加筋土挡墙在水利中的应用

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生态加筋土挡墙在低承载力地基上的设计和应用
曾皋波 徐州平
（深圳万向泰富环保科技有限公司）

摘 要 介绍加筋土挡墙的一些结构形式，主要介绍生态加筋土挡墙的设计形式、施工。对相关典型项目进行介绍分析。突出在设计、施工中的一些问题和注意事项。
关键字 加筋土 挡墙 生态挡墙 软基 绿色挡墙 水岸挡墙 土工格栅

加筋土(Beinforcedearth)是在土中加入加筋材料(或称筋带)的—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。在我国，加筋土的应用实际上已有悠久的历史，如水工建筑中用树木枝条加固地基，道路工程中加入枝条的黄土“土桥”，民用房屋建筑中用掺入草筋、发丝或竹片的土夯筑土墙等，可惜未进行总结并向更深一步发展；在国外，也有类似记载。然而作为近代建筑技术加以研究和推广，则是近四十年来的事。20世纪六十年代初，法国人亨利•维达尔(Henri•vidal)在试验中发现，当土中掺有纤维材料时，其强度可明显提高到原有强度的几倍，继而提出了加筋土设计理论。1965年在法国普拉聂尔斯(Prageres)首次用他的设计理论成功地修建了一座公路加筋土挡墙，于是这一具有许多独特优势的加筋土结构立即引起了法、英、美、前苏联和日本等世界各国的重视，研究并运用于实际工程中。加筋土技术的应用也从最初的用作挡土墙而扩展利用于桥台、护岸、堤坝、沉淀池、半地下仓斜墙、建筑物基础、核电站反应堆等复杂工作条件下的结构中。
　　 我国于1978年首次在云南建成加筋土挡墙试验工程。从此，加筋土技术的研究和应用在我国得到迅速发展。重庆市区的长江滨江公路驳岸墙(长5．5km)是目前最长的刚性面板结构的加筋土挡墙工程，云南楚大高速公路1号墙(墙高43．75m)是高速公路中最高的加筋土挡墙，重庆巫山县集仙路挡墙(墙高60m)是城市道路中最高加筋土挡墙，江苏丹阳苏南运河生态挡墙长约11公里是目前为止最长的生态柔性加筋土挡墙工程。目前国内对加筋土挡墙的理论研究已接近国际先进水平。
一）加筋土挡墙技术的成功大量运用有如下优势：
1） 土工合成材料的日益发展和完善，为加筋土挡墙提供了物质保证。
2） 加筋土挡墙的设计和施工理论日益得到发展和完善。为合理实施该结构提供了良好的技术基础。
3） 加筋土挡墙本身具备的优势：采用装配式方法，简单、快速，并且节省劳力和缩短工期；柔性结构物，能够适应地基轻微的变形，地基变形对其影响比对其他结构物小，地基的处理也较简单；很好的抗振结构物［1］。
4） 加筋土挡墙的经济优势也为凸显了成本优势。
5） 加筋土挡墙的外表面的美观性也是其优势之一（预制嵌块体，生态袋绿化墙面等）。
二）目前国内加筋土的加筋材料主要有：土工布，钢塑复合筋带，塑料土工格栅，钢塑土工格栅，玻璃纤维土工格栅，经编土工格栅等。
三）面板形式主要有：钢筋砼预制板，钢筋砼现浇面板，砼模块；包裹式面板，反包型面板，生态袋填充袋面板等。
四）生态加筋土挡墙主要的组合形式为：植被（外观）+生态填充袋做面板+反包型加筋格栅挡墙。其具备如下优点：
1）包含加筋土挡墙的所有优点。
2）全柔性结构，对沉降和微小变形的适应性更强。
3）生态填充袋做面板，一般为填充现场的沙土，能更大限度的提供施工便捷性，缩短施工工期。
4）采用现场的土体做建筑材料更大限度的增加环保和节能性，是土体的循环利用。
5）生态填充袋做面板对后期的修复和补救提供极大的方便和快捷。
6）墙面可生长草本和灌木，营造了良好景观效果和提升了环境品质。
7）没用刚性物致伤的可能，可将安全伤亡率降至极低的水平。
五）应用案例和特点分析
1）深圳市星河•丹堤D区挡墙支护工程：典型断面图见图（1），









