加筋挡土墙设计与施工.docx

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加筋挡土墙设计与施工

加筋挡土墙设计与施工

黄春艳贺世纪

【摘要】加筋土挡土墙是由填土和填土中布置一定的筋带（或筋网）以及墙面板三部分组成，加筋土是一种复合体结构，在填料中埋至具有挠性的筋带材料，改良了土的力学特性。

加筋土挡土墙与其它挡土墙相比，具有良好的经济效益和推广价值。

挡土墙的使用场合

挡土墙是支撑路基填土或山坡土体，防止填土或土体变形失稳的构造物。

按其结构特点，挡土墙可分为重力式、衡重式、加筋土轻形式以及混凝土半重力式等。

而加筋土挡墙适用于石质土、砂性土、黄土地区修建较高的路肩墙。

加筋土挡墙的特点

加筋土由填土和填土中布置一定的筋带（或筋网）以及墙面板三部分组成。

它是法国工程师亨利·维达尔在1963年发明的，主要用于挡土墙一类的建筑物，在欧洲普及后，加拿大、日本、美国等相继引进，现已被世界上许多国家采用。

加筋土结构能得到迅速发展和应用是由于它具有以下特点：

1、组成加筋土的面板和筋带可以预先制作，在现场用机械（或人工）分层填筑。

这种装配的方法，施工简捷、快速，并且节省劳力和缩短工期。

2、加筋土是柔性结构物，能够适应地基轻微变形。

3、加筋土挡土墙具有一定的柔性，抗振动性强，因此，也是一种很好的抗振结构物。

4、加筋土挡土墙节约占地，造型美观。

加筋土挡土墙的墙面板可以垂直砌筑，可大量减少占地。

5、加筋土挡土墙造价比较低，加筋土挡土墙与钢筋混凝土挡土墙相比可减少造价的一半，与石砌重力式挡土墙比较，也可节约20%以上，同时加筋土挡土墙的造随墙高的增加而节省效果愈显著，因此它具有良好的经济效益。

方案比较

疏港路改造工程属旧路改建项目，是103国道京塘公路南段，该公路是连接天津市区与塘沽区及天津滨海新区的主要交通枢纽，也是历史上形成的天津地区主要干线，使该路的交通运输十分繁忙。

为了确保行车速度，减少交通事故隐患，分别增设了高架桥、通道桥、人行天桥等构筑物，其中于庄子道桥3-13m的简支梁桥，两侧引道为加筋土挡土墙。

1、设计加筋土挡土墙施工方案：

加筋土挡土墙采用矩形120cm×60cm×13cm。

加筋土为高液限粘性土。

筋带为聚丙烯土土带。

我项目接到施工图纸后，根据当前施工工期为雨季，如现场地质情况以及施工的难易程度，从工程造价、工程质量几方面进行分析，经过反复论证，最后与监理工程师一起确定如下方案。

2、因挡土墙施工工期正处雨季，而粘土易受水影响，力学性能不稳定，施工难度大，因此我项目建议采用受水影响小，且稳定性和成型较好的粉煤灰石灰。

3、为了确保距面板1.5m范围内填料的密实度和加筋体的排水功能，在距面板1.5m范围内填碎石屑，并用木夯击实。

4、为了有效控制面板的平整速度，在不增加造价的情况下把拉杆由原设计的110cm改为900cm，改造后的方案施工证明，不仅降低了施工难度、工程成本，而且提高了工程质量。

