边坡工程处治技术加筋边坡和加筋土挡墙的设计与施工

第8章加筋边坡和加筋土挡墙的设计与施工§8.1概述§8.1.1加筋土结构的特点加筋土是一种在土中加入加筋材料而形成的复合土。在土中加入加筋材料可以提高土的强度，增强土体的稳定性。因此，凡在土中加入加筋材料而使整个土工系统的力学性能得到改善和提高的土工加固方法均称为土工加筋技术，形成的结构亦称之为加筋土结构。加筋土技术从广义上讲是一门土工增强技术，或称土工补强技术。土工增强技术常见有加筋土、纤维土、复合土、改性土等。加筋土技术应用于工程结构中形成加筋土结构，目前在工程中应用较多的是加筋土挡墙、加筋土边坡和加筋土地基，以及加筋路面。加筋土边坡一般由加筋材料和土体填料组成，坡面比较陡，根据工作条件和需要，坡面可设面板，也可不设面板，见图8.1。加筋土挡墙一般由基础、面板、加筋材料、土体填料、帽石等主要部分组成，见图8.2。加筋土陡坡和加筋土挡墙，与传统支挡结构相比，具有以下特点：(1)结构新颖、造型美观加筋土结构新颖，巧妙地利用了面板、填料和加筋带。面板可根据环境和需要构思出各种图案，与景观、环境、相邻建构筑物等配套协调，富于艺术感染力。(2)技术简单、施工方便加筋土结构虽然机理复杂，但结构简单，技术容易掌握，需要的施工机械较少，不需专门的施工机具；再加之加筋体逐层回填压实形成，是柔性结构，墙体形成的加载而引起的地基变形对加筋土结构本身的影响很小，因而需要的地基处理也比较简单，施工十分方便。(3)要求较低、节省材料加筋土各组成部分对材料的要求不高，大宗材料为加筋土填料(一般填土)，其来源广泛，易于获得；对地基承载能力的要求相对来说较低，比较容易满足；基础小、面板薄，所用材料少。在边坡工程中与其他支挡结构相比，能较显著地节省材料用量。(4)施工速度快、工期短加筋土结构由于技术简单、施工容易方便，而且材料用量少，现场土石方量减少，圬工量大大减少。面板可现场先预制，也可进行工厂化生产，再运至现场安装。施工作业简单，可组织流水作业，也可进行大面积施工。另一方面，加筋土工程施工组织简单，施工工序少，现场比较好管理和指挥。因此，加筋土工程施工速度很快，工期都比较短。(5)造价低廉、效益明显加筋土结构的造价与同等条件下的其他支挡结构相比，节约造价幅度一般为10％～50％。加筋土挡墙的墙面板可以垂直砌筑，加筋土边坡的坡度一般也比较大，因此，工程占地较少。另外，施工时对环境的影响小，施工快、工期短，其综合效益十分显著。(6)适应性强、应用广泛加筋土技术的应用经过几十年的发展，已从公路路堤、路肩发展到应用于其他各种支挡结构和边坡防护。目前已用于处理公路边坡、市政建设、护岸工程、铁道工程路基边坡、工民建配套的支挡及边坡工程、防洪堤、林区工程、工业尾矿坝、渣场、料场、货场等；甚至还用于危险品(如石油、氨等)或危险建筑(核电站)的围堤设施等。§8.1.2加筋土工作基本原理在工程实践中，我们知道松散的砂土可堆成具有天然休止角的斜坡，粘性土体可开挖出一定高度的垂直坡面。如果在砂土中分层埋设水平向的加筋材料，则这种由砂土和加筋材料形成的筋土复合体就可保持一定的高度和直立状态而不塌成斜坡，与粘性土体相类似。这表明砂土加筋后所形成的复合体的力学性能和稳定性比以前有所改善和提高。如果利用加筋后的复合体来建筑某种建筑物，如挡土墙、边坡等，则加筋技术就具有一定的工程实际意义，并有可能获得一定的经济效果。加筋土技术的提出、应用正是从这一思路出发而发展起来的。为了弄清砂土加筋后复合体强度和稳定性提高的原因，维达尔等人分别进行了三轴试验和现场试验测试，提出了各种假说来解释和阐述筋土之间的相互作用机理。根据迄今为止的研究结果，筋－土间相互作用的基本原理大致可归纳为两大类：一是摩擦加筋原理，二是准粘聚力原理，或似粘聚力原理。(1)摩擦加筋原理根据加筋土复合体中筋－土之间的基本构造，我们在加筋体中取出一微段来分析。如图8.3所示，微元体长为dl，拉筋左截面受力为T1，右截面受力为T2，压住拉筋的法向应力为σ，略去筋带重量和微元体土体重量。设拉筋与土粒之间的摩擦系数为f，设b为筋带宽度。由于土的水平推力在该微元段拉筋中所引起的拉力为dT，dT=T1-T2。设dF为土粒与拉筋在该微元段上产生的总摩擦力，则有：dF=2σfbdl(8.1)根据该微元体的受力分析，可知如果dF>dT(8.2)则筋－土之间就不会产生相互错动，换句话说，土的水平推力被筋－土间的摩擦力所克服，微元体保持稳定。反之则不能保持稳定。从式(8.1)和式(8.2)可知，拉筋材料要满足两点：一是表面要粗糙，能使筋－土之间产生足够的摩擦力；二是要有足够的强度和模量，前者保证在筋－土之间产生错动前拉筋不被拉断，后者保证拉筋的变形与土体的变形大致相同。在加筋土挡墙中，墙体由于受土体的推力产生破坏时(暂将加筋土体看成无筋土体)，依据郎肯理论，沿主动破裂面BC将墙体分为主动区和稳定区，见图8.4。下滑土棱体ABC自重产生的水平推力对每一层拉筋形成拉力，欲将拉筋从土中拔出，而稳定区土体与筋带的摩擦阻力阻止拉筋被拔出。如果每一层拉筋与土体的摩擦阻力均能抵抗相应的土推力，则整个墙体就不会出现BC滑动面，加筋土体的内部稳定性就有保证。设每层筋带所受的土体的水平推力为T，那么(8.3)为判定加筋体稳定与否的必要条件。式中L2为拉筋在稳定区的长度。这一点为我们在工程中的实际计算提供了思路。按上述的摩擦加筋原理分析，拉筋的工作类似于通过筋带将结构锚固在稳定土体中，所以，稳定区又称为锚固区，拉筋在稳定区的长度称为锚固段长度或有效长度。摩擦加筋原理由于概念明确、简单，在加筋土挡墙的足尺试验中得到较好的验证。因此，在加筋土的实际工程中，特别是加筋土边坡和挡墙工程中得到较广泛的应用。但是，摩擦加筋原理忽略了筋带在力作用下的变形，也未考虑土是非连续介质、具有各向异性的特点。所以，对高模量的加筋材料，如金属加筋材料比较适用，对加筋材料本身模量较小、相对变形较大的合成材料(如塑料带等)，则是比较近似的。