图（一）星河•丹堤D区挡墙支护工程典型断面图

支挡高度为8—9.5米高，沿湖岸边长为710米左右。因景观和结构方面的需要局部设错台（错台种乔木），墙面坡角为75度。正常水位高度为1.0米左右，坡顶为小区公路（考虑了消防荷载），路下布置了小区管沟系统，坡顶布置了2.0米（挑出宽度）左右的挑梁结构人行道。生态袋填充物为现场的含角砾粘土。地基地质和承载力特征值为（至上而下）：含角砾粘土，厚为2.5—5米左右，承载力特征值为160KPa；砾质粉质粘土，厚为1.5—2.5米左右，承载力特征值为230Kpa；全风化粗粒花岗岩，厚为3.0—5.0米左右，承载力特征值为350Kpa；强风化粗粒花岗岩，厚为2.5—4.0米左右，承载力特征值为700Kpa，厚度不小于2.0米等。
结构施工期为：3个月（2006年8月-10月），植被施工为3天，同年12月下旬植被达到验收标准。整个工程造价比原来的重力式浆砌石挡墙节约40%以上。施工期间沉降量为填土高度的0.3—0.4%，完工后半年的沉降量为填土高度的0.2—0.3%，坡顶的水平侧移量为挡墙高度的1.1%（达到每米≤16.5mm［2］）。
该结构先后经历了边坡顶部以上的土建工程的施工侵扰，其中一部分临时设施（水泵站，钢筋加工场等）建于坡体上，结构未发现异常失稳和破坏现象。
相应施工过程和现场效果照片见图（2）—图（6）






图（二）星河•丹堤D区挡墙支护施工现场 图（三）星河•丹堤D区挡墙支护施工现场

图（四）一个月时的植被 图（五）六个月后的植被
2）深圳市坂田十二橡树园地产西区挡墙工程：典型断面图见图（六），

图（六）坂田十二橡树园地产西区挡墙典型断面图
支挡高度为7-8.5米高，沿红线长为170米左右。中腰位置设0.6米宽错台，墙面坡角为75度。坡顶为小区公路（考虑了消防荷载）。生态袋填充物为现场的含角砾粘土。地基地质和承载力特征值为：沿施工段分布为1—19米厚素填土，承载力特征值为65 Kpa。原计划设计桩基和悬臂式挡土墙。
结构施工期为：2个月（2007年11月-12月），植被施工为3天，08年3月下旬植被达到验收标准见图（七）-图（八）。造价比原来的支挡结构节约50%以上。施工期间沉降量为填土高度的0.35%，完工后半年的沉降量为填土高度的0.3%，坡顶的水平侧移量为挡墙高度的1.0%（达到每米≤16.5mm［2］）
该结构在08年3月，因开挖4.5米深地下室，在生态加筋土挡墙内侧设置85度边坡的基坑护壁，坡顶宽度为4.2米左右，实际形成了生态加筋土土堤墙见图（十）。一年来为发现有何异常现象，坡面的植被已是异常茂密见图（十）。







图（七）十二橡树园西区挡墙施工 图（八）十二橡树园西区挡墙施工










图（九）十二橡树园西区基坑施工 图（十）十二橡树园西区挡墙一年后植被

六）体会和问题：
本人自2005年进行生态加筋土挡墙和生态加筋土边坡设计和施工以来，在全国各省市设计的类似工程上百项，施工完毕的有50多项，基本能体现出该结构的优势特点，尤其是水岸边坡（常水位深度最好不超过3.0米），基础的处理相对简单，结构稳定，植被能较好的吸收水汽，生长特别茂密。满足生态景观的环境要求。相对于其他刚性面板的加筋挡墙其对变形的适应能力更强，施工相对简单，生态植被更是刚性面板无法解决的。
同时在设计施工中有如下几方面需要注意和探讨：
1） 国内外的设计计算（含软件）大多是对筋带式或土工织物类材料而言，其实土工格栅的材料特性与上述二种材料有所不同，其似摩擦系数更大，并存在“群网效应”对结构有加强作用［3］。
2） 坡面坡角一般不宜陡于75度，其一，可以消除水平变形对结构造成的影响；其二，坡度较缓利于植被的生长；其三，从人体工程学角度，小于75度的角对人不易产生“恐高”感。
3） 生态加筋土挡墙对地基承载力的要求没有合理的计算方法，采用梯形分布法实际是对传统刚性结构的计算模式。实际发现有局部的承载力值小于计算值的50%未发生失稳。
4） 回填土，国外采用砂性类材料，国内大部分采用粘土类，所以对渗水部位要特别注意处理，水下位置建议采用砂性类材料。
5） 对变线部位要特别注意设计局部加强格栅；反包的质量要重点关注；土体的密实度要严格控制好。
6） 对于高度超过5米的挡墙，宜增设错台。
7） 施工增高的进度应有所控制，尽量控制在每10天增高不超过3.0米。


［1］ 陈忠达《公路挡土墙设计》126-127
［2］ 龚晓南 主编《地基处理手册》760-761
［3］ 高江平 胡长顺 陈忠达 吴家惠《土压力计算原理与网状加紧挡土墙设计理论》144