加筋格宾挡墙加固高填方路基的工程应用.pdf

作 者 简 介：刘 鹏（），男，江 西 南 昌 人，硕 士 研 究 生，工 程 师，主 要 从 事 道 路 与 桥 梁 工 程 设 计 工 作。加筋格宾挡墙加固高填方路基的工程应用与验算研究刘鹏，沙佳，吴琪（江 西 省 交 通 设 计 研 究 院 有 限 责 任 公 司，江 西 南 昌）（马 克 菲 尔（长 沙）新 型 支 档 科 技 开 发 有 限 公 司，湖 南 长 沙）摘要：文 章 以 江 西 省 宜 春 至 遂 川 高 速 公 路 新 建 工 程 项 目 为 具 体 案 例，研 究 了 加 筋 石 笼 挡 墙 的 施工 工 艺 及 技 术，随 后 对 该 应 用 进 行 数 值 模 拟 分 析，经 过 验 算 后 满 足 规 范 要 求，研 究 成 果 可 为 后 续 高填 方 路 基 边 坡 加 固 设 计 与 施 工 提 供 参 考。关 键 词：高 速 公 路；高 填 方 路 基；加 筋 格 宾 挡 墙；稳 定 性 验 算前言加 筋 格 宾 挡 墙 是 护 坡 技 术加 筋 土 技 术 共 同运 用 后 的 一 种 新 型 支 挡 构 造 物，近 年 来 逐 渐 应 用 于我 国 各 项 实 体 工 程 中。我 国 学 者 对 此 研 究 颇 多，并均 取 得 了 一 定 的 研 究 成 果，对 该 类 施 工 工 艺、演 算设 计 分 析 及 后 续 工 程 应 用 都 有 一 定 的 借 鉴 价 值。曹 桂 霞以 山 西 省 某 山 区 二 级 公 路 路 基 边 坡 加 固施 工 项 目 为 例，探 讨 了 详 细 的 石 笼 挡 墙 关 键 施 工 流程；王 祥等 建 立 了 加 筋 格 宾 挡 墙 的 数 值 分 析 模型，研 究 了 加 筋 格 宾 挡 墙 的 土 压 力、筋 材 拉 应 力 及挡 墙 变 形 等 特 征 参 数 的 分 布 规 律；戴 超 群结 合 工程 实 例，总 结 了 绿 色 加 筋 格 宾 挡 墙 的 施 工 工 序；王莹等 归 纳 了 新 型 加 筋 格 宾 挡 墙 的 设 计 方 法 与 施工 注 意 事 项；肖 侃等 通 过 研 究 表 明 石 笼 挡 墙 能 够有 效 地 控 制 路 基 侧 向 位 移，减 小 路 基 变 形，且 阶 梯式 石 笼 挡 墙 的 防 护 效 果 优 于 加 筋 式 和 直 背 式 石 笼挡 墙。修 建 传 统 的 重 力 式 混 凝 土 挡 墙 目 前 面 临 石料 昂 贵 紧 缺、水 泥 用 量 大、耗 能 高、后 期 养 护 及 绿 化问 题 突 出 等 瓶 颈。随 着 环 境 保 护、景 观 建 设 以 及 生态 恢 复 的 力 度 加 大，边 坡 自 身 的 稳 定 性 与 生 态 功 能要 求 也 愈 加 重 要，加 筋 格 宾 挡 土 墙 是 在 传 统 混 凝 土挡 土 墙 构 造 物 基 础 上 衍 生 的 一 种 新 型 生 态 护 坡 技术，具 有 整 体 强 度 高、耐 久 性 强、排 水 通 畅 且 绿 化 方便 等 诸 多 技 术 优 点 及 经 济 价 值。项 目 概 况宜 春 至 遂 川 高 速 公 路 新 建 工 程（以 下 简 称“宜遂 高 速”）地 处 江 西 省 的 中 西 部，该 项 目 是 国 家 公路 网 规 划（年 至年）规 划 的 咸 宜 韶 通 道在 江 西 走 向 的 一 部 分，本 项 目 路 线 全 长 达，概 算 投 资 亿 元。