(2)准粘聚力原理加筋土结构可看作是各向异性的复合材料，一般情况下拉筋的弹性模量远远大于填土的弹性模量，拉筋与填土共同工作，外测强度包括了填土的抗剪力、填土与拉筋的摩阻力和拉筋的抗拉力的共同作用，使得加筋土的强度明显提高。在加筋砂圆柱土样与未加筋砂圆柱土样三轴对比试验中得到验证。砂土试样在单轴压力下受到压密，土样侧向在侧压力作用下发生侧向应变。如在土中布置了拉筋，由于拉筋对土体的摩擦阻力，当土体受到垂直应力作用时，在拉筋中将产生一个轴向力，起着限制土体侧向变形的作用，相当于在土中增加了一个对侧压力的反力，使土的强度提高了。根据维达尔等人的试验，加筋土的强度与土的抗剪强度、土和拉筋间的摩擦系数、拉筋的抗拉强度、拉筋数量等有关。加筋土在受力变形过程中可能出现拉筋抗拉极限状态、拉筋与填土间摩擦－粘着极限状态以及填土抗剪极限状态。加筋土的强度分析主要针对前两种。第三种只有当拉筋的弹模与填土相近时才会出现。加筋砂样比无筋砂样强度提高，可根据库仑理论和摩尔破坏准则来加以阐明。根据库仑理论土的极限强度为(8.4)式中：τf——土的极限抗剪强度；σ——土体上受到的正应力；c——土的凝聚力；φ——土的内摩擦角。当c=0时为砂土，c≠0时为粘性土。设σ1f为土样破坏时的最大主应力，σ3为土样侧面的最小主应力。根据土样破坏时土样的摩尔圆与土样的库仑强度线相切的条件，可得(8.5)在三轴对比试验中如果未加筋砂土样在σ1σ3作用下达到极限平衡(见图85①为未破坏时的应力状态，②为未加筋砂极限破坏状态)。保持σ3不变，则加筋砂在相同应力状态下未破坏，而是σ1增至σ1f时才达到极限破坏状态，如图8.5③所示。砂样在加筋前后的φ值不变，加筋后土的强度提高了，它应有一条新的强度线来反映这些关系。将未加筋砂和加筋砂试验的极限平衡条件两相比较，加筋砂多了一项由c引起的强度增加，或者说承载力增加。从三轴对比试验的结果来看(图8.6)，加筋砂与未加筋砂的强度线几乎完全平行，说明加筋前后砂样的φ值基本不变，但加筋砂的强度曲线不通过σ-τ坐标原点，而与纵坐标τ相截，其截距c相当于式(8.5)中的c，或者说，式(8.5)或式(8.4)对加筋砂土是成立的。因此，有人认为，加筋砂土力学性能的改善是由于新的复合土体具有某种“粘聚力”缘故。这个“粘聚力”砂土本身是没有的，而是砂土加筋后的结果。在试验中对加筋砂样施加的侧向力为σ3，而实际上砂样受到的侧压力是σ3+△σ3，而△σ3正是由于砂与拉筋间的摩阻而产生的，但在最后结果的表述中却被“c”所代替。事实上它不是粘聚力，而应是加筋土的强度增量为表述方便我们将这“粘聚力称“准粘聚力“似粘聚力它反映了加筋土这个复合体本身的材料特性。将c看作加筋土的强度增量用该原理不但可分析加筋砂的工作机理同样可用来分析粘土类加筋土。(3)其他理论假定(a)均质等代材料原理加筋土是由填料土与加筋材料层层交替铺设而成的复合体，每一加筋材料和每一层填土形成一个单元层每层相互平行且间距相等因此可将加筋体看成为交替正交层系加筋体由很多的单元层组成加筋体的厚度(即正交层系)与单元层相比要厚得多假定各单元层的分层界面上无相对位移每一层中三个均质材料的平面垂直于一个直角坐标轴而且层面必须平行于一个弹性对称面那么这种交替正交层系可以用等代均质材料的理论来分析以研究加筋土在工作荷载作用下性状。为计算加筋体中的应力分布需要确“等代于土与加筋层系统的均质正交材料的性质有关荷载条件和所给结构的几何条件。如果要确定等代材料中一点的应力，则可用正交层理论求得土与加筋中同一点的应力。将未加筋土体中的临界应力区与加筋数量不同、加筋方向不同、加筋材料布置不同的加筋体中的临界应力区进行比较，就可获得加筋土的最佳设计。均质等代材料分析要求加筋体是弹性体土与加筋材料问不产生相对滑动实际上只要土中应力状态低于土的破坏包络线加筋材料中的主应力小于加筋材料的破坏应力且土与加筋材料的界面剪应力低于界面土的最大抗剪强度，都可以用均质等代分析法进行计算。也就是说，要应用均质等代分析法，加筋体应在工作荷载条件下而不能在极限荷载条件下。均质等代材料分析计算可采用有限元法有限差分法边界积分法或积分变换来求解未加筋土体和加筋体的应力区比较判断从工程实用的角度上讲还有一个判定标准问题要解决均质等代材料分析的关键是确定等代的正交材料的有关参数。(b)弹塑性层板理论加筋体是填土与加筋材料层层铺设而成，把每一层加筋材料和填土看成为一个“层板单元整个加筋体就是由粘结在一起的层板单元的有限层组成假定每一层单元具有唯一的确定的材料性质则可用增量分析法计算层板单元在弹塑性状态下的位移和应力从而对加筋体的应力－变形特性进行分析。弹性层板理论计算一般采用有限元法进行计算，关键是要选择并确定层板单元的弹一塑性模型和相应的屈服准则。(c)有限元分析将加筋体看成一般的实体结构利用有限元计算的方便特点将土体加筋材料加筋材料与填土界面进行离散形成各自的单元各种单元的性质用相应的材料的本构关系去描述材料特性描述可以是弹性模型也可采用弹塑性模型一般土体单元采用常应变三角形单元加筋材料采用一微单元，接触面单元采用古德曼单元。§8.1.3加筋土技术应用概述(1)工程应用概况加筋土技术国外在20世纪60年代就开始应用，目前已应用得相当普遍。我国于l979年在云南的田坝矿区的小型工程中第一次试用80年代逐渐在公路水运铁路和水利工程中试用使用地域主要集中在陕西山西重庆四川湖北广东云南和浙江90年代应用规模和范围加大先后在公路水运铁路水利市政煤矿林业等部门或行业应用这项技术特别是近几年在公路建设和水利、水运建设中应用得较多，取得了巨大的经济效益和显著的社会效益。加筋土工程的设计计算理论和施工技术也日臻成熟，加筋材料品种多样化和产品标准化和规范化使加筋土技术的应用领域和使用地域也不断扩大从东到西从南到北遍布全国包括台湾、香港、澳门等。