施工工艺及方法

1、加筋土挡土墙施工工艺流程图

测量放样

↓

基坑开挖

↓

回填碎石基础检验

↓

立模板

↓

浇筑挡墙基础及养生检验混凝土平整度

↓

拆模板预制面板测定面板平整度

↓↓

第一层面板施工安装面板

↓↓

第二层及以上各层面板施工摊铺填料

↓↓

顶层型板的施工压实填料

↓↓

墙顶填料的平整压实平整填料测定含水量

↓

铺设筋带

↓

摊铺填料

↓

压实填料

筋土挡土墙施工工艺：

（1）由测量人员根据设计，实地放线，确定加筋土挡土墙基础位置。

（2）开挖基坑，排除地下水，并且做好防水工作。

分层回填碎石垫层，充分压实平整，保证足够宽度，监理工程师认可后方可进行下道工序。

（3）在碎石基础上支模板，浇筑砼基础，充分振捣，防止出现空洞，混凝土基础每15m设置伸缩缝或沉降缝，表面应平整，便于第一层面板的支立，待养生满足要求后，拆除模板。

（4）第一层面板的施工：

A、首先清除混凝土基础表面，准确划出面板边缘线，并拉线控制。

面板与基础连接处用低强度砂浆调平，面板向内倾斜1/100～1/200作为填料压实时面板外倾的预留度。

B、摊铺填料到面板预留拉环，由8吨压路机压实，在摊铺筋带前如拉筋带表面不能密贴，则用砂子摊平，保证筋带与填料表面密贴。

C、在筋带上摊铺不小于20cm的填料后进行压实，后分层摊铺压实至面板顶部，方可进行第二层及以上各层的安装，摊铺，压实，铺带。

（5）第二层及以上各层的施工

面板安装

面板安装要在下一层面板填料完成以后，才能进行。

面板安装要挂线施工，保证墙面竖直，安装注意防止边角碰坏和插销孔及插销变形，禁止发生损坏的面板上墙。

为防止相邻面板错位采用木螺栓或斜撑固定。

控制相邻面板水平误差不大于10mm，轴线偏差每20m不大于10mm。

填料的摊铺和压实

填料在碾压前要进行压实试验，填料时随时检查其含水量，保证其压实度达到要求。

卸料作业要距面板1.5m～2.0m，填料时距面板1.0m以内先不予回填，只填筑1.0m范围以外的填料并将其压实，再铺筑筋带前，再回填预留部分，由于人工压实。

填料摊铺要求厚度一致，表面平整，筋带上填料必须大于20cm，防止压实机具损坏筋带，更不允许在未铺料的筋带上行驶。

压实采用轻型压实机具，且面板不小于1.0m，压实先由两边开始，方向垂直于筋带向中心逐渐靠拢，禁止急剧改变方向和急刹车。

筋带的铺设和连接

在已经压实并整平的填料上承辐射状水平铺设，避免筋带在拉环上绕成死结并防止筋带的重叠。

（6）、达到设计高程后安装C型面板，压实整平，修正整个墙顶填料面，为路面基层的铺筑做好准备。

稳定性验算

工程概况

1、于庄子通道桥桥台两侧加筋土挡墙，墙高H=5.85m，分坡长度为15m。

2、路面宽度。

3、荷载标准为汽-20级。

4、墙后填土为粉煤灰r1=11.47KN/m3r2=20KN/m3计算内磨擦角∮=25

5、筋带采用聚丙烯土工带，带宽30mm，厚1.2m，容许拉应力为22.33MPa。

6、粉煤灰与筋带之间的视磨擦系数f=0.4，加筋体与地基之间的磨擦系数f=0.35。

7、地基为粘土，容许承载力=450Kpa

8、面板采用120cm×60cm矩形混凝土面板，板厚为13cm，混凝土标号为25号。

Sx=0.3Sy=0.6

内部稳定计算：

应力分析法

1、筋带受力计算

计算汽-20级重车荷载作用下等代土层厚度hc。

由图可知H=5.65b=0a=0

（1）B0的确定汽-20级中的重车为300KN，前后轴距L’=1.4+4.0=5.4m.车轮接地长度a’=0.2m

因此，重车的扩散长度B0为：

B0’=L’+a’+Htg30°

=5.4+0.2=5.85tg30°

=5.4+0.2+3.38

=8.98（m）

由于加筋土挡墙分段长度15m＞8.98，故取B0=B0’=8.98m

（2）L0的确定

根据《加筋土工程设计规范》（JTJ015-91）规定，挡土墙在进行内部稳定性计算时，应首先判断活动区是否进入路面宽度，根据此情况决定L0的限值车辆横向布置如图。

由于0.3H=0.3×5.85=1.75

取L0=12m

（3）等到代土层厚度hc

∑G

计算hc=棗棗?

