废旧轮胎挡土墙国内外应用与研究综述

黄留新 王丽艳 余曜宏

摘  要：回顾了国外废旧轮胎挡土墙的应用历史以及国内外研究进展，得出废旧轮胎挡土墙的使用可解决我国庞大数量的废旧轮胎无处存放的问题，对废旧轮胎的处理与再利用具有重要的应用前景，并提出有必要开展满足承受超载荷及地震载荷等复杂工程条件需求的稳定性研究。

关键词：废旧轮胎挡土墙;工程应用;研究现状

中图分类号：TU43          文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）16-0031-03

Abstract： The application history of waste tire retaining wall abroad and the research progress at home and abroad are reviewed. It is concluded that the use of waste tire retaining wall can solve the problem of nowhere to store a large number of waste tires in our country. There is an important application prospect for the treatment and reuse of waste tires， and it is necessary to carry out stability research to meet the requirements of complex engineering conditions such as overload and seismic load.

Keywords： waste tire retaining wall; engineering application; research status

1 国内外工程应用

随着汽车数量的快速增加，每年将产生大量的需要数千年才能分解的报废轮胎，造成严重的“黑色污染”，如何处置和有效利用这些废旧轮胎已成为世界性热点问题。如今，我国每年产生的废旧轮胎数量已超出美国，位居世界第一，并且每年产生的废旧轮胎急剧增加，每年的废旧轮胎已达4亿多条，庞大数量的废旧轮胎无处存放也是我国需要面临的严重问题之一，对废旧轮胎的处理与再利用的研究是一个十分迫切而有趣的课题。

从全球来看，废旧轮胎作为土建材料在美国尤为盛行，其次是欧洲、加拿大、日本，我国则正在起步[1-3]。整块轮胎的土工使用最早始于1973年的美國，用废旧轮胎加固路堤边坡[4，5];1994年，在桑塔巴巴拉市的一项道路边坡维修加固工程中，将整个的轮胎铺筑在边坡表面，筑起一座纯轮胎墙，以免暴雨季节遭受水流的冲蚀，总工期仅花了10天，施工成本也低于一些常规挡土墙。90年代，美国苏卡尔建筑有限公司设计的以塞满土的整块轮胎堆叠形成支档面板的挡土墙称为胎面挡土墙，墙壁可以用不同的角度建造，预期寿命100年，用于水库堤防建设（图1）[6]、山体森林道路建设（图2）[7]。

还有如墨西哥每年有多达2500万条轮胎遭废弃，如今用轮胎做成的围墙已成为墨西哥边城一道独特的景观，利用废旧轮胎阻尼大和抗震性能好的优点构成围护墙用于住宅建设[8]，墙顶承受着超载，并要经受地震载荷的考验（图3和图4，2016年，2018年）。

2 国内外研究现状

首次开展以塞满土的整块轮胎堆叠形成挡土墙支档面板的研究是Garga和O'Shaughnessy两位学者[9]，他们采用了约1万只整轮胎建立了一个4米高的现场废旧轮胎挡土墙测试，轮胎间用聚丙烯绳索连接在一起，分别研究了无粘性土和粘性土回填轮胎的工况，开展了平板加载和轮胎垫现场拉出等试验，首次论证了用废轮胎加筋填土的实际可行性，并给出了使用废旧轮胎挡土墙的设计建议。

同时，Taya[10]给出了整块废旧轮胎箍土形成的重力式挡土墙以及胎面加筋挡土墙的各种类型及其设计方法，重点给出了废旧轮胎在挡土墙中的应用，提供了废旧轮胎重力式挡土墙和轮胎胎面加筋挡土墙的设计方法;其中，给出的胎面加筋挡土墙四种类型，型式之间主要区别是轮胎底部有无深入地表以下以及墙顶地面以上有无堆载，然而，关于胎面加筋挡土墙墙顶受超载作用的工作性能还未开展研究。