在护岸及边坡处理工程应用中比较有代表的和重要的工程有重庆长江滨江路工程江津滨江西段护岸工程彭水乌江西岸护岸工程重庆江北滨江路护岸工程重庆渝中区嘉陵江滨江路护岸工程北碚嘉陵江防洪堤一期工程泸州小市沿江整治工程四川合江滨江路工程重庆珊瑚公园护岸工程等。上述工程中，加筋墙直立墙高最大已达22m，半直立半斜坡复合式路堤结构总高达35m。(2)应用规范、标准在国内，交通部1991年就正式颁发了《公路加筋土工程设计规范》(JTJ015—91)和《公路加筋土工程施工技术规范》(JTJ035—91)，这是一套比较系统的加筋土工程设计施工专门规范。1998年底和1999年初国家和各部门相继正式颁发了《土工合成材料应用技术规范》(GB50290—98)《水运工程土工织物应用技术规程(JTJ239—98)《水利水电工程土工合成材料应用技术规范}(st／T225—98)《铁路路基土工合成材料应用技术规范(SL／T225—98)这四本应用技术规范(规程)中都有专门章节阐述加筋土的设计和施工规定。在国外对加筋土技术的应用法国颁发《法国标准日本《日本指南美国有联邦公路局(FHWA)出版的《加筋土结构建造指南》(1990)和《土工合成材料设计和施工导则》(1998)等。英国、荷兰、意大利、澳大利亚也有相应的标准或指南。(3)加筋材料加筋土工程中使用的加筋材料基本上都属于土工合成材料。土工合成材料按结构和工艺可分为5大类，即土工布、特种土工材料、土工膜、土工复合材料和其他材料等，在上述五大类材料中，除土工膜外，其余四大类中的大部分产品均可用作加筋材料。我国目前使用的加筋材料主要有条带式加筋带、土工格栅、土工布。条带式加筋带主要有国内生产的钢塑复合加筋带(CAT)、防老化塑料加筋带(PP)、玻璃纤维复合加筋带等，工格栅主要有国内生产的和部分进口的单向格栅、土工网、土工格室，土工布主要为织造土工布、复合土工布。对加筋土工程中的最重要的元件——加筋材料，各国都比较重视，将其视作基本的建筑材料，制定了有关产品标准和测试试验标准。目前，已正式出版的国际标准(ISO)有14个，另有10个即将出版。英国出版了8个标准(BS6906)，法国出版了l4个标准或直接采用国际标准，意大利出版了8个标准(UNl8279)，美国发布了58个标准。值得注意的是，美国标准中也有2个涉及土工合成材料的耐久性性能。我国于1988年开始制定有关国家标准，迄今已正式发布了31个国家标准，其中21个基础标准和方法标准不同程度地采用了国际标准或国外标准。31个标准中，主要包括了土工布、土工膜、土工格栅等。对我国加筋土工程中用得较多的条带式加筋材料(合成材料和复合材料)，目前尚未有国家标准，有关行业标准中涉及了一部分，多数为生产厂家的企业标准。对各类土工合成材料的耐久性，目前也未有国家标准。(4)理论研究和学术交流加筋土技术的应用领域不断扩大，但理论研究总的说来严重滞后于工程应用。在土工合成材料应用界，加筋是一个非常活跃的一支，但基本上集中在工程应用上。对加筋土的基本性状、机理，新的设计计算理论，l0多年来未见有新的突破、新的发现。对加筋土挡墙结构，内部稳定计算一直采用局部应力平衡法，对高大挡墙的设计，这一方法显然不能适用。除公路规范规定采用总体平衡法外，其他行业规范均回避这一不应回避的问题。对外部稳定计算，均采用刚性墙的假定，计算问题虽大大简化了，但与其实际工作状态的差距也拉大了，显得十分勉强和无奈。近年来做了一些现场试验，并用有限元方法进行数值计算，但土体的本构方程的准确描述不容易，弹－塑性模型选择上争论较大，试验获取土性指标与实际的差异，筋、土的界面处理困难，而且，繁杂的数值计算并不为大众所理解和掌握，使得数值计算的结果具有更多的学术意义。筋－土共同工作的机理的明白阐述和简洁的设计计算才是工程应用中所企求的。加筋堤、加筋边坡的基本假定和计算方法与实际不太符合，工程应用中亟待改进。我国在黄文熙刘宗耀王正宏等老前辈的倡导和努力下l995年经国家民政部批准正式成“中国土工合成材料协会从1986年到2000年11月共召开了5“全国土工合成材料学术讨论会加筋土技术一直是历届学术讨论会的热门话题提交的论文也最多交通水利铁道等行业也召开过各类学术讨论会近l0多年来正式出版的各类手册专著宣传教材约l0本在岩土工程基础工程交通类水利类铁道类建筑类的有关学术刊物中每年均有数篇到数十篇论文发表。(5)加筋土技术应用中尚待解决的问题通过l0多年加筋土技术的推广应用和工程实践，获得了许多宝贵的经验。为了使该技术的应用更趋合理、完善、规范，尚待研究解决以下问题：(a)计算理论和计算方法的改进加筋土挡墙目前有较系统的方法，但对高大加筋土挡墙(墙高大于l2m)的设计内部稳定计算可以说是一个空白对外部稳定计算采用刚性墙的假定显然不符合实际需要对原方法加以改进或另行建立新的计算方法对加筋边坡和加筋垫层计算理论假定和计算方法也需要改进。加筋地基的设计计算理论和方法应尽快提出，满足工程应用要求。筋－土共同工作的机理需要进一步研究，工程应用中企盼简洁、可靠的设计计算方法。(b)加筋材料的耐久性问题选用韵加筋材料必须充分考虑耐久性。目前的国家标准或行业规范对此尚不明确，加筋材料生产厂家几乎对此避而不提国家对工程建设质量管理的加强和法制化国家对建筑工程设计施工监督等条例的实施业主设计施工监理和质量监督各方却不能回避这个问题应尽快制定和颁发各类土工合成材料(加筋材料)的耐久性标准。在国家标准未正式发布前，选用塑料带(PP带)或土工格栅时应按设计要求检验其防老化性能。或建议选用防老化性能较好的钢－塑复合带，或聚烯烃玻璃纤维复合带等。(c)加筋技术应用规范的补充和完善修正加筋土挡墙的外部稳定计算改进加筋边坡的计算方法补充加筋地基的设计规定和施工要求，明确加筋土工程的耐久性或使用年限，都是加筋土技术应用中亟待解决的问题。