本 文 加 筋 格 宾 挡墙 设 于 该 项 目 羊 狮 幕 互 通匝 道，羊 狮 幕 互 通 属 于单 喇 叭 互 通（型）立 交，采 用 主 线 上 跨 型 式（预 应 力 砼 先 简 支 后 连 续梁），互 通 位 置 位于 安 福 县 章 庄 乡 排 上 村 附 近，中 心 桩 号 ，连 接 宜 春 市 至 安 福 县省 道。其 中，互 通 段 左 侧 设 计 采 用 加 筋 格 宾 挡 墙防 护，该 段 中 心 最 大 填 土 高 度 达，且 处 于匝 道 转 弯 半 径 上，周 边 靠 近 冲 沟 河 流，对 现 场 地 集承 载 力 要 求 很 高，施 工 难 度 同 样 较 大。加 筋 格 宾 挡 墙 工 艺 特 点 及 流 程结 构 组 成加 筋 格 宾 单 元 经 人 工 特 殊 处 理 后 抗 腐 蚀 性 比较 强，它 由 机 器 编 织 而 成，属 于 双 绞 合 六 边 形 的 网状 物 体（金 属 类），其 面 墙 形 状 整 体 上 接 近 格 宾 网箱。加 筋 格 宾 的 每 一 单 元 尺 寸 是 ，加 筋网 面 的 长 度 则 由 设 计 验 算 其 力 学 性 能 是 否 达 标 后确 定。每 个 单 元 之 间 通 过 多 捆 绞 合 的 钢 丝 连 接 而成，绑 扎 需 牢 靠，此 类 挡 墙 墙 面 大 致 做 成 阶 梯 式 或者 直 立 式 的 居 多。加 筋 土 的 基 本 原 理 大 致 可 归 为两 类：摩 擦 加 筋 理 论、似 粘 聚 力 理 论。工 法 特 点加 筋 格 宾 面 板 和 加 筋 筋 材 为 同 一 网 面 制 成，消除 了 可 能 的 结 构 弱 点，具 有 更 好 的 结 构 整 体 性 及 抗震 性 能；加 筋 格 宾 单 元 的 适 应 性 很 强，既 能 够 适 应基 础 的 不 均 匀 沉 降，又 具 有 足 够 的 刚 度 减 小 侧 向 变形，避 免 了 传 统 面 板 过 刚 或 者 过 柔 的 缺 点；同 时 加筋 格 宾 面 板 组 成 材 料 均 为 透 水 性 结 构 材 料，可 经 其自 身 多 孔 隙 结 构 排 水，同 时 可 在 挡 墙 上 种 植 绿 色 植物 加 以 修 饰，外 观 上 具 有 显 著 视 觉 效 果。工 艺 原 理加 筋 土 是 由 挡 墙 填 料 土 与 加 筋 材 料 两 者 之 间逐 层 交 替 混 合 铺 设 的 总 称，每 一 单 元 层 如 图 所 示 属平 行 关 系 且 间 距 相 等。加 筋 石 笼 是 由 六 边 形 双 绞合 钢 丝 网 组 成 的 加 筋 土 单 元 结 构，网 面 由 镀 锌 覆 高耐 磨 的 有 机 涂 层 材 料，同 时 低 碳 钢 丝 网 由 机 器 制 作而 成，符 合 相 应 规 范 的 要 求，每 一 层 加 筋 格 宾 锚 固在 稳 定 土 体 中，通 过 相 互 摩 擦 阻 力 抵 抗 土 体 的 推力，石 笼 挡 墙 典 型 横 断 面 如 图所 示。图加 筋 石 笼 挡 墙 典 型 横 断 面工 艺 流 程加 筋 格 宾 挡 墙 工 艺 流 程 总 结 为 技 术 交 底格宾 网 石 笼 回 填 选 料回 填 土 基 本 性 能 试 验测 量放 样地 基 承 载 力 检 测格 宾 网 石 笼 安 装石 笼石 料 回 填墙 体 土 工 材 料 安 装回 填 土 分 层 回 填、分 层 压 实至 该 层 顶 面结 束，工 艺 流 程 图 如 图所 示。