/P>

B0L0r1

3×300

=棗棗棗棗

8.98×12×11.47

=0.73（m）

3、筋带所受拉力计算

将等代均布土层h1布置在路基全宽上，以2:

1向下扩散。

根据公式：

TI=Thi+TFi+Tci，

计算的各层筋带所受拉力表：

筋带所受拉力表（垂直应力均匀分布法）

加筋层号

H1

（m）

KI

Bi

（m）

B/B1

（m）

R1nF

Kpa

R2hc

Kpa

R1hc

Kpa

бci

（Kpa）

SxSy

Ti

1

0.6

0.5599

25.6

0.977

0

20

8.37

4.685

0.18

1.538

2

1.2

0.5428

2602

0.954

0

20

8.37

4.545

0.18

2.163

3

1.8

0.5257

26.8

0.933

0

20

8.37

4.402

0.18

2.746

4

2.4

0.5086

27.4

0.912

0

20

8.37

4.259

0.18

3.287

5

3.0

0.4915

28

0.893

0

20

8.37

4.115

0.18

3.785

6

3.6

0.4744

28.6

0.874

0

20

8.37

3.972

0.18

4.232

7

4.2

0.4573

29.2

0.856

0

20

8.37

3.829

0.18

4.656

8

4.8

0.437

29.8

0.839

0

20

8.37

3.659

0.18

4.989

9

5.4

0.4231

30.4

0.822

0

20

8.37

3.543

0.18

5.355

内部稳定计算

筋带断面计算

Ti×103

根据公式：

Ai=———————计算并

ηi

列于下表

筋带断面计算表（垂直应力均匀分布法）

加筋层号

拉力Ti

（KN）

断面面积Ai

（mm2）

总宽度bi

（mm）

加筋层号

拉力Ti

断面面积Ai

（mm2）

总宽度

bi

（mm）

1

1.583

68.90

68.1

6

4.232

189.5

189.5

2

2.163

96.9

96.9

7

4.656

208.5

208.5

3

2.746

123

123

8

4.989

223.4

223.4

4

3.287

147.2

147.2

9

5.355

239.8

239.8

5

3.785

169.5

169.5

2）筋带长度验算

根据初步拟定的筋带长度，

si

按公式Kf=棗验算的各层的抗拔

TI

稳定系数列于下表：

抗拔稳定系数（垂直应力均匀分布法）

筋带层号

hI

（m）

Ti

（KN）

Li

（m）

Loi

（m）

Lei

（m）

bI

（m）

r1hi

（KPa）

r2hF

（KPa）

Kf

1

0.6

1.538

4.00

1.47

2.53

0.0681

6.882

0

0.62

2

1.2

2.163

1.302

2.698

0.0969

13.764

0

1.33

3

1.8

2.746

4.00

1.134

2.866

0.123

20.646

0

2.12

4

2.4

3.287

4.00

0.966

3.034

0.1472

27.528

0

2.99

5

3.0

3.785

4.00

0.798

3.202

0.1695

34.41

0

3.74

6

3.6

4.232

4.00

0.63

3.37

0.1895

41.292

0

4.98

7

4.2

4.656

4.00

0.462

3.538

0.2085

48.174

0

6.11

8

4.8

4.989

4.00

0.294

3.696

0.2234

54.72

0

7.17

9

5.4

5.355

4.00

0.126

3.874

0.2398

61.938

0

8.55

由上表可知除第1、2层筋带抗拔稳定系数Kf=0.62＜[Kf]

Kf=1.33＜[Kf]（=0.2）外，其余各层的Kf均大于2.0，为此，采用Kf=2.0仅求第1、2层筋带所需总宽度b1、b2

TiKf

b1=棗棗棗

2r1hizxLei

1.538×0.62

=棗棗棗棗?