在现行的5本应用规范中，加筋土结构设计的有关条文均按传统的单一安全系数法进行规定而其配套规范大部分业已宣布废止急需进行修改完善才能使规范的使用配套加筋土的施工规范也应制定在工程推广应用中针对我国的具体国情应制定得比较具体详细便于操作、执行和管理。§8.2加筋材料§8.2.1加筋材料种类加筋材料是加筋土结构的关键部分，正是因为加筋材料的研究开发才使加筋土技术得以广泛应用和不断向前发展。根据材质情况，加筋材料可分为4大类：第一类属天然植物，如竹筋(竹片)、柳条等。一般用于临时工程、临时抢险工程等。第二类为金属材料，如扁钢带、带肋钢带、镀锌钢带、不锈钢钢带等。第三类为合成材料如聚丙烯聚乙烯聚酯尼龙玻璃纤维材料等其形式主要有聚丙烯条带、土工格栅、土工网、土工织物(俗称土工布)、土工格室等。第四类为复合材料，如钢筋混凝土带、钢－塑复合加筋带等。第三第四类材料目前用得比较普遍其主要构件形式见图87有关主要指标见表81表8.2和表8.3。§8.2.2加筋材料试验加筋材料试验主要有拉伸试验和直剪摩擦试验，对合成类材料还包括蠕变试验和老化试验拉伸试验用于测定加筋材料的抗拉强度及延伸率直剪试验用于测定加筋材料与土之间加筋材料之间的滑动阻力抗拉强度是指在外力作用下加筋材料在断裂时或断裂前所能承受的最大拉力，用kN／m表示或kN／根表示。延伸率是指对应最大拉力时加筋材料的应变量，用％表示加筋材料与土之间或加筋材料之间的滑动阻力用滑动力与其上的法向压力的比值表示这个比值称为摩擦系数本节主要介绍加筋材料的拉伸试验和直剪摩擦试验这是加筋材料最基本的试验加筋材料的单位质量宽度厚度加筋带的偏斜率土工布和土工格栅的连接强度试验也是加筋土工程设计所要用到的技术指标，可参见有关规范规定。(1)土工织物拉伸试验土工织物的拉伸试验用于测定土工织物的拉伸特性即抗拉强度和延伸率它适用于各种编织、机织和针织土工布，非织造型(无纺)土工布、复合土工布、土工格栅等。样品应从批量产品中随机抽取试样在抽取的样品中剪取每项试验每组应不少于6个样品每项试验的每个样品应至少能剪取3个试样剪取试样前应根据试验项目试验数量制定剪裁计划。试样采用梯形取样法随机剪取，应符合有关规范规定。如果要同时测量干态和湿态拉伸强度则试样裁剪长度应为原试样长度的2倍再一分为二，一块用于测干态强度，一块用于测湿态强度。准备好干湿试样对湿态试样要从水中取出至上机拉伸的时间间隔不大于10min将试样对中防入夹具内使试样上的两条平行线尽可能贴近上下夹具的边缘设定拉伸速度进行试验，并做好记录。若试样在钳口内打滑或有损伤，该试样应废除，并增补试样。试验的的抗拉强度度和延伸率率可由下式式计算：(8.66)式中：Ts———抗拉强度度，kN／m；Pf———测得的的最大抗拉拉力，kNN；B0———试样宽度度，m；εp———延伸率，％％；L0———试样的初初始长度，mm；L1———对应最大大拉力时试试样长度((标距范围围)，mm。按规定定方法计算算每组试样样的抗拉强强度延伸率及及各模量的的平均值标准差和和变异系数数(2))加筋带拉伸伸试验加筋带带的拉伸试试验与土工工织物的拉拉伸试验基基本相同夹具可利利用土工织织物试验的的窄条试样样夹具也可采用用专用夹具具取样在批批样材料中中随机抽取取每组不少少于6个样本每个样本本的长度应能裁裁取3个试样试样制取取后用游标卡卡尺测其宽宽度和厚度度(初始宽度度和初始厚厚度)进行拉伸伸试验，将将试验结果果记录在加加筋带拉伸伸试验记录录表中。加筋带带的抗拉强强度按下式式计算：((8.7))式中：Tu———加筋带的的抗拉强度度，kPaa；Pf———测得的的加筋带的的最大抗拉拉力，N；A0———加筋带试试样的初始始断面积，mm2，A0=B0H0；B0———加筋带试试样宽度，mm；H0———加筋带试试样厚宽度度，mm。延伸率计计算同土工工织物。(3)土土工织物直直剪摩擦试试验直剪摩擦擦试验目的的是为了确确定土与土土工织物之之间的滑动动阻力、土土工织物与与土工织物物之间的滑滑动阻力。在直剪剪仪的上下下盒内添土土在下盒顶顶放土工织织物上盒内填填土在法向压压应力σ的作用下下土与织物物压在一起起加荷移动动下盒使土工织织物与土产产生相对滑滑动测定其滑滑动力τ根据一组不不同的στ值作出σ～τ曲线一般σ～τ曲线近似似为直线且过原点点则σ／τ==f，f称为摩擦擦系数。按规范范规定的操操作步骤进进行试验每组试验验至少3个试样按有关规规定选取和和制备有代代表性的土土样。将试试验结果记记录在土工工织物直剪剪摩擦试验验记录表中中。水平剪剪切力和摩摩擦系数分分别按下式式计算：(88.8)式中：τ——剪剪切力，kkPa；σ———法向压应应力，kPPa，σ=P／A；P———法向压力力，kN；F———测得的水水平推力，kN；A———试样盒断断面积，mm2；——土土与土工织织物之间的的界面摩擦擦角，º；f———土与土工工织物之间间的摩擦系系数。(4)加加筋带现场场拉拔试验验拉拔试验验就是对埋埋在填料中中的加筋带带施以拉拔拔力将加筋带带从填料中中拔出或拔拔动用以测定定筋－土之间的的摩擦特性性拉拔试验验分为室内内模型槽拉拉拔试验和和现场拉拔拔试验两者都是是测定筋－－土摩擦特特性的简便便试验方法法事实上拉拔试验验更多地反反映了加筋筋带在填料料中的实际际工作状态态，并不能能完全反映映筋－土之间的的摩擦特性性，所测得得的摩擦系系数叫做似似摩擦系数数。(a)室室内模型槽槽拉拔试验验试验在试试验槽中进进行加载和量量测按规范范规定加筋带上上下之间的的填料必须须按规定填填筑铺带时下下部填土应应平整。每每组试件不不少于3根，分别别在不同的的法向压力力下进行试试验。加筋带带与填料的的似摩擦系系数按下式式计算：(8.99)式中：f*———似摩擦系系数；Tf———测得的加加筋带被拔拔出或拔动动的最大拉拉力，kNN；σv———加筋带上上的法向压压应力，kkPa，σv=P++γh；P———填料上施施加的法向向压力在加产向γ———加筋带上上的填料重重度，kNN／m3；h———加筋带上上的填料高高度，m；b———加筋带宽宽度，m；L———加筋带在在填料中的的埋置长度度，m。