图加 筋 格 宾 挡 墙 工 艺 流 程 图加 筋 格 宾 挡 墙 设 计 验 算设 计 依 据本 文 依 托 马 克 菲 尔 公 司 软 件 对 本项 目 设 置 加 筋 格 宾 挡 墙 进 行 模 拟 分 析，通 过 结 果 研究 其 整 体 稳 定 性，设 计 依 据 主 要 采 用 相 关 设 计规 范。整 体 结 构 稳 定 性 分 析 设 计 典 型 横 断 面 图本 文 基 于 宜 遂 高 速 羊 狮 幕 互 通 段 左 侧 设 置 加 筋 格 宾 挡 墙，选 取 典 型 横 断 面 进 行 分 析，此 处 挡 土 墙 高 度 达，如 图所 示。图 设 计 横 断 面 地 质 资 料结 合 本 项 目 设 计 地 勘 资 料，如 表所 示。表地 质 资 料地 层（土 质）结 构填 土粉 质黏 土强 风 化砂 岩中 风 化砂 岩格 宾 墙 体（填 充 石 料）回填 土内 摩 擦 角（）凝 聚 力（）容 重（）在 保 证 挡 墙 稳 定 性 符 合 规 范 要 求 的 前 提 下 回填 土 需 采 用 摩 擦 角的 砂 性 土 或 碎 石 土，当 现场 实 际 情 况 与 上 述 参 数 不 同 时，应 重 新 验 算 挡 墙 稳定 性。设 计 参 数 确 定 方 法软 件 设 计 参 数 由 规 范 及 试 验 数 据 获 取，规 范 参数 如 表所 示：表加 筋 填 料 设 计 参 数加 筋 填 料综 合 折 减 系 数（）长 期 运 行 抗 拉 强 度（）砂 性 土、粉 土、粘 性 土 碎 石 土 土 工 格 栅 的 长 期 设 计 强 度 可 由 如 下 公 式 得 到：（）式（）中：长 期 设 计 强 度；极 限 抗 拉 强 度；减 系 数；施 工 损 伤 折 减 系 数；蠕 变 折 减 系 数；生 物 化 学 影 响 折 减 系 数。六 角 形 双 绞 合 金 属 网 与 土 两 者 之 间 的 相 互 作用 系 数现 场 通 过 抗 拔 试 验 获 取，通 过 试 验，可 以得 到 高 韧 性 聚 酯 纱 线 集 束 格 栅 系 列 和 焊 接 聚 酯 土工 格 栅 系 列 的 筋 土 相 互 作 用 系 数，如 表和 表所 示。表六 角 形 双 绞 合 网土 相 互 作 用 系 数加 筋 格 宾粘 性 土粉 土砂 性 土碎 石 土 表土 工 格 栅土 相 互 作 用 系 数土 工 格 栅粘 性 土粉 土砂 性 土碎 石 土聚 酯 纱 线 的 集 束格 栅（高 韧 性）加 筋 土 挡 墙 设 计 计 算 分 析 内 部 稳 定 性 计 算加 筋 土 结 构 的 内 部 稳 定 性 计 算 包 含 两 大 板 块：（）单 根 筋 带 的 抗 拉 验 算，格 宾 挡 墙 设 置 筋 带 材 料时 初 步 计 算 筋 材 的 间 距 与 强 度，此 工 作 可 通 过 手 算得 出；（）运 用 条 分 法 原 理，考 虑 筋 材 相 互 作 用，软件 计 算 出 筋 材 布 设 最 优 解，主 要 包 括 筋 材 的 间 距、强 度 及 长 度 等。内 部 整 体 稳 定 性 验 算简 化 毕 肖 普 法 是 软 件 模 拟 运 行 中 常 用 的 计 算方 法，设 定 参 数 后 建 立 模 型，建 立 羊 狮 幕 互 通匝道 格 宾 挡 墙 最 不 利 的 滑 动 面，设 定 三 种 块 体，其 滑面 中 均 包 含 了 折 线 的 破 裂 面 以 及 朗 肯 破 裂 面两 种。