土工格栅加筋挡土墙的加筋原理及结构形式探究

李军刚 李延锋

（河南华宸工程建设有限公司 450100）

土工格栅加筋挡土墙的加筋原理及结构形式探究

李军刚 李延锋

（河南华宸工程建设有限公司 450100）

本文阐述了土工格栅加筋挡土墙的加筋机理及其填筑的一般过程，介绍了土工格栅加筋挡土墙的主要结构型式、特点及应用实例，为以后土工格栅加筋挡土墙的设计提供了依据和参考。

加筋挡土墙;土工格栅; 结构型式

1 土工格栅的功能

1.1加筋作用

土工格栅拥有较优的张拉模量和抗拉强度。故此, 可将应力或荷载平均地扩散在很大的面积范围。相对于软弱地基, 能极大地减少作用于软基础上的力；相对于土体结构层, 能极大地减少土体结构层形成的徐变作用, 从而实现预防土体松散流动的目的。利用土工格栅对压力拥有平均扩散性的特点, 土体面层铺其能极大地增强面层抵御局部冲击的能力。

1.2压实作用

因为格栅约束层的网孔形状相同,故此上、下层颗粒之间剪切阻力无相互作用,又由于格栅的抗拉强度、刚度及网孔的钳锁作用三方面相互复杂作用, 阻碍了由于荷载的压实而引发的局部位移变形,故此强化了颗粒材料的压实作用。

1.3抗变形作用

当格栅受到不均匀外力时，网孔将产生变形,此时，即呈现出约束作用。因此，土工格栅对非均匀布设在的适应性较好并将其均匀传递。即如图1：按主动破裂面（BC）将墙体划分为稳定区和主动区，下滑土棱体（ABC）自重形成的水平

图1 土工格栅受力图

推力对各层拉筋产生拉力（T），拟将从土中拔出拉筋，但稳定区土体和筋带的摩擦力阻碍拉筋被拔出。若各层土体和拉筋的摩擦阻力都能抵御对应的土推力，那么墙体的整体将不能呈现（BC）滑动面，加筋土体的内部稳定即可得到保障。

2 土工格栅加筋挡土墙主要结构型式

2.1加筋挡土墙的基本结构

土工格栅加筋挡土墙的构造主要由基础、面板、填料、帽石及土工格栅五个部分组成，如图2 所示。其中，钢筋混凝土面板构成面板材料，其作用主要用于挡住墙后的回填土料，并装饰墙体。同时可将墙体的拉力传导于墙后的加筋材料。

基础部位主要划分为加筋体下的基础部分及面板下的条形基础。条形基础的主要作用是宜于安置墙体的面板部分，起到支撑和定位上层面板的作用。墙体下的基础和条形基础皆必须符合地基承载力的基本要求。就回填料部分而言，应采用易压坚实且与加筋材料之间有相当大摩擦力的材料作为回填土料。土工格栅材料应采用抗拉强度高、抗拉性能良好的材料作为挡墙的加筋材料。帽石部分一般选择浆砌石混凝土预制块或现浇混凝土或浆砌石作为压顶或者帽石。

2.2结构型式分类

土工格栅加筋土挡土墙在实际应用中主要有以下几种情况。

2.2.1 单面加筋土挡土墙

单面土工格栅加筋挡土墙是在土体的单侧设置加筋挡土墙的一种支持结构，可分为单面路肩式加筋挡土墙和单面路堤式加筋挡土墙。如图3(a)、图3（b）所示。加筋体是由墙面板、拉筋和填料组成的复合体，墙面板可以用人工安装，填土可以用机械逐层填埋碾压，具有造价低、施工方便、材料消耗少、构建轻的优点，在桥台、护岸、堤坝和基础设施方面具有明显的优势，有着广阔的应用前景。

图3（b） 单面路堤式加筋挡土墙

2.2.2 双面加筋土挡土墙

双面加筋土挡土墙是一种新型支挡结构物,它由多根拉筋将两侧同层高的面板相互连接,，并在两侧面板间分层填土而形成。双面式加筋土挡土墙中又包括了分离型、交错型，如图4(a)、图4（b）所示。具有造价低、材料消耗少、节省土地、使用的构件相对比较轻，墙面板人工可以安装,填土采用机械碾压夯实等特点。双面加筋土挡土墙的两侧面板是用拉筋对拉，拉筋与填料的相互作用，使得原土体的力学性质发生了很大改变，增强了原土体的稳定性及抵御外荷载的能力。由于双面加筋土挡土墙充分利用了材料的特性，又是柔性结构，对地基的适应性和承受变形的能力比较强，在人工填土边坡受限制地段和铁路、高速公路及城市道路方面被广泛采用。

