新型绿色加筋格宾挡墙的特点及其应用.docx

新型绿色加筋格宾挡墙的特点及其应用杨乃彬 ,龙浪波(中铁四院集团广州设计院有限公司 ,广东广州 510060 )【摘 要 】 在修建或者改扩建新的高速公路中 ,有的高填方路基高达几十米 ,传统的路基支挡结构已难满足要求 ,采用新型的 、易美化的结构型式是所有建设单位追求的目标 。双绞合六边形金属网加筋格宾柔性 挡墙是一种新型支挡结构 。文中介绍了新型加筋格宾挡墙特点 ,然后介绍了在湖北大 (庆 ) 广 (州 )高速公 路 b k0 + 296155b k0 + 366118段左侧高填方路基中的应用及施工工艺 ,同时采用加筋土设计软件 m ac sta rs2000进行了稳定性计算 ,结果表明新型加筋格宾挡墙在此工程中是稳定的 。【关键词 】 高填方路基 ; 新型加筋格宾挡墙 ;m ac sta rs 2000; 稳定性分析【中图分类号 】 u41611 + 4【文献标识码 】 b段 ,最大高度 16 m ,路基属于砂土 ,地基承载能力差 ,而且路基紧挨农田 ,征地困难 ; 同时业主希望高速公路的建设能够 与当 地 的 环 境 和 谐 统 一 。加 筋 格 宾 挡 墙 施 工 主 要 工 艺如下 3 :211 组装 折叠的加筋格宾单元应从捆束中取出并放置于坚硬 、平整的表面 。加 筋 格 宾 单 元 应 被 打 开 并 展 开 至 其 原 始 形 状 。 前面板 、侧面板及背板应垂直摆放 。面板间应牢固绞合 ,具体方法是用面板边缘突出的加粗边端钢丝缠绕在交叉面板或背板的边端钢丝上 。内隔板应垂直放置并采用同样方法 绞合 。隔板和背板的所有面板都应与前面板和侧面板充分 绞合 。212 安装 、填充与土壤压实清基完成后 ,预先安装好的加筋格宾单元应放置在选定 位置 ,相邻加筋格宾单元间应充分绞合以保证构成一个连续 的整体结构 。用于填充加筋格宾面墙的石头应坚硬 ,不易风化 。石头尺寸应在 100300 mm 之间 。高度 1 m 的加筋格宾单元应每次填充高度 0130 m 的石 头 ;高度 015 m 的 加 筋 格 宾 单 元 , 应 每 次 填 充 0125 m 的 石头 。当一层石头填充完毕后 ,应附之以必要的手工摆放以保 证最小的空隙率 。面墙外表面的石头应采用手工摆放 ,并尽 量将石头相对较平的一面朝外摆放 。213 闭合当石头被填充并基本平整且空隙率降到最低后 ,折叠格 宾盖板并将各面板拉近 。在此过程中 ,应选用合适的闭合工 具将盖板拉伸 ,并使格宾各面板充分结合 。盖板上突出的边端钢丝应绕侧面板突出边端钢丝缠绕1 加筋格宾结构挡墙特点加筋格宾系由机器编织的六边形双绞合钢丝网面组合而成的工程构件 ,是一种新型的应用于加筋土领域的结构系 统 。面墙格宾箱部分填充石料 ,结构填土分层压实 。构成具 有柔性 、透水性及整体性的结构 ,该方案具有占地面积小 ,承 载力要求低 ,造价经济低 、生态效果好等优点 1 、 2 。( 1 ) 透水性 :无须做排水系统 ,格宾的填充材料是坚硬 的 100300 mm 之间的石头 ,具备良好的透水性 。( 2 )柔性 :柔性结构是介于刚性材料和松散材料之间的 柔性材料 ,其高柔韧性使得结构能够适应较大的不均匀沉降 和无法预测的局部冲刷 ,结构可以自行调整 ,自行愈合 。( 3 ) 施工速度快 :格宾的安装施工在干地和水上都可以 进行 。填石的装填方法非常灵活 ,一般工程人员经过简单讲 解就可完全掌握 ,不需特别的专业施工队伍 。