浅谈格宾网石笼挡土墙的设计与应用

发布于：2015-06-28 13:28:28 来自：道路桥梁/桥梁工程 [复制转发]

一、项目的工程概况
　　改建梅溪经资源至龙胜公路资源至河口段路线起点位于资源县旺田村，终于龙胜县河口村，路线全长约66.92公里。该改造路段采用二级公路标准，设计速度为40公里/小时，路基宽8.5～10米，汽车荷载公路-Ⅱ级，一般最小平曲线半经100米，最大纵坡7%，大部分路段为旧路改建工程。该公路环山绕水，一侧为资江，鹅卵石资源丰富；一侧为陡峭山体，山体岩层主要为含砾砂岩、含砾泥质砂岩、含砾泥岩、石英砂岩、黑色碳质页岩等。资江环山而过，弯道多，附近山体陡峭，岩层不稳定，容易滑坡塌方。再者，该地域常年降水较多，天然泉水也多，山上经常有水穿过公路主体流入江中。在江上山脚修筑公路，路基的防护工程便成为路基稳定、道路安全畅通的关键性问题。因此，该路段路基的防护工程需要既能充分利用当地的鹅卵石资源，又要能够排水固结，抵抗冲刷。
　　二、格宾网石笼挡土墙、石笼护垫的结构与适用工程
　　格宾石笼是将经表面防蚀处理的低碳钢丝用机械编织的双铰六角形柔性金属网经剪裁、编边和组合后制成的网笼金属网绑扎成不同结构和尺寸的相互连接的网笼、网垫。在石笼内填入适当的石块，石间筑土，在填石筑士时人工移植当地草皮、灌木或切茎，并撒草籽，然后绑扎盖网形成的石笼、石垫整体护面。当带土球的植物根系经石间土进入坡体之后，可以起到浅层长期锚固作用，称为根锚。植被、石笼、石垫与土坡三者形成一个刚柔两性的“板块”。柔中带刚，既绿化环境，保持水土，又能适应一定的位移。“板块”可以抵抗坡面外水冲刷，也可以排除内水。1—2年之后，根系深扎，盘根错节，起连接作用的格宾网将与具有强大的再生力的植被根系共同发挥护坡作用。
　　用格宾网制成的工程结构体具有以下特性：
　　⑴、柔性结构：抗暴雨、水流冲刷、无结构缝、适应变形、整体结构有延展性、用于护坡护岸护滩；
　　⑵、透水性好：能排水固结，利于山坡稳定、水土保持；
　　⑶、耐腐蚀：经表面防蚀处理的低碳钢丝，经久耐用，表面加PVC/HDPE保护层，可用于海洋岸滩及水质变化大的江河迎水立面；
　　⑷、组装、施工方便：不用水、水泥、模板和电力，简便易装，可按设计绑扎组装成各种形状，连贯为一个整体；
　　⑸、进度快，利于赶工期：可多组同时施工，平行、流水作业；
　　⑹、经济适用：可因地制宜地利用当地石料资源；
　　⑺、生态环境保护：石缝间长出绿色植被，满足水土保持、消声敛光、绿化美化环境的要求。
　　适用于建造江河湖海、公路、铁路、航道、矿山、水利等工程的护坡、护岸。有排水固结，抵抗冲刷之优点。更适用于易变形地质、膨胀土地质，以及植被恢复，还原生态和抗震减灾等工程结构中。对一些特殊地段也尤为适用，如：①荒山野洼，乱石无土，难以管理的山坡段。②无水电，无石料的地区。③桥墩及其上、下游地段。④软基地段。⑤沉降不均匀的山坡地段。⑥膨胀土地段。⑦一般边坡等。
　　鉴于梅溪经资源至龙胜二级公路河口至龙胜段特殊的地质条件和地质资源，该路段的路基防护设计采用了格宾网石笼挡土墙和石笼护垫护坡的设计，由于该路段山体陡峭，石笼护垫护坡施工要求较高，实际施工过程中仅采用了格宾网石笼挡土墙设计，石笼护垫护坡未能进入施工阶段，在此也仅介绍格宾网石笼挡土墙的设计要点和施工要点。
　　三、格宾网石笼挡土墙的设计和计算
　　1、土压力分析
　　土方推力的计算可由以下简易的推算方式取得；
　　1)、库伦公式，在计算石笼挡土墙时最常被引用。此公式必须以土楔的平衡当基本条件。
　　此一平衡相当稳定这是由于其摩擦力及泥土本身的重量间作用的结果。
非粘土的计算方式为：Sa=1/2ΥtH2Ka(d=h/3)
　　粘土计算方式为：Su=1/2ΥtH2Ka-2cH
　　 Ka为主动土压力系数

