1、对加筋土挡墙的改革设想苏州市市政工程设计院 庄维健【摘要】本文提出一种可用于加筋土挡墙的新型加筋材料-加筋环，其作用机理是将墙后填料中产生的侧向压力转为由加筋环承担。该加筋体的优越性主要有：加筋体受力状态易于测试和分析；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，连续叠加加筋环还可用于建造大型柔性仓储构筑物以及建造垃圾填埋场等。【关键词】 加筋土挡墙 加筋环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(Henri Vidal )在 1963 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
2、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的突破，因此它的造价较一般圬工挡墙低，而且适用于建造高挡墙，据有关资料记载 2，我国陕西省境内某一特高型加筋土挡墙的挡土高度已达 84 米。采用加筋环是尝试对现有加筋土挡墙进行改革：在填料中的加筋环作为主要受力筋体来替代常规的条形筋带。加筋环由两个（或两个以上）钢筋圆环和若干立筋组成（图 1）。条形筋带也并非完全取消，而是在长度上要短的多，它的作用仅在于固定挡墙面板。2. 加筋环作用机理加筋环的作用机理是充分利用钢筋受拉强度高的特性，使环内填料产生的侧向压力转由加筋环承担：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，而加筋环约
3、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。加筋环阻断了环内侧压力向环外的传递，使环内填料形成一个如同“饼”状加筋体，若干层“饼”状加筋体交叉叠加后组成加筋挡墙实体(图 4)。加筋土挡墙的外部稳定可采用库仑或朗金理论计算。加筋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有多大，只需在加筋环上粘贴电阻应变片即可，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。合理确定加筋环竖向层间距是未来需要探讨的问题之一，层间距较大，可节约钢筋，方便施工，但过大
4、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。在两层加筋环之间设置土工格栅可形成加筋环与土工格栅的组合作用（图 5），这样加筋环之间的层间距可增大，而土工格栅与填料之间产生的摩阻力可阻止填料的水平位移。此外，土工格栅也可隔断填料产生滑动破裂面的趋向。3. 施工工艺3.1 制作加筋环图 1 中的“加筋环展开方案（一）、（二）”为二种制作方案，可任选一种，制作过程如下：a.根据圆环设计半径进行断料和焊接，立筋材料可采用钢筋、竹片、木条或预制钢筋砼短柱等。b.钢筋环、立筋分别刷沥青并外裹沥青土工布防腐。c.沿钢筋环均布间距绑扎立筋，注意：立筋必须位于
5、圆环内侧。d.若采用方案（二）则补充在圆环内侧附着土工格栅做衬垫。3.2 开挖环沟该法适用于加筋环制作方案（一）。当分层填土碾压至某一设计高程面后，平整作业面，然后确定圆心并按加筋环半径精确划圆。人工或机械开挖环沟，沟深略大于加筋环高，宽度约取 0.6 米（图 6），放置加筋环后，在环两侧分层填筑半刚性稳定土逐层夯实至作业面。半刚性稳定土（或现浇贫混凝土）犹如环内“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加筋环制作方案（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，环沟深度略深于加筋环高度，沟宽即为冲切钢铲的厚度
6、，应以能放下加筋环为度。冲切动能可由人工捶击或机械冲压。加筋环置入环沟后沿沟两侧夯压密实。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 11.5 米范围可暂不回填土方，这样，如上所述的将加筋环置入环沟其实并非全部，靠墙面板部分的加筋环仍暴露在外（图 7），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。靠墙面板部分宜填筑砂砾土，采用人工或小型夯机分层夯实。填筑砂砾土有利于墙体竖向排水，以及经人工夯实后压缩变形较小。墙面板后敷设筋带仅仅是为固定墙面板需要，筋带尾部可系锚固块以增强其抗拔力（图 7）。3.5 墙体排水降雨将难免使路堑边坡及路面
7、产生的径流水渗入到挡墙路基中，为尽快排出渗入水，可设置一些纵横排水通道，现提供以下两种方案供参考：方案 1.墙面板后填筑砂砾土或埋置竖向软式透水管形成竖向排水通道，在填土过程中铺设若干层水平向软式透水管，水平向软式透水管的一端与墙面板后砂砾土或竖向软式透水管连通。方案 2.挡墙基底修整后铺设水平向软式透水管，一端延伸出挡墙面板外形成出水口，在紧贴软式透水管顶部并距挡墙面板约 2/3 路基宽度处叠筑竖向排水井（图 3），方法如下：与土路基分层填筑同步，采用透水编织袋装碎石随填土高度上升逐层向上叠筑，最终形成竖向排水井。与井点降水同理，竖向井可汇集其周边一定半径范围内的渗入水，而后经竖井底部的水平向软式透水管排出墙体外。叠筑袋装碎石竖井时应注意避开加筋环，竖井不够垂直或者略有弯曲均无妨，关键是上下碎石袋一定要紧贴，不得掺有土夹层。4. 优越性采用加筋环建造的加筋土挡墙的优越性主要表现在：4.1 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。然而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，