既可以完全采用机械化施工 ,也可以采用辅以人工的半机械化施工 , 在机械条件不具备的情况下 ,可以采用人工装填的方式 。施工效 率高 ,比传统方案要节省约三分之一的时间 。( 4 ) 经济性 :对地基 、石料材料要求较宽松 ,不需设泻水 孔和反滤层 ,施工简便快捷 ,使其综合造价较低 。( 5 )耐久性 :低碳钢丝表面经特殊工艺厚镀层 (高尔凡 ) 防蚀处理 ,经久耐用 。根据结构所处环境 ,可以选择不同防 蚀处理产品 ,适应各种环境和满足结构设计寿命要求 。( 6 ) 整体性 : 通 过 网 箱 将 散 碎 的 石 块 聚 合 成 较 大 的 单 元体 ,单元体 又 通 过 绑 扎 钢 丝 牢 固 联 结 , 使 其 具 有 结 构 整体性 。( 7 )生态环保性 : 其一是 ,对填充材料尺寸 、形状要求较 宽松 ,不需开山炸石 ,可因地制宜地利用当地石料资源 ; 其二是 ,填充石孔隙可置入土壤 ,给植物生长提供了条件 ,利于生态恢复 ;其三是 ,消声敛光 ,接近天然 。2 应用工程实例湖北大广北高速公路 a k0 + 939168 a k1 + 079171 右 侧和 b k0 + 296155 b k0 + 366118 左 侧 路 基 属 于 高 填 方 路98收稿日期 2010 - 03 - 20作者简介 杨乃彬 ( 1981 ) ,男 ,黑龙江人 ,学士 ,主要 从事岩土体稳定方面的研究 ;龙浪波 ( 1982 ) ,男 ,湖南娄底 人 ,硕士 ,主要从事岩土体稳定方面的研究 。四川建筑第 3 0 卷 2 期2 0 1 0. 0 4岩土工程与地下工程 式 ( 1)中的折减系数应根据工程采用的材料类型 、填土和工程环境等通过试验确定 。31212 六角形双绞合金属网 - 土相互作用系数 六角形双绞合金属网 - 土相互作用系数 c i 通过抗拔试验确定 。对于六角形双绞合网 ,目前国内尚无可供遵循的试验标准 ,可以参考土工格栅抗拔试验方法确定 。建议针对不 同土质条件选用相应的相互作用系数见表 2。两周 ,且格宾应与侧面板 、后面板牢固绞合 。相 邻 格 宾 盖 板应同时 绞 合 , 且 剩 余 的 边 端 钢 丝 应 折 入 已 完 成 的 格 宾 内部 。214 填筑在此步骤开始之前 ,应在格宾面墙背部与回填层间铺设 土工布 ,且土工布应在上部及下部各折入 30 cm ,距离格宾面 墙 1m 范围内的回填土压实应采用手动工具以避免对格宾挡 墙面墙或者边坡的破坏 。3 稳定性分析整个设计采用加筋土设计软件 m ac sta rs 2000 进行稳定 性分析 6 ,挡墙断面如图 1。313 计算内容及方法具体计算内容如下 : 加筋挡墙的抗滑稳定性 ; 加筋挡墙 抗倾覆稳定性 ;整体断面的整体稳定性 。计算理论为毕肖普(b ishop )法 。31311 抗滑稳定性分析 程序计算结果 作用在基础上的力 :正压力 = 273118 kn /m ,剪力 = - 15116 kn /m作用点 :x = 1151m , y = - 0121m 有效抗滑力 = 187135 kn /m 安全系数 fs = 2112831312 抗倾覆稳定性分析程序计算结果倾覆力矩 = 142117 kn m ,抗倾覆力矩 = 482154 kn m安全系数 fs = 2162831313 整体稳定分析 程序计算结果 临界滑动面 :圆心 x = 1121m ,圆心 y = 6143m ,半径 r = 7152m安全系数 fs = 11594抗滑移安全系数 kc = 21128 113 ,抗倾覆安全系数 ko= 21628 116 ,整体稳定性安全系数 11594,均满足铁路路 基支挡结构设计规范要求 。