷载作用下，加筋体沿拉筋最大拉力点的连满足设计要求的关键。要采用全站仪在基础顶面上准线产生破坏，将加筋体最大拉力点的连线分为活动区、确定出麻袋外缘线，然后用人工安装麻袋。安装时，按要稳定区，拉筋在最外缘(墙面处)的拉力为拉筋最大拉求的垂直度和坡度挂线，坡面内倾1／100~1／200，作为力的0．75倍。填料压实时要留有麻袋外倾的预留度。由于在施工过2)加筋体中的应力状态，在结构顶部为静止状态，程中发现填料在碾压过程中使种植土麻袋有3～5cm随深度逐步向主动应力状态变动。当尝试达到6131以的位移，因此，在安放上层麻袋时，麻袋向道路中线方下便是主动应力状态。线内移3～5cm，作为填料压实时麻袋外移的预留度。3)只有在稳定区的筋带与土的相互作用产生抗拔经检查验收合格后方可进人下道工序。阻力。3)回填碾压3．1．2拉筋带拉力计算土工格栅加筋土挡墙填料的含水率直接影响到1)加筋土体自重产生的拉力挡墙墙体的碾压质量，碾压时要保证填料含水率在最根据基本假定，加筋体内任一深度h；处的水平应佳含水率的1～1．02倍范围内，否则应对填料的含水率力应由拉筋带来局部平衡，加筋体自重对第i层拉筋进行调整带所产生的拉力(i)为：填料采用自卸汽车运输，人工辅助挖掘机摊铺。摊=lhiKSS。铺厚度为1层种植土麻袋坡面的一半(约25cm)。式中：。为加筋体内填料重度，kN／ms；hi为自加筋体顶每层填料摊铺完毕后应及时碾压，防止因碾压不面到第i结点的距离，m；K为第层筋带处的土压力及时而改变含水率，导致填料不易压实或无法压实。碾系数，当hi小于6m时，Ki=Ko+(1一hi／6)+Khi／6，当hi压采用18t振动压路机进行，对于距坡面1．5ITI范围内大于等于6m时，Ki=K(。为静止土压力系数，k为碾压困难的区域，采用小型打夯机夯实，以防坡面错主动土压力系数)；S⋯S分别为拉筋带水平与垂直方位。碾压遍数根据压实试验结果，按6～8遍控制。填向的计算间距。料的压实度采取现场实测的办法测定。距墙面1．0nl范2)JJH筋土体上路堤产生的拉力围以外不小于路基压实度要求．1．0m范围以内不小于将加筋体上的路堤填土换算成假想的均布连续90％。碾压时应先轻后重，从格栅中部开始，纵向行荷载作用于加筋体顶面，其换算高度hf=l／m(H／2一b)，进，逐步碾压至格栅尾部，再靠近坡面部位碾压。整个加筋体上路堤对第i层拉筋带产生的拉力()为：碾压过程中，压路机在未经压实的填料上严禁急剧改="yzhfKiSSy。变运行方向和急刹车，以免造成格栅扰动变位，产生式中：为路堤填土重度，kN／m。变形而影响其功能⋯。3)车辆荷载产生的拉力46啼荭故术2012No．3(May．)Vo1．30 道路与交通工程器Road拣TraficEngineering车辆荷载对拉筋带产生的拉力近似地以均布土式中：∑，、，为竖向力总和，kN；∑T为水平力总和，kN：层进行计算。为基底摩擦系数；为计算的滑移稳定安全系数：①车辆荷载换算成为等代均布土层厚度。根据桥]为容许的滑移稳定安全系数。涵设计通用规范的规定：he=∑G／B。L。。3．2．2倾覆稳定性分析②等代均布土层布置范围：等代局部土层在内部为保证加筋土挡墙抗倾覆稳定性，对其抵抗墙身稳定性分析和外部稳定性验算时为路基全宽。绕墙址向外转动倾覆的能力进行验算，加筋体抗倾覆③当车辆荷载换算成等代土层后，考虑到车辆荷稳定系数：载影响随深度增加而减少，因此，采用1：0．5向下扩散K0-(∑‰)／∑眠≥【K。1。来传递荷载，在深度hi处，当>／ci时，拉筋带承受的式中：∑为稳定力系对加筋土墙趾的力矩，kN·m：拉力()为：∑为倾覆力系对加筋土墙趾的力矩，kN·m；K为计=1B／BiKiSS。算的抗倾覆稳定安全系数；[K。】为容许的抗倾覆稳定安式中：为第层拉筋带的活动区长度；Zi为第层拉筋全系数带边缘(包裹处)至均布土层扩散线外侧的距离；日为路3．2．3地基承载力分析基宽度；Bi为均布土层扩散至第i层拉筋带处的分布根据加筋土设计规范规定，将加筋体看成一刚性宽度。墙，沿用刚性基础基底应力的计算公式当≤Z。时，不考虑车辆荷载引起的附加拉力i。一=N／L+6M／L≤[】，4)拉筋带拉力式中：一为基础底面地基最大压应力，kPa；N为作用第层拉筋带总的拉力：++。在基底的垂直合力，kN；为作用在基底的弯矩，kN·In；3．