　　
　　2、石笼结构与土压力的关系
　　如果承受强度Po的均布超载重，Sa和d的值则变为：
　　 Sa=1/2ΥtHKa（1+2Po/rt）d=H（H+3Po/Υt）
　　就挡土墙而言，土压力线和土墙背面之间的擦力角度等于ψ；而挡土墙背填土的斜度和水平线之间的角度为ε；挡土墙后方土压力开始作用时土面的斜度为β，阶梯式挡土墙在土方重力方面，假设开始作用时土面的倾斜可从挡土墙破坏表面和水平面所形成的角度β显示出来。
　　由于石笼为钢丝网，具有加固结构，它可以有效的抗拒弯曲应力及剪力作用。因此，若挡土墙基底延伸，于挡土墙柱脚上泥土所加受的力量可增加结构的稳定性。但是其基底的延伸长不可超过挡土墙的高度。
　　如图一中b–b线，土压力作用在铅直面上，此铅直面通过基脚跟部最外线，所以β=90。
　　基跟部分可向后突出以抵抗更多压力，但如果延伸长度超过基础厚度，则超出部分长度不考虑能够有效抵抗倾覆，但此部分可作为锚锭以提供一些水平抗力，这个水平抗力为钢材张力强度和基础上土块重量W1造成之摩擦力，两者中取其较小值。
　　此情形下，土压力作用于铅直面上(如图二，b′–b)。
　　1)、作用于石笼结构的土压力
　　①前墙为阶梯式者②前墙为挺直面者
　　2)、基础延伸型之石笼结构
　　3)、具锚锭作用型之石笼结构

图一、图二、图三

图表一图四

　　在工程上，只要是密度和其他物质能符合结构上、功能上和耐久性上的条件，任何石头或其他物质都可用来当作填料。最常用的填料是卵石或块石。假如结构物的重量是先决条件，或是结构物会暴露于水的冲刷，或必须深入水底，那么最好使用比重大的材料(图表一)。
　　为了确保结构物的耐久性，石材必须抗风化，不碎裂，不溶解，且相当坚硬。(图四)为已填石料石笼密度变化的显示图；
　　填料密度为ra，石笼孔隙率为n，一般孔隙率由0.30到0.40不等，取决于石料硬度和棱角、粒径分析曲线、以及石料是卵石或块石。填石的最佳尺寸是网目D的1到1.5或2倍(如图四)，即石头大小以不溜出网目为准，石头较小(1到1.5D)更好，更具有经济性，且有助于将所受外力均匀分布以及柔性之提升。
　　填石的最佳尺寸是网目D的1到1.5或2倍(如图四)，即石头大小以不溜出网目为准，石头较小(1到1.5D)更好，更具有经济性，且有助于将所受外力均匀分布以及柔性之提升。
　　四、格宾网石笼挡土墙的施工
　　石笼和护垫一般是经折叠后，数件捆扎成捆，运到施工现场的。笼盖可根据要求采用公合体式和连体式两种方式。
　　①每一组石笼或护垫需在一块靠近安装位置的平整场地上打开，并整平折叠的部位。应避免损伤笼体和网线表面保护层。
　　②用绑扎丝将笼体组装成矩形。绑扎方法一般有两种，一种是连续缠绕。另一种是按间距绑扎。绑扎间距一般为200—300mm。根据设计要求选择绑扎方式。
　　将组装好的笼体安装在所需的位置上，并与相邻的笼体绑扎连接。
　　③将准备好的石块填入笼中。要作适当的码排，以达到较高的密度。石块直径一般须大于网目两倍。石块要选用抗风化的石料。
　　④用拉筋来保持笼体形状的规整。拉筋间距一般在300mm左右。
　　⑤石块填充完毕后，盖上笼盖，整齐笼子边缘，并绑扎连接。如果用分体式笼盖，则需等全部笼子填充后，再辅设笼盖，并沿笼体和隔片边线依次绑扎。
　　五、格宾网石笼挡土墙防护效果
　　该挡土墙设计充分考虑到梅溪经资源至龙胜二级公路河口至龙胜段路基的特殊性（要求路基防护的排水固结性能），充分利用了当地丰富的鹅卵石资源，达到以导为主，排除山体水流的问题，避免了常规路基和挡土墙以封堵为主弊端，减小资江对路基冲刷的影响，保持了路基的稳定性，取得了很好的防护效果和生态保护效果。

挡土墙的挡土墙土墙

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只看楼主我来说两句 抢板凳