综上 ,该结构的安全稳定分析结果可靠 ,结构安全 。4 工程总结加筋格宾挡墙石在高路基护坡中是行之有效的方法之 一 ,在湖北大广北高速公路 b k0 + 296155 b k0 + 366118 右 侧高填方路基实践中证明 : 作为结构物 ,其整体性赋予了安 全稳定性 ;其透水性使它可以释放坡体背面水压力 ,确保结 构更薄 ,更省 ,并省了反滤层施工的麻烦和投资 ; 其刚柔相济 性使它对地基性能有更强的适应性 ,并不会产生如传统浆砌 石经常出现的因地基不均匀沉降所致的结构开裂 ,后期需维 护等问题 。作为景观的构成元素 ,其码砌的石块坡面既有天 (下转第 102页 )99图 1 挡墙断面 bk0 + 296155bk0 + 366118311 岩土力学参数 该工程岩土力学参数见表 1。312 计算参数确定方法31211 六角形双绞合金属网的长期允许抗拉强度 六角形双绞合金属网的长期允许抗拉强度 ta ( 60 年 ) ,按下式计算 : tc ta = f( 1 )f fm d e式中 : tc 为六角形双绞合金属网的极限抗拉强度 ; fm 为考虑制造工艺误差以及大量数据推演的折减系数 ; fd 为施工 损伤折减系数 ; fe 为 环 境 影 响 折 减 系 数 (考 虑 老 化 、生 物 降 解 、腐蚀等因素 ) 。根据美国关于六角形双绞合金属网的国家标准 ,其极限 抗拉强度一般取 tc = 51 kn /m。其中并不考虑镀层 和 pvc外套对网面抗拉强度的贡献 。四川建筑第 3 0 卷 2 期2 0 1 0. 0 4 岩土工程与地下工程 处理 ,选择在坡脚或路肩设桩板墙 ; 对于坍岸线没有影响到路基面 ,但在动水压力作用下处于不稳定状态 ,路基边坡也 必须进行加固处理 ,根据桩前土体稳定性及施工对既有线的 影响 ,选择在坡脚设抗滑桩或桩板墙进行边坡加固 。参 考 文 献 1 王跃敏 ,唐敬华 ,凌建明. 水库坍岸预测方法研究 j . 岩土工程学报 , 2000 , 22 ( 5 ) : 569 - 571铁道部第一勘测设计院. 铁路工程地质手册 (修订版 ) m . 北 京 :中国铁道出版社 , 2002铁道部第一勘测设计院. 铁路工程设计技术手册 (路基修订 版 ) . 北京 : 中国铁道出版社 , 1995图 4k246 + 910 断面5 结束语稳定性分析结果表明 ,天然条件下既有铁路路基边坡均 处于稳定状态 ,这与实际调查结果一致 。部分断面在动水作 用下也处于稳定状态 ,但其坍岸线影响到路基面 ,故需加固 2 3 (上接第 99页 ) 然粗犷质感 ,又兼现代简约力度 ;其隙间填充土壤 ,为植物提供的良好生长空间 ,使其与生态完美结合 ; 其灵活可变的堆码形式 ,易于适应景观凹凸高低变化 , 有极 佳的塑造性 ,赋予了景观营造宽阔的想象空间和表现力 , 具 有景观营造理想 的 素 质 5 。通 过 加 筋 土 设 计 软 件 m ac sta rs2000进行稳定性分析 ,得出结构的安全稳定分析结果可靠 ,结构安全 。施工完成仅一年后 ,格宾表面即开始生长植被 ,与周边环境良好地融为一体 ,效果良好 。(本文研究工作得到了铁四院地质部和马克菲尔 (长沙 ) 新型支 挡科技开发有限公司技术部的支持与资助 ,在此表示感谢 。)参 考 文 献 1