[摘要]首先分析加筋土擋墻的優(yōu)點(diǎn)，然后介紹加筋土擋墻的機(jī)理，最后重點(diǎn)將加筋土擋墻應(yīng)用于某堤防工程。
[關(guān)鍵詞]加筋土擋墻 堤防工程
一、加筋土擋墻的機(jī)理
(一)加筋效果
加筋提高了土體的峰值破壞強(qiáng)度。對(duì)于大多數(shù)情況，變形性能也能得到顯著的改善，即達(dá)到破壞強(qiáng)度時(shí)的軸向應(yīng)變增大了，并且峰后強(qiáng)度損失減少。但是，對(duì)于脆性的加筋材料，加筋土有可能發(fā)生脆性破壞，峰后強(qiáng)度損失仍很大。加筋主要是限制土體側(cè)向變形，并阻止剪切帶的發(fā)生和發(fā)展。加筋的效果與加筋材料的層數(shù)或間距、布置、強(qiáng)度和剛度、筋土界面的摩擦特性等因素有關(guān)。加筋的間距越小，筋土界面的摩擦越強(qiáng)，加筋效果越顯著。在一定的范圍內(nèi)，抗剪強(qiáng)度隨著加筋層數(shù)的增加而近似線性增加，但超過某一加筋層數(shù)后，抗剪強(qiáng)度不再有明顯的增加。加筋水平布置時(shí)，加筋效果最好，而加筋與水平面夾角在40°－60°之間時(shí)，加筋效果最差。
(二)破壞模式
加筋土有兩種破壞模式，分別為：筋土相對(duì)滑動(dòng)--通常發(fā)生在周圍壓力較小、加筋的間距較大的情況下，加筋土的抗剪強(qiáng)度取決于筋土界面的摩擦抗剪強(qiáng)度：加筋拉斷通常發(fā)生在周圍壓力較大、加筋的間距較小的情況下，加筋土的抗剪強(qiáng)度取決于加筋的抗拉強(qiáng)度�！�
(三)抗剪強(qiáng)度包線
加筋土的抗剪強(qiáng)度包線是雙直線的，轉(zhuǎn)折點(diǎn)對(duì)應(yīng)的周圍壓力稱為臨界周圍壓力。臨界周圍壓力的大小與筋土界面的摩擦抗剪強(qiáng)度以及加筋的抗拉強(qiáng)度有關(guān)，筋土界面的摩擦強(qiáng)度越大，臨界周圍壓力越小。當(dāng)施加的周圍壓力小于臨界周圍壓力時(shí)，加筋土的破壞為筋土相對(duì)滑動(dòng)破壞，加筋土的抗剪強(qiáng)度提高是由于摩擦角的增加；當(dāng)周圍壓力大于臨界周圍壓力時(shí)，加筋土的破壞為加筋拉斷破壞，加筋土的抗剪強(qiáng)度提高是由于粘聚力的增加。
(四)加筋效果的分析模式
加筋土的抗剪強(qiáng)度比未加筋土的抗剪強(qiáng)度提高了，這是加筋土的基本思路。加筋提高土的抗剪強(qiáng)度，有兩種等價(jià)的解釋：等效圍壓原理和準(zhǔn)粘聚力原理，對(duì)比加筋砂與未加筋砂的三軸試驗(yàn)結(jié)果，加筋砂與未加筋砂的強(qiáng)度曲線幾乎完全平行，但加筋砂的強(qiáng)度曲線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)而在縱坐標(biāo)上有一段截距，因此，砂土加筋之后其內(nèi)摩擦角不變，而產(chǎn)生了“粘聚力”。未加筋砂是沒有粘聚力的，因此這一粘聚力被稱為“準(zhǔn)粘聚力”，即準(zhǔn)粘聚力原理。未加筋砂在σ1和σ2作用下達(dá)到極限平衡，而加筋砂在該應(yīng)力狀態(tài)下則處于彈性平衡狀態(tài)，這說明加筋砂的強(qiáng)度提高了。由應(yīng)力圓分析可知，加筋的作用相當(dāng)于增加了有個(gè)附加圍壓△σ3，從根本上講，等效圍壓理論與準(zhǔn)粘聚力理論時(shí)等同的，都是對(duì)加筋砂土三軸試驗(yàn)結(jié)果由現(xiàn)象到機(jī)制的等效力學(xué)解釋。
二、加筋土擋墻在堤防工程中的應(yīng)用
衡陽市蒸水南堤草橋至蒸水橋段建筑長度1.29km，由于河道狹窄淤積、排水不暢、局部地段阻水嚴(yán)重等多種因素，10年一遇的洪水，便會(huì)造成堤段出現(xiàn)滲漏、管涌等現(xiàn)象，部分堤段產(chǎn)生滑坡，導(dǎo)致保護(hù)區(qū)的部分地區(qū)受淹，經(jīng)濟(jì)損失十分嚴(yán)重，急需整治。此堤防工程要求：對(duì)河段進(jìn)行除險(xiǎn)加固，加高加固。治理后的堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)將達(dá)到100年一遇。在設(shè)計(jì)之初對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了多番比較，堤防高差最大達(dá)12.89m，如若采用梯形放坡斷面型式填筑土堤。