1．3拉筋断面计算与抗拉稳定性验算为加筋体底面宽度，in；为地基土容许承载力提高根据不同深度处拉筋带所承受的最大接力计算系数；[1为地基容许承载力，kPa。拉筋带断面：3．2．4整体滑动稳定分析A。=(Tax10。)／([】)。加筋土结构的整体稳定分析计算主要是基于加式中：叼为拉筋带容许应力提高系数；】为拉筋带容筋土体随地基一起滑动这一破坏状态。多采用圆弧法许应力。进行计算，要求滑弧上的阻滑力(或力矩)与下滑力3．1．4拉筋抗拔稳定验算与拉筋长度计算(或力矩)平衡。这样墙体是稳定的。1)稳定区筋带长度计算：第深度结点处稳定区筋K[∑(Cif_+WiCOSO／itg咖i)】／(∑Wisinac~i)≥】，长度，当O[Kc]，设备及装卸设备等便可施工。20124t3期(5一)S30蹇，；}荭投木47 器道路与交通工程Road黩TraficEngineering2)提高施工进度，缩短施工周期对挡墙基础承载力要求较高，整个结构对抗基础不均加筋土挡墙施工速度主要受格栅摊铺速度和现匀沉降的能力差，微小的基础变形都会使挡墙表面产场填料回填碾压速度的控制，只要土石方回填碾压速生大量的裂纹，从而危及整个结构的稳定性。度得到保证。施丁速度就能得以保证，从而工期也就土工格栅挡墙则具有较好的柔性，允许基础发生能得到保证。加筋土挡墙需要的工程材料少，施工影响不均匀沉降，减少了挡墙基础的处理工作量，同时增因素少。传统挡墙施工需要大量的石料、河沙、水泥、加了挡墙的抗震能力。水、电、搅拌设备、模板支架等。施工速度受到施工人员数量、砌筑速度，材料进场速度等方面的影响。每天参考文献：砌筑高度不能过高，而且只有墙体强度达到70％以上【1】陈建新，孙吉堂．加筋土挡土墙施工质量控制【J]．工程质量，时才能进行回填。传统挡墙施工进度不如加筋土挡2002(10)：21—22．墙．施T工期相对较长l4_。【2]何春光．加筋土工程设计与施工[M]．北京：人民交通出版社，3)快速恢复生态2000：27—33．传统的浆砌片石挡土墙砌筑完成后，作为构造物[3】晓励，周万春，罗维宏．无面板包裹式土工格栅加筋土挡将永久留下施工痕迹，绿化十分困难，而采用包裹式土墙的设计与应用『J1．云南现代交通，2005，2(6)：39—44．『41汪正军．反包式土工格栅加筋土挡墙在山区高挡墙变电站工格栅挡土墙，土建施工完成，待一个植物生长期后，中的应用『J1．中国水能及电气化，2008(6)：49．即可恢复生态，使公路建设与环境建设和谐发展。4)结构稳定收稿日期：2012—02—2O传统钢筋混凝土、浆砌片石等刚性挡墙，尤其是作者简介：杨晋，男，助理工程师，学士，主要从事公路工程的施工技在山区高填方路基防护中，墙体断面、墙身质量巨大，术管理工作。(上接第30页)整的目的。4结语热再生工艺实现了旧路面材料的100％就地再生利用，节省了大量的沥青、石料等原材料，避免环境污染，符合国家的环境保护政策，真正实现了“减量化”“再利用”和“资源化”。随着我国经济的发展，交通运输负荷的增加，原材国留料资源的日益紧张，环保意识的增强以及降低工程费用要求的提高，我国采用就地热再生技术的意义重大，其研究推广与应用已迫在眉被睫。目前我国道路的旧路改造、维护保养高峰已经到来，就地热再生技术必将得到大规模的推广应用，这是实现循环经济。走可持续发展之路的必然选择。图5热再生施工工艺参考文献：热再生施工采用RM6000、HM16等大型就地热再[1】阚文广，张娇娜，庞会杰．公路沥青混凝土路面车辙分析【J】．生设备，新添加混合料采用SMA一13。施工后可以改善黑龙江交通科技，2010(7)：45．路面的平整度，消除路面车辙病害，增强路面的外观【2】佘兆宇．浅谈就地热再生技术与沥青路面养护【J]．建筑机械效果。化，2007(3)：13～16．经十西路改造提升段的严重车辙，经过铣刨去除[3]交通部公路科学研究．JTGF41—2008公路沥青路面再生技波峰处细料，在波谷处填充粗粒式混合料，增强波谷处术规范【S]．北京：人民交通出版社，2008．路面抗车辙能力，最后通过热再生添加SMA一13，补充收稿日期：2012一叭一18路面缺失沥青混合料，达到了修补车辙、恢复路面平作者简介：孙文波，女，助理工程师，主要从事施工技术工作。48，{；j5=投木2012No．3(May．)Vo1．30