块 体 内 部 稳 定 分 析 安 全 系 数 如 下 表所 示：表块 体 内 部 开 展 稳 定 分 析 后 的 安 全 系 数块 体（计 算 值）（规 范 值）外 部 稳 定 性 计 算加 筋 土 格 宾 挡 墙 稳 定 性 分 析 时，设 定 加 筋 体 为刚 体，其 分 析 项 目 主 要 包 含项：库 尔 曼 图 解 法 计算 土 压 力、挡 墙 基 底 滑 移 推 算、抗 倾 覆 稳 定 性 分 析以 及 挡 墙 地 基 承 载 力 验 算 是 否 满 足 规 范 要 求，石 笼挡 墙 工 程 应 用 中，下 覆 粘 性 土 地 基 通 过 开 挖 回 填 碎石 等 材 料 后，通 过 地 基 承 载 力 检 验，满 足 相 关 要 求，经 计 算 后 结 果 见 表所 示：表计 算 结 果抗 滑 稳 定 安 全 系 数（计 算 值）抗 滑 稳 定 安 全 系 数（规 范 值）抗 倾 稳 定 安 全 系 数（计 算 值）抗 倾 覆 稳 定 安 全 系 数（规 范 值）挡 墙 最 大 压 应 力（）整 体 稳 定 性 验 算本 项 目 采 用软 件 来 开 展 各 项 稳 定 性验 算 工 作，加 筋 格 宾 挡 墙 地 基 填 土 与 墙 后 反 压 填 土均 按 设 计 严 格 执 行，模 拟 分 析 其 滑 动 面，分 析 计 算结 果 如 图所 示，图 中 可 知 块 体 整 体 稳 定 安 全 系 数（计 算 值）为，大 于 规 范 安 全 值。图羊 狮 幕 互 通 格 宾 挡 墙 块 体 整 体 稳 定 性 分 析 演 算 结 果（下 转 第页）与 安 全 等 单 一 领 域 的 专 业 系 统。各 专 业 系 统 是 综合 性 系 统 的 重 要 支 撑，综 合 性 系 统 对 各 专 业 系 统 发挥 协 调 与 指 挥 作 用，他 们 共 同 形 成 了 江 西 省 交 通 运输 行 业 的 综 合 监 管 信 息 化 支 撑。结语综 合 交 通 运 输 运 行 协 调 和 应 急 指 挥 系 统 按 照“统 筹 集 约、分 工 实 施、整 合 资 源、讲 求 实 效”的 建 设原 则，在 围 绕 综 合 交 通 运 行 协 调 业 务 主 线 的 同 时 进一 步 整 合 行 业 内 各 种 监 测 信 息 资 源 并 积 极 引 入 社会 资 源。在 江 西 省 公 路 水 路 安 全 畅 通 与 应 急 处 置系 统 工 程 建 设 成 果 和 其 他 可 利 用 信 息 化 基 础 条 件下，进 一 步 加 强、完 善 应 急 指 挥 技 术 支 撑，不 仅 能 够加 强 各 种 运 输 方 式 之 间 的 协 同 联 动 和 行 业 运 行 情况 的 预 测、预 警，而 且 为 保 障 江 西 省 各 运 输 方 式 之间 的 高 效 衔 接、路 网 顺 畅 运 行 和 运 输 安 全 可 靠 提 供有 效 支 撑，奠 定 技 术 基 础。参 考 文 献：佟 德 萌，郭 俊 杰交 通 运 输 运 行 监 测 与 应 急 指 挥 系 统 的 建 设与 管 理 交 通 世 界，（）：徐 德 谦直 面 路 网 挑 战 全 国 路 网 运 行 管 理 工 作 座 谈 会侧 记 中 国 公 路，（）：李 为 为省 级 综 合 交 通 应 急 指 挥 中 心 建 设 探 讨 中 国 交通 信 息 化，（）：张 娟 萍省 级 综 合 交 通 运 输 大 数 据 体 系 建 设 思 路 探 析 山 西 电 子 技 术，（）：王 耀 鑫关 于 建 