雖然節(jié)省工程投資，但蒸水南堤堤背規(guī)劃的三棟20多層的樓房建筑距離將不能滿足要求，導(dǎo)致將無法建筑，這塊地早在幾年前已拍賣，如臨時(shí)征地，不但需要大量的征地費(fèi)用，而且影響城市總體規(guī)劃，經(jīng)濟(jì)上更不合理，故只有選擇直立式岸坡。將砌石重力式擋墻、懸臂式擋墻及扶壁式擋墻、衡重式擋墻等多種擋墻型式進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，發(fā)現(xiàn)僅該堤段擋墻工程造價(jià)就需1060萬元，投資較大，且對(duì)基礎(chǔ)應(yīng)力要求高，鑒于實(shí)際情況，大膽采用了加筋土擋墻型式，通過核算此堤段加筋擋墻工程造價(jià)為779.5萬元，相對(duì)而言不但節(jié)省大量工程投資，解決了基礎(chǔ)地基應(yīng)力問題，而且墻面美觀大方，有利于區(qū)域環(huán)境建設(shè)。
衡陽市蒸水南堤草橋至蒸水橋段建筑全長為1.29km，中間被雁棲橋相隔，加筋土擋墻總長度為1.07km，墻高在5－9m之間。一部分結(jié)構(gòu)采用階梯路肩式加筋陡坡結(jié)構(gòu)，分階高度2.5m，臺(tái)階寬度0.78m，臺(tái)階下層采用加筋土擋墻結(jié)構(gòu)，上層放坡，邊坡坡比1:2.0，草皮護(hù)坡。一部分從52.43m標(biāo)高開始全部采用加筋土擋墻，擋墻項(xiàng)標(biāo)高為63.32m，擋墻高達(dá)10.89m，為了確保工程質(zhì)量，在正式施工前設(shè)置了50m長的新型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)段，試驗(yàn)無誤后方才進(jìn)行大規(guī)模的施工。基礎(chǔ)開挖后，設(shè)置漿砌石基座，部分直接采用回填土作基礎(chǔ)，并于加筋土基礎(chǔ)鋪設(shè)鋼塑土工格柵，提高地基承載力；現(xiàn)澆砼條形基礎(chǔ)，預(yù)制安裝鋼筋砼面板(面板尺寸為：長×高＝99.0×49.0cm)；加筋帶材料選擇型號(hào)為CAT30020A(規(guī)格30×2.0mm、破斷拉力≥7.0N，極限抗拉強(qiáng)度115Mpa、破斷伸長率≤3％、單位長度13.0m/kg)，每0.5m高鋪設(shè)一層，每層間距0.5m設(shè)一孔，每孔筋帶4條，筋帶長8m－6m,墻后面板0.3m范圍內(nèi)回填卵石，其后再回填填土料。
在施工現(xiàn)場開挖土方較多，回填土料是最省投資、最便捷快速的方案，但因本工程為水利工程，考慮到水位漲落對(duì)填料的影響，特別是水泡后，土與筋帶之間的摩擦力將會(huì)降低，經(jīng)過計(jì)算推理后，將墻后填料分為兩部分，其中處于水位變動(dòng)以下基礎(chǔ)回填一定數(shù)量、一定寬度的中粗砂，水位變動(dòng)區(qū)以上基本回填土方，既解決了擋墻穩(wěn)定問題，也相對(duì)節(jié)省了工程投資。
加筋土擋墻施工工藝流程主要如下：測量放樣一基坑開挖一基礎(chǔ)驗(yàn)收一回填中粗砂→鋪土工格柵→砌筑擋墻基礎(chǔ)→C25條形基礎(chǔ)澆筑→預(yù)制面板→第一層面板施工→攤鋪填料→壓實(shí)填料→鋪設(shè)筋帶→第一層及以上各層而板施工→攤鋪填料→壓實(shí)填料→鋪設(shè)筋帶→頂層型板的施工→壓實(shí)填料→鋪設(shè)筋帶→攤鋪填料→壓實(shí)填料。
本工程加筋土擋墻施工順利，期間遇到的最大施工難題是基礎(chǔ)開挖時(shí)遇到雜填土及淤泥質(zhì)土基礎(chǔ)，邊開挖邊坍塌，無法形成穩(wěn)定基坑，根據(jù)現(xiàn)場特殊地質(zhì)情況，將雜填土及淤泥質(zhì)土范圍內(nèi)原擋墻基礎(chǔ)擴(kuò)大，邊開挖，邊拋石，并增鋪格柵，形成穩(wěn)定基坑后再砌筑漿砌石擋墻基座。發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)修改設(shè)計(jì)方案，保證加筋土擋墻施工工期，如期在一個(gè)枯水期完工。該工程完工后經(jīng)歷了2008年汛期的洪水考驗(yàn)，河道過流順暢，擋墻無變形無損壞，完整如新，解除了該區(qū)域的洪澇災(zāi)害。
三、結(jié)論
通過加筋土擋墻在堤防工程治理中成功的應(yīng)用，可知在施工場地狹小，施工材料運(yùn)輸與存貯困難，工期緊，施工條件要求較為苛刻時(shí)，采用加筋土擋墻不失為一種經(jīng)濟(jì)省時(shí)的好方法，可在河岸整治、防洪及道路路基等工程中推廣應(yīng)用。