计算每每组试件所所得的f*的平均值值、方差和和变异系数数。(b))现场拉拔拔试验与室内内模型槽试试验基本一一样，埋设设于试验槽槽中的加筋筋带改为埋埋设于施工工现场的加加筋带。用用于试验检检测加筋带带与土的摩摩擦性能的的试样应至至少有3组，每组组不少于33根，每组组加筋带的的高度位置置基本一致致，水平向向间距5～10m，每每根埋设长长度一般取取6m。用于于检测施工工质量的试试件应沿墙墙高布置，每每填高2～3m布设一组，埋埋设长度与与同一位置置结构用加加筋带设计计长度相同同(加筋带不太太长时)，也可少少于设计长长度(加筋带较较长时)。§8..2.3加筋材料料指标选用用及注意问问题加筋材材料目前应应用的有55种，一是是钢带，二二是钢筋混混凝土板带带，三是聚聚丙烯条带带，四是复复合土工带带，钢－塑复合土土工带和玻玻璃纤维复复合土工带带，五是土土工格栅、土土工网格和和复合土工工布。前44种仅用于于加筋土挡挡墙后一种种可用于加加筋土挡墙墙和加筋土土边坡。钢带用用3号钢轧制制，分有肋肋钢带和无无肋钢带，有有肋钢带较较好，可采采用表层镀镀锌防腐。钢钢带断面一一般为扁矩矩形宽度3cm左右长度不等等中间连接接用螺栓如果批量量较大亦可按设设计长度和和规格由生生产厂专门门轧制钢带应采采取防腐蚀蚀措施同时预留留锈蚀厚度度对非镀锌锌钢带无水工程预预留腐蚀厚厚度为l5mm浸淡水工工程为20mm浸海水工工程为25mm对镀锌钢钢带无水工程程预留腐蚀蚀厚度为00.50mmm，浸淡水水工程为00.75mm。钢筋混混凝土板带带的混凝土土强度一般般为C200，主钢筋筋大小由受受力确定，墙墙高较大时时可适当按按高度分组组，以避免免造成过大大浪费。钢钢筋混凝土土带平面多多为长条矩矩形，断面面为扁矩形形(也可做成成楔形)宽l0～25emm厚6～10cmm分节预制制每节长3mm左右现场施工工时将主钢钢筋焊接而而成接头处须须做防腐蚀蚀处理。为为防断裂，可可在板中布布设钢丝网网或用纤维维混凝土。塑料土土工带即聚聚丙烯土工工带它是在包包装带生产产的基础上上发展起来来的目前在工工程中用的的最多的是是PP30015和PPl9912两种规格格从外观上上看要求压纹纹清晰无撕裂损损伤断面尺寸寸均匀从性能指指标来看要求断裂裂强度不小小于2200MPa断裂伸长长率不大于于10％容许应力力为断裂强强度的1／5左右。聚聚丙烯筋带带的一个特特点是变形形较大，材材料强度得得不到充分分利用。为为满足工程程的正常使使用要求，国国内目前已已有厂家可可将其断裂裂伸长率控控制在7％～8％以内，这这对于充分分利用材料料强度是比比较有利的的。聚丙烯烯筋带的另另一个问题题是蠕变和和老化，蠕蠕变影响结结构本身的的最终变形形而老化影影响工程的的耐久性引起聚丙丙烯筋带老老化的主要要原因是筋筋带受到紫紫外线的照照射埋于土中中的聚丙烯烯筋带与暴露在在自然状态态下的聚丙丙烯筋带不不可一概视视之一般来说应应无多大问问题。但由由于使用聚聚丙烯筋带带所建成的的加筋土工工程检验时时间不长((最长的不不到20年)，加之早期期使用的聚聚丙烯加筋筋带的检验验方法和手手段标准不统统一防止老化化的添加剂剂的使用和和剂量也不不统一，所所收集和积积累的资料料的可用性性和权威性性较差。尽尽管聚丙烯烯筋带在经经济上有很很大的诱惑惑力但对其耐耐久性问题题还缺乏一一个权威的的证明因此当选用聚聚丙烯做加加筋材料时时对耐久性问题题应特别注注意应选用抗抗老化的加加筋材料另外聚丙烯筋筋带在采购购运输储存和加加工铺设过过程中紫外线的的照射和影影响比在土土中要大得得多因此在上述过过程中应尽量防防止暴露，尽尽力减少阳阳光直接照照射的时间间。复合加加筋带在某某种程度上上说弥补了了聚丙烯筋筋带的不足足，变形问问题获得了了较为满意意的解决，蠕变和老化问题缓解。钢－塑复合加筋带是以高强细钢丝为主受拉元件，外包裹抗老化塑料层，塑料层既使钢丝能协调共同工作，又保护钢丝免遭锈蚀。聚烯烃玻璃纤维复合带与钢－塑复合带类似，用有捻玻纤代替了高强钢丝，玻纤外包裹层为高聚烯烃复合物。就目前情况而言钢－塑复合加筋带具有较好的工程性能对于建筑高大加筋土挡墙具有比较明显的优势土工格格栅目前国国内已有生生产厂，其其强度指标标已能满足足各种工程程需要。土土工格栅的的优点在于于使土体能能真正起到到加筋作用用双向土工工格栅使土土体在平面面的两个方方向均受到到约束它在加筋筋地基中的的作用和功功能是条带带式加筋材材料所无法法替代。另另外，建筑筑加筋边坡坡工程，可可以不设面面板。土工网网格在加筋筋工程中是是土工格栅栅未投入使使用的一种种过渡产品品，主要用用作滤层和和垫层，也也有一定的的加筋作用用。由于生生产成本较较低，在要要求不高的的部分工程程中当成加加筋材料使使用仍能收收到一定的的效果和获获得较好的的经济效应应。对于高高度不大的的边坡，也也可采用土土工格室。复复合高强土土工织物((高强土工工布)也正在不不断发展，但但国内应用用的不多。总之，加加筋材料应应具有较高高的强度，受受力后变形形小，表面面粗糙、能能与填料产产生足够的的摩擦力，抗抗腐蚀性好好，加工、接接长方便，与与面板的连连接简单、可可靠。加筋材材料的设计计取值有两个重重要指标即强度和和变形各种手册册和规范给给出了一个个较大的选选择范围在实际工工程中对合成类类材料应以2％变形时时的强度值值为控制值值最大不超超过破断荷荷载的1／4同时还应应注意材料料的防老化化性能对钢－塑复合带带变形比较较小材料的设设计取值不不应超过其其破断荷载载的1／3。对材料料检测中离离散性较大大的材料，强强度设计取取值还应适适当降低。目前国国内国外生生产加筋材材料的生产产厂很多规格品中比较较多比较杂工程中使使用的加筋筋材料必须须根据设计计要求，认认真选择。能能用于加筋筋工程的加加筋材料的的有关枝术术指标见表8.4。在加筋土土结构中不管采用用哪类加筋筋材料有两点必必须特别强强调和严格格控制一是材料料的变形和和强度，二二是材料的的耐久性。