立 综 合 交 通 运 输 管 理 系 统 的 分 析 黑 龙江 交 通 科 技，（）：（上 接 第页）计 算 结 果 输 出 及 分 析通 过 运 行 软 件 分 析，可 得 各 项 稳 定 安 全 系 数 如下 表所 示，通 过 与 规 范 参 数 值 相 比 较，可 知 本 项目 羊 狮 幕 互 通 加 筋 格 宾 挡 墙 在 该 处 设 置 其 稳 定 性是 符 合 相 关 规 范 要 求 的，同 样 测 算 后 其 地 基 承 载 力可 达 到，满 足 格 宾 挡 墙 设 置 时 此 处 所 需 要的 地 基 承 载 力 要 求。表稳 定 安 全 系 数 值 与 规 范 对 比 表内 部 稳 定 安 全 系 数（计 算 值）内 部 稳 定 安 全 系 数（规 范 值）抗 滑 稳 定 安 全 系 数（计 算 值）抗 滑 稳 定 安 全 系 数（规 范 值）抗 倾 稳 定 安 全 系 数（计 算 值）抗 倾 稳 定 安 全 系 数（规 范 值）整 体 稳 定 安 全 系 数（计 算 值）整 体 稳 定 安 全 系 数（规 范 值）结语本 文 通 过 宜 遂 高 速 羊 狮 幕 互 通 加 筋 格 宾 挡 墙工 程 应 用 案 例，简 要 介 绍 现 场 施 工 工 艺 特 点 及 流程，同 时 应 用 软 件 验 算 此 处 格 宾 挡 墙 稳 定 安 全 系 数与 基 底 最 大 压 应 力，得 出 以 下 结 论：（）加 筋 格 宾 挡 墙 是 一 项 较 新 的 土 工 工 程 技术，本 文 简 要 介 绍 了 其 工 法 特 点、原 理 及 流 程，以 供相 关 工 程 技 术 人 员 查 阅；（）通 过 软 件 数 值 模 拟 分 析，计 算 出 加 筋 格 宾挡 墙 抗 滑、抗 倾 覆、整 体 稳 定 安 全 系 数 及 基 底 最 大压 应 力，有 效 保 证 了 构 造 物 的 安 全 质 量，计 算 方 法可 为 同 类 边 坡 加 固 设 置 格 宾 挡 墙 工 程 的 设 计 施 工提 供 参 考；（）当 边 坡 存 在 较 大 高 差 且 需 加 强 支 护 及 用 地指 标 有 要 求 时，在 保 证 施 工 质 量 与 安 全 前 提 条 件下，可 采 用 绿 色、安 全 的 加 筋 格 宾 生 态 边 坡 防 护 方案，可 减 少 征 拆 工 作，同 时 也 节 省 了 总 投 资 费 用，具有 一 定 的 经 济 价 值 及 社 会 效 益。参 考 文 献：曹 桂 霞加 筋 格 宾 挡 墙 加 固 高 填 方 路 基 施 工 关 键 技 术 分 析交 通 世 界，（）：王 祥，黄 向 京，刘 泽加 筋 格 宾 挡 墙 的 结 构 特 性 数 值 分 析公 路 工 程，（）：戴 超 群绿 色 加 筋 格 宾 挡 墙 施 工 的 关 键 技 术 研 究 湖 南交 通 科 技，（）：王 莹，李 宝 铭新 型 加 筋 格 宾 挡 墙 设 计 与 施 工 北 方 交通，（）：肖 侃，郑 艳 红，夏 旖 琪石 笼 挡 墙 在 山 区 公 路 的 运 用 与 数 值模 拟 分 析 西 部 交 通 科 技，（）：，公 路 路 基 设 计 规 范 ，公 路 土 工 合 成 材 料 应 用 技 术 规 范 李 瑜城 市 道 路 高 填 土（）加 筋 格 宾 挡 土 墙 设 计 案 例中 国 房 地 产 业，（）：刘 万 超加 筋 土 挡 土 墙 在 某 海 外 工 程 中 的 应 用 有 色 冶金 节 能，（）：