/P>

2×6.882×0.4×2.53

=0.119

T2Kf

b2=棗棗棗

2r1hifxLei

2.163

=棗棗棗棗棗

2×13.764×0.4×2.698

=0.14（m）

设计采用值

聚丙烯土工带的用量应以偶数的根据数表示，因此，需将计算筋带数量进行适当调整，从而确定设计采用量，根据采用的筋带数量计算抗拉强度安全系数Ks和抗拔稳定系数Kf值，结果列表1-5

序号

筋带计算宽度

（m）

筋带数量

筋带总宽度bI

（m）

采用的Ks

AI

Ks=

Ti×10

采用的

Kf

计算数量

（m）

采用数量

（根）

1

0.172

5.2

4

0.18

1.35

2.02

2

0.14

4.6

4

0.12

1.16

2.01

3

0.123

4.1

4

0.12

1.29

2.06

4

0.147

4.9

4

0.12

1.31

2.43

5

0.169

5.6

6

0.18

1.40

4.19

6

0.189

6.3

6

0.18

1.19

4.73

7

0.209

6.9

6

0.18

1.21

5.27

8

0.223

7.4

8

0.24

1.21

7.78

9

0.239

7.9

8

0.24

1.23

8.60

外部稳定计算

滑移稳定性

等代土层hc布置于墙体后缘起的路基范围内，由图可知，作用于墙体的土压力是E

tgθ=-tg2∮±（ctg∮+tg2∮）tg2∮

=-tg50±（ctg25+tg50）tg50

=-1.19±10.2

=0.993

θ=44.79°

cos（θ+∮）

Ka=棗棗棗棗tgθ

Sin（θ+2∮）

cos（44.79+25）

=棗棗棗梩g44.79

sin（44.79+50）

=0.344

E=1/2rH（H+2hc）Ka

=1/2×11.47×5.85（5.85+2×0.73）×0.366

=89.76（KN）

∴Ex=89.76×cos25=81.35（KN）

Ey=89.76×sin25=37.93（KN）

墙体填土重力

W1=4.00×58511.47=268.4（KN）

W2=20×4.4×11.47=101Kg（KN）

ΣT=Ex=81.35（KN）

ΣN=268.4+101+37.93=407.33（KN）

fΣN0.35×407.33

Kc=棗?

=棗棗棗棗=1.75＞1.3

ΣT81.35

（二）倾覆稳定性

1、求各力对墙0点的力矩

M1=W1×2W1=268.4×20=536.8（KN.m）

M2=W2×2W2=101××5.0=505（KN.m）

MEy=Ey×2WEy=37.93×6=227.6（KN.m）

MEx=Ey×2WEy=81.35×2.93=238.4（KN.m

ΣMy536.8+505+227.6

Ko=棗=棗棗棗棗=5.32＞1.5

ΣMo238.7

（三）基础底面地基承载力验算

LLW12W1+W2W2+Ey2Ey-Ex2Ex

e=?

-2dw=?

-棗棗棗棗?

/P>

22W1+W2+Wy

6536.8+5.5+227.6-238.4

=?

-————————————————————

2268.4+101+37.93

L

=3-2.55=0.45m＜?

（=1m）

6

ΣN6e

бmax=棗?

1+棗）

LL

4.736×0.45

=棗?

1+棗棗?

）

66

=98＜（=450KPa）

（四）整体滑动稳定

由于墙前地形平坦，地基承载力较高，因此整体滑动可不作验算。

版权所有：

路桥集团公路一局第二工程处