§8..3加筋边坡坡§8.33.1加筋边坡坡形式加筋边坡坡一般形式式见图88路堤边坡坡防洪堤边边坡护岸边坡坡碴场边坡坡等形式见见图89§8..3.2加筋边坡坡的设计(1))加筋边坡坡的构造要要求加筋边边坡的构造造比较简单单，相关部部分可参见见加筋土挡挡墙构造部部分内容。(2))加筋边坡坡稳定计算算(a))一般情况况为了使使加筋边坡坡的稳定安安全系数达达到要求的的数值，在在土坡内水水平铺设若若干层加筋筋材料以增增加稳定。其其稳定计算算一般按瑞瑞典条分法法核算其安安全系数KKs(图8.10)(8..10)式中：Wi———第i土条重量量；θi———第弧；△lii——第i土条底弧弧长；R———最危险滑滑动圆弧的的半径；Yi———第i层加筋材材料至滑弧弧圆心的距距离；φ、c——边坡填土的内摩摩擦角和凝凝聚力；Tai——第i层筋材的抗拉强强度；n、m———分别为土土条数和加加筋层数。要求按上上式算得的的安全系数数Ks≥l.3，如不满满足，应调调整筋材和和布置间距距。(b))土层单一一时如果填土是细粒粒粘性土，当当其含水率率接近饱和和时，分析析中常采用用不排水抗抗剪强度cu，它不随作作用于剪切切面上的法法向应力而而变化，此此时分析不不再需要分分条，而直直接采用总总强度指标标。安全系系数表达式式变为(图8.11)：(8.111)式中：L——滑滑动圆弧全全长；W———土坡滑动动部分的总总重量；x———形距滑动动圆心O的水平距距离；其余余符号意义义同前。(c)加加筋边坡加加筋材料长长度保证每层层筋材延伸伸出滑动弧弧以外的长长度Lp，可提供供充分的握握裹力，防防止筋材被被拔出。(8.112)式中：Ta———筋材的容容许抗拉强强度；Kf——要求的安全全系数；KfWv——作用在某层筋材材上的覆盖盖压力；——土与筋材间的摩摩擦角，由由拉拔试验验测得。对于接近近饱和的软软粘土，筋筋材与土之之间的摩阻阻力不随界界面处的法法向应力而而变化，而而是靠二者者间的粘着着力ca提供握裹裹力，则筋筋材的被动动段长度(8..13)筋材总长度L为为：(8..14)式中：La———主动段长长，即在滑滑弧以内的的长度。(d)堤底加筋筋垫层在软基上上采用加筋筋垫层的堤堤坝坝体稳稳定分析计计算可采用用圆弧滑动面面法或水平平滑动面法法。对厚层软基假假定为圆弧弧滑动破坏坏圆弧穿过过堤身加筋垫层层和地基其抗滑稳稳定系数KKSR可按下式式估算：(8.115)式中：MT=∑∑(ciLi十Wicosαitgφi)；MD==∑Wisinαi△MTT=Td(a+btgφ)(见图8.12a)；或△MT=TdR(见图图8.12b))。KSR———有土工工织物加筋筋时的抗滑滑安全系数数，取1.1～1.3；MT———不计土土工织物加加筋时的抗抗滑力矩，kN·m/m：MD———滑动力力矩，kNN·m／m；△MTT——土工织织物加筋作作用产生的的抗滑力矩矩，kN·m/m；Li———第i土条弧长长，m；Wi———第i土条的重重力，kNN／m；αi———第i土条弧线线中点切线线与水平线线的夹角，º；ciφi——第i土条滑动动面上的抗抗剪强度指指标标准值值KPaTd———土工织织物的设计计抗拉强度度，kN／m；R——滑动圆弧半半径，m。§8..3.3加筋边坡坡的施工加筋边边坡的施工工方法基本本上与一般般筑堤工程程类似。其其施工顺序序如下：(1))平整坡底底和基础。(2))铺放第一一层加筋材材料。加筋材材料在现场场加工成铺铺设块铺设块的的拼缝采用栅搭搭接后用细细铅丝拴接接铺设时加筋材料料的纵向((材料强度度大的方向向)垂直于坡坡面铺设底面面必须平整整保证加筋筋材料顺直直平展不皱折可用沙袋袋等间隔摆摆放也可按一定间隔打塑料料钉或木钉钉，以固定定加筋材料料的位置。(3))加筋材料料上铺土压压实。在加筋筋材料上按按设计厚度度铺土先铺边坡坡处再逐渐向向后铺填碾压机械械碾压时填土厚度度不少于115cm近坡面处处用轻型机机械压实以保持坡坡面平整成成线堤身用一一般碾压机机械压实达到设计计要求的压压实度。为为保证压实实，压实时时填料的含含水率应为为最优含水水率。加筋边边工程8下工顶顶按按设计要求求进行，为为常规施工工方法。§8..4加筋土挡挡墙§8..4.1加筋土挡挡墙形式加筋土挡挡墙按其断断面外轮廓廓形式一般分为为路肩式路堤式台阶式和和复合式见图815按结构构断面分又又有矩形、梯梯形、倒梯梯形和锯齿齿形，见图图8.16。§8..4.2加筋土挡挡墙构造..(1))断面型式式断面型式式根据地形形和地质条条件结构稳定定要求拟定定常用的有有矩形倒梯形正梯形和和锯齿形。加筋体墙高6mm以下者，一一般选用矩矩形断面。墙后边坡较陡，地地基基础条条件较好，宜宜选用倒梯梯形断面。加筋体地基条件件较差，后后方边坡平平缓，宜选选用正梯形形断面。墙体较高，或墙墙基础本身身较高，为为满足整体体稳定要求求和地基承承载力要求求时，可选选用锯齿形形断面。断面型式应考虑虑地形地质条件件满足结构构稳定要求求(外部稳定定和内部稳稳定)方便施工工尽量节约约材料和造造价，经稳稳定计算和和多方案技技术经济比比较后确定定。(2)基基础基础分为为面板下的的条形基础础和加筋体体下的基础础。条形基础础的作用主主要是便于于安砌墙面面板，起支支托、定位位的作用。其尺寸大小视地基、地形条件而定，宽度不宜小于30cm，厚度也不宜小于30cm。可采用Cl5素混凝土或浆砌条石。基础的的埋深在无无浸水地区区，一般可可取60～100cm；浸水工工程应根据据水流的冲冲刷和淘刷刷作用大小小而定，一一般不少于于l50cmm。如开挖挖基槽困难难或不经济济，可考虑虑人工抛填填或浆砌块块石护脚。在季节性冰冻地区基底应在冻结线下若不满足则应在基础底至冻结线间换填非冻涨性材料，如中粗砂、砾石等。斜坡上上的加筋体体应设不小小于1m宽的护脚脚，埋深由由护脚顶起起算。面板下下的基础及及加筋体下下的基础都都应满足地地基承载力力要求。