Sayo[11]进一步说明了废旧轮胎是重力式挡土墙和土体加筋的理想材料。马源[12]则以Taya[7]给出的废旧轮胎“梯形”重力式挡土墙为研究对象开展了力学性能二维数值计算[12]，在计算之前将通过足尺抗压试验研究了废旧轮胎-土复合体的压缩特性和通过缩尺直剪试验研究了复合体界面剪切特性，为数值计算提供参数依据。

整块废旧轮胎埋入土体内作为加筋材料的研究较丰富，LaRocque等[13]将废旧轮胎捆绑在一起作为加筋土材料，采用大型直剪试验方法研究了捆绑废旧轮胎间的界面抗剪强度特性，Huat等[14]总结整块废旧轮胎在热带残积土坡修复中的应用[14]。另外，Yoon等[15，16]采用废旧轮胎胎面制成新型轮胎胎圈，研究轮胎之间的连接螺栓数量、砂的相对密度、埋深、加筋层数等参数下的胎圈在砂土中的加筋效果，得出废旧轮胎胎圈加筋效果比土工格室加固效果更为显著。Yoon等[17]又用废弃轮胎的胎面和胎侧形成网格构造加筋砂土，在相对密实度、埋深、加筋层数、轮胎网格尺寸和轮胎节段组合型式等影响下的加筋砂土承载力和沉降折减系数的变化，表明胎面和胎侧结合的方式加筋砂土具有最高的承载能力。

国内将整块废旧轮胎埋入土体内作为加筋材料的研究是以李丽华教授为代表[18-25]，Li等[18]提出黏土与砂土相比，轮胎内避免回填黏土，黏土会造成工后沉降，轮胎内回填砂土是一种比较好的加筋模式。Li[19，20]等通过小型模型路堤试验研究废旧轮胎加筋路堤的应力和变形特征;之后又通过振动台模型试验和FLAC3D数值分析方法对废旧轮胎加筋路堤边坡在地震荷载作用下的响应特性进行系统的研究[21，22];李丽华等人[23，24]又将废旧轮胎与双向格栅组合形成共同加筋体;李丽华等人[25]对加筋土挡墙开展了超载模型试验。

[15]Yoon Yeo Won， Heo Seung Beom， Kim Keun Soo. Geotechnical performance of waste tires forsoil reinforcement from chamber tests[J]. Geotextile and Geomembranes， 2008，26：100-107.

[16]YoonYeo WonH.Engineering characteristics of tire treads for soil reinforcement[C]. Proceedings of the International Workshop on Scrap Tire Derived Geomaterials - Opportunities and Challenges. 2008，83-105.

[17]Yoon Yeo Won，Cheon Sung Han，DaeSeong Kang. Bearing capacity and settlement of tire-reinforced sands[J]. Geotextile and Geomembranes， 2014， 22： 439-453.

[18]Lihua Li， Huiming Tang，Benlin Xiao. Discarded tire implications in reinforced slope[C]. Advanced Materials Research Vols. 2012，374-377：1430-1433.

[19]李丽华，肖衡林，郑俊杰，等.废旧轮胎加筋路堤边坡模型试验研究[J].工程力学，2015，32（11）：79-85.

[20]Lihua Li， Henglin Xiao， Pedro Ferreira，et al. Study of a small scale tyre-reinforced embankment[J]. Geotextiles and Geomembranes， 2016，44：201-208.

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[22]李丽华，杨超，肖衡林，等.废旧轮胎加筋路堤边坡数值模拟计算分析[J].公路工程，2017，42（1）：4-8.

[23]杨俊超.交通荷载作用下轮胎-格栅加筋土挡墙力学性能研究[D].湖北工业大学，2017.

[24]崔飞龙.废旧轮胎与土工格室加筋路堤边坡性能研究[D].湖北工业大学，2017.

[25]李丽华，石安宁，肖衡林，等.加筋土挡墙静载模型试验及其力学性能研究[J].岩土力学，2018，39（12）：79-85.

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