图4（a） 双面分离式加筋土挡土墙

图4（b） 双面交错式加筋挡土墙

2.2.3 台阶式加筋土挡土墙

台阶式加筋土挡土墙可分为蔗垫式土工合成材料加筋挡土墙和条带式加筋土挡土墙。如图5所示。蔗垫式土工合成材料加筋挡土墙即是各层连续满铺土工蔗垫拉筋或土工格网。条带式加筋土挡土墙即拉筋为条带式，即每一层不满铺拉筋；目前，我国主要采用条带式有面板的加筋土挡土墙。

图5 台阶式加筋土挡土墙

2.2.4 无面板加筋挡土墙

无面板土工格栅加筋土挡土墙，又称包裹式加筋土挡土墙或反包式加筋土挡土墙。如图6所示。作为一种柔性结构，墙面由土体填入网眼袋再用土工格栅反包而成，各层土工格栅用专用连接棒连接，将坡脚至坡顶筑成一个整体，进而确保挡土墙的稳定性和整体性。把适应当地生长条件的各种草籽、灌木籽、花籽随同填土放入网眼袋内，经过几个月后种子长成花草就将墙面变成绿色生态墙面。这样，土工格栅的使用安全有了保障，又将挡土墙工程的整体环境进行了美化及绿化。无面板土工格栅加筋土挡土墙，墙坡面采用柔性的绿化防护结构，对环境的美化及绿化、改善自然生态，有着很好的环境效益。无面板加筋挡土墙因其具有占用土地少、造价低、施工简单、施工工期短而有广泛的应用前景。

图6 无面板加筋挡土墙

2.3加筋土挡土墙的应用

在设计制定土工格栅加筋土挡土墙的施工方案时，要综合考虑支挡工程所在的地形地貌和地质条件等因素。确定施工方案时，在加筋土挡土墙的的后面要保证有足够的空间，用以足够的加筋区域确保加筋土挡土墙的整体稳定性。土工格栅加筋土挡土墙适用于填方工程，特别是在铁路、高速公路等工程的半挖半填或填挖结合界处和修筑山岭重丘区公路工程的处理上，可凸显出其优势。

2.3.1 代替重力挡墙

加筋挡土墙可以代替混凝土重力式挡墙，其优点是对地基的要求比重力挡墙要低，抗震性能较好，可承受地基较大的变形及荷载的冲击，且施工方便，外形美观，占地面积少，适用于缺乏石料的地区和大型填方工程。

2.3.2 阻抗土体破裂

加筋土挡墙可用于增强路基边坡稳定性，用于城市立交桥桥台（减少占地面积）和地基。加筋土挡墙的墙面系统一般采用石笼、石块、砼面板或以土工格栅回包后形成的柔性结构。当拉筋逐层埋入土体并经碾压夯实后，拉筋与土体就产生相互作用力，既格栅表面与填土的摩擦力，格栅孔眼对填土的咬合锁定作用力，进而土工格栅具有了抵抗拉拔能力，软弱地基的承载力得到了提高，形成了阻抗土体破裂的保护面。

2.3.2.3 节约填土资源

目前由于工程征地成本逐年增高，可以利用的填土资源逐渐减少，而路网改造的需要又相当迫切，使得工程往往修建在陡峭的边坡上，并尽可能地利用就近的填料或弃方。采用加筋土挡土墙的陡坡路堤，有效地解决了这些实际问题

3 结语

土工格栅加筋土挡土墙做为一种新型的支挡结构型式， 以其结构简单、对地基的适应性强、承受变形能力强、施工方便、以及经济实用造型美观、整洁和不占用空间等一系列的优点，使其在众多的工程领域成为优选方案。本文在总结国内外很多学者的研究成果的基础上，阐述了土工格栅加筋挡土墙的加筋机理及其填筑的一般过程，介绍了土工格栅加筋挡土墙的主要结构型式及特点。不同结构型式的土工格栅加筋挡土墙将在相关的工程中得到广泛应用。

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1007-6344（2017）05-0345-02

辽宁省教育厅项目（2016FRPY12）

李军刚 男(1980,123)籍贯：河南省荥阳市 单位：河南华宸工程建设有限公司 职称：助理工程师学历：中专 研究方向：施工技术

李延锋 男 籍贯 河南省荥阳市 单位：河南华宸工程建设有限公司 职称：助理工程师 学历：本科 研究方向：施工技术