若若承载力不不满足，应应进行地基基处理处理方法法与其他地地基处理方方法一样如换填挤密抛石桩基和加加筋地基处处理等条形基基础沿纵向向可根据地地形地质墙高等条条件设置沉沉降缝其间距一一般取10～30m岩石地基可可取大值。在在新旧建筑筑物衔接处处、在地形形或地质条条件突变处处都应设沉沉降缝。沉沉降缝间距距设置时还还应考虑面面板的长度度模数。基基础的沉降降缝、加筋筋体墙面的的变形缝、帽帽石或压顶顶(包括檐板)的伸缩缝缝应统一考考虑，一般般做成垂直直通缝，缝缝宽2～4cm，用沥青青木板等填填塞。基础底底结合地形形地质情况况在纵向可可做成台阶阶形每一个台台阶长度应应与板的长长度模数相相协调条形基础因因尺寸较小小在横向应应成水平或后倾加筋体基基础在纵向向同条形基基础在横向可可做成阶梯梯形，但台台阶最好22阶为宜，第第1级的宽度度不小于墙墙高的400％，且不不小于4mm。(3)加加筋材料加筋材料料目前应用用的有5种一是钢带带二是钢筋筋混凝土板板带三是聚丙丙烯条带四是复合合土工带钢－塑复合土土工带和玻玻璃纤维复复合土工带带五是土工工格栅土工网格格和复合土土工布前4种仅用于于加筋土挡挡墙，后一一种可用于于加筋土挡挡墙和加筋筋土边坡。加筋材料料应具有较较高的强度度受力后变变形小表面粗糙糙能与填料料产生足够够的摩擦力力抗腐蚀性性好，加工工、接长方方便，与面面板的连接接简单、可可靠。筋带的的铺设一般般为平铺国内外均均有资料介介绍有倒坡坡铺时效果果更好考虑到施施工压实倒坡坡度也比比较小加筋材料料铺设时应应尽量在每每层中均匀匀铺开除结点附附近外不能重叠叠加筋材料应伸直直不宜有挠挠曲不应有折折皱加筋材料料在空间可可以交叉但交叉处处加筋材料料不宜接触触。其他构构筑物也不不宜直接压压在加筋材材料上。(4)加加筋体填料料填料的选选择要求易易压实、与与拉筋材料料有足够的的摩擦力、满满足化学和和电化学标标准，对浸浸水工程要求水稳稳定性好因此砾类土砂类土碎石土黄土中低液限限粘性土及及工业废渣渣(要满足化化学和电化化学标准))均可应用用从因地制制宜降低工程程造价方面面来看不满足上上述要求的的土可通过过适当的工工程措施或或结构上采采取相应的的技术措施施后采用。用钢带带作加筋材材料时应控制填填料中的氯氯离子和硫硫酸根离子子的含量对无水工工程其氯离子含含量应小于于或等于556me／10099土硫酸根离离子小于或或等于2110me／100g土对淡水工工程其氯离子子含量应小小于或等于于28me／100g土硫酸根离离子小于或或等于l05me／100g土对目前前大量应用用的聚丙烯烯土工带土工格栅栅土工织物物等土工合合成材料应尽量避避免金属离离子(铜、锰、铁铁等)进入加筋筋体，填料料中不宜含含有氯化钙钙、碳酸钠钠、硫化物物等化学物物质。填料的的压实能否否达到设计计要求是加加筋土工程程成败的关关键。加筋筋土力学性性能的改善善和稳定性性的提高与与填料的压压实紧密相相关因此填料除了了上述要求求之外还必须要要有一个土土工标准土工标准准包括力学学标准和施施工标准力学标准准包括填料料的组成成成分物理指标标力学指标标施工标准主主要以压实实度来控制制，一般均均要求压实实度大于990％，距距路槽底以以下80ccm厚范围围应达到993％～95％。公公路工程加加筋土结构构要求的加加筋体填料料压实度见见表8.5。列的按现土规0》实准路用型击实实标准；②特殊殊干旱或特特殊潮湿地地区，表内内压实度可可减少2％。3％；③加筋筋体上填土土按现行《公公路路基设设计规范》执执行。要达到规规定的压实实度，填料料本身的颗颗粒级配应应比较好，对对砂砾石填填料，最大大粒径不得得大于填件件压实厚度度的2／3，且不大大于1500cm，其总量不不大于155％；第二二，填料的的含水量应应接近于最最佳含水量量；第三，填填料必须分分层碾压，分分层厚度一一般在300cm左右，碾碾压机械也也必须达到到一定的标标准。(5)面板板面板的的作用是装装饰整洁墙墙面、约束束土体、传传递下滑土土体的推力力，与加筋筋材料、填填料共同形形成加筋体体。面板的的选择原则则是与环境境协调、造造形优美、便便于施工(预制脱模模方便、便便于安装、与与筋带连接接方便，规规格品种少少)、造价经经济。面板的形式常用用的有槽形形板、十字字板、六角角形板、L形板、矩矩形板等，见见图8.17和图8.18。面板的的厚度由拉拉筋拉力对对面板的作作用计算而而确定，长长和宽要与与筋带的铺铺设、施工工方法相一一致，厚度度一般在12～20cm左右，长长以1500cm左右为为宜，高50～120cm。每块标标准板上应应有四个结结点。上、下下两面形状状和尺寸要要考虑到安安砌和整体体性要求。面板上的筋带结结点，可采采用预埋钢钢拉环、钢钢板锚头或或预留穿筋筋孔等形式式。采用钢钢带加筋材材料时用预预埋钢板锚锚头，用聚聚丙烯条带带加筋材料料时多采用用预埋钢拉拉环或在板板上预留穿穿筋孔。钢钢锚板厚度度不小于5mm，钢拉环环用I级钢筋，钢钢筋直径不不小于12mm。钢锚板板和钢拉环环露于混凝凝土外部分分应作防腐腐蚀处理，聚聚丙烯加筋筋带应与钢钢筋面隔开开，预留穿穿筋孔与加加筋带接触触部分宜做做成圆弧形形。工程中中常用的面面板是钢筋筋混凝土面面板，混凝凝土标号不不低于C20。为了施施工安装方方便，同时时也增强墙墙面的整体体性，可在在面板中预预留插孔，用钢筋筋作连接插插销。板安安装就位后后用钢筋插插入插销孔孔，再灌入入水泥浆或或水泥砂浆浆。这种处处理可省去去板安装施施工时的支支架，施工工非常方便便、简单、快快速。插销销孔直径33cm，插筋10～12mm。在墙顶顶、转角处处、沉降缝缝处、与其其他构筑物物相结处可可采用部分分异形面板板或交隅板板。异型板板或角隅板板既要考虑虑到结构上上的需要，也也要考虑到到整个墙面面的美观、整整洁、顺畅畅、自然。(6))排水设施施加筋土土挡墙和加加筋土边坡坡都需做好好排水设施施。在基础础上，可结结合地基处处理或基槽槽回填做片片石盲沟，在在条形基础础上设排水水孔，孔径径不小于110cm，间距3～5m。当加加筋土体的的填料要求求不容许浸浸水时，排排水设施必必须保证不不被淤塞。这这时应在片片石盲沟顶顶层加入碎碎石，再覆覆盖1～2层滤水土土工布。位于河岸上的加加筋土工程程，其填料料必须保证证水稳定性性好，一般般宜采用砂砂砾填料。同同时应在墙墙面板后做做好反滤设设施反滤设施施起两个作作用一是墙前前水位陡降降时迅速派出出加筋体中中和加筋体体后方来水水使墙外墙墙内的水位位差不超过过容许值即不形成成过大的剩剩余水压力力二是在排排水过程中中不允许将将加筋体的的填料带出出墙外使墙顶产产生塌陷或或其他变形形根据近几几年的工程程实践在变形缝缝和排水缝缝处贴无纺纺土工布施工时土土工布与板板紧贴在板后设设置约300cm后的混合合倒滤层从施工经济效果三方方面来看都比较好好关键的问问题是施工工时土工布布必须紧贴贴面板，才才不至于发发生走砂现现象。总之加筋土工工程在有水水的地方构造上必必须保证水水的畅通同时还应应防止有害害水体对加加筋材料寿寿命的影响响。(7))其他加筋土土挡墙和加加筋土边坡坡顶部根据据道路线路路或工程在在纵向的布布置要求，用用现浇混凝凝土或浆砌砌混凝土预预制块体浆砌条石石作压顶或或帽石帽石外沿沿宜伸出墙墙面外5～10cm当墙顶设设置纵坡时时可按纵坡坡要求设置置异形板使帽石尺尺寸在纵向向一致也可不设设异形板墙顶异形形板的缺口口用浆砌条条石或现浇浇混凝土补补齐帽石在纵纵向成阶梯梯状或者用现现浇混凝土土做帽石将顶层板板部分伸入入帽石，使使帽石尺寸寸在纵向一一致。墙顶栏栏杆可根据据需要情况况设置，现现浇混凝土土帽石时预预留栏杆柱柱插口。加筋体体基底和后后方边坡在填筑时时不管是土土质或岩石石原则上都都应开挖成成台阶形使新回填填土与原边边坡不形成成明显的界界面。当挡墙墙高度较大大时在墙的中中部宜设置置错台错台处下下级墙顶宜宜设置帽石石错台宽不不少于1mm错台顶宜宜封闭并设20％的排排水坡错台上级级墙应另行行设置面板板基础基础下设设垫层垫层可采用用砂砾或灰灰土，垫层层厚1m以上，宽宽1.5m左右。错错台可设11个，也可可根据需要要和墙高设设多个。当墙上上有其他构构筑物时如涵洞等等构筑物的的稳定应单单独考虑加筋土结结构与构筑筑物交接处处应适当加加强。如填料料不宜浸水水则墙(坡)顶不宜种种植乔木可改种花花草或灌木木或在墙(坡)顶附近采采取特别措措施，如改改换填料，使使墙顶部分分加筋体填填料既满足足结构上的的需要，也也能满足绿绿化要求。§8..4.3加筋土挡挡墙设计计计算1)概概述目前应应用的最多多的加筋土土结构是加加筋土挡墙墙加筋土边边坡加筋土技技术应用的的最多的部部门是交通通行业。本本章将主要要针对加筋筋土挡墙类类结构和加加筋土边坡坡类结构进进行阐述。对对于加筋土土挡墙类结结构包括一般般的挡土墙墙和加筋土土边坡国内已有有10多年的的研究和工工程实践积累了一一定经验公路水运水利铁路等行行业已总结结和制定了了较为系统统的与中国国国情相适应应的设计施工规范范和规程或或设计施工工指南。加筋土土工程设计计应根据工工程的使用用任务工程性质质工程特点点和发展需全经济美观的要要求和因地地制宜合理取材材有利施工工便于维护护和多方案案比选的原原则进行设设计加筋土土工程设计计应保证结结构的稳定定和安全保证各部部分具有足足够的强度度耐久性保证加筋筋体的整体体稳定性。加筋土土工程设计计一般包括括四方面的的内容一是构造造设计二是结构构计算三是施工工图绘制和和明确施工工技术要求求，四是工工程概算或或预算。构造设设计应根据据工程的使使用要求工作条件件和环境条条件使用的加加筋材料采用的加加筋土填料料的特性等等，参考类类似工程和和有关规范范规定确定定。结构计计算包括内内部和外部部稳定计算算。内部稳稳定计算主主要是确定定加筋材料料的数量(截面积或或筋带根数数)和加筋材材料的布置置计算分为为加筋材料料拉力强度度计算和抗抗拔稳定计计算加筋材料料的拉力计计算和强度度校核规范范规定均按按容许应力力法(或容许拉)加程规范范对钢带钢筋和混混凝土的容容许应力规规定见公路路工程加筋筋土设计规规范对聚丙烯烯加筋带((PP带)则取其在在规定条件件下进行测测试所得的的断裂强度度的20％作为为容许应力力的采用值值。对用于于加筋垫层层的土工织织物其容许抗抗拉强度的的采用值为为极限抗拉拉强度的225％～30％对用于加加筋土护岸岸的土工织织物或各种种材料制造造的条带式式加筋材料料其容许抗抗拉强度的的采用值为为极限抗拉拉强度的220％～25％，且且相应的延延伸率不大大于2％。外部部稳定计算算包括加筋筋土体整体体抗滑动验验算加筋土体体基底及变变截面处的的抗滑移验验算加筋土体体抗倾覆验验算加筋土体体地基承载载力验算和和沉降计算算等。公路路工程规范范的有关规规定和要求求见表8.6。施工图图和施工技技术要求是是设计果体程依遵的行业规范范要求之外外还应对加加筋土的结结构和特殊殊构造表述述清楚和明明白加筋土工工程与其他他相比有一个显显著特点由于加筋筋材料种类类繁多规格品种种复杂性能指标标差异较大大填料的种种类和物理理力学指标标不尽相同同各工程项项目间可参参考性较差差因此对加筋土土工程的施施工技术要要求除了一般般要求之外外尚应针对对所设计的的具体工程程的加筋材材料和填料料提出具体体而又明确确的技术要要求，以用用于指导工工程施工。2)荷载类类型和荷载载组合(1)荷载载类型与其他结结构物一样样作用于加加筋土结构构上的荷载载有永久荷荷载可变荷载载偶然荷载载三种类型型作用在加加筋土结构构上的荷载载作用有三三类永久作用用可变作用用和偶然作作用加筋土挡挡墙及加筋筋边坡上的的荷载一般般为：a.加筋体体重力；b.加筋体体上填土重重力；c.水的浮浮力和加筋筋体后方的的剩余水压压力、水流流力；d.加筋土土体后方土土的侧压力力；e.车辆的的等代荷载载、固定设设备、堆货货等使用荷荷载(包括垂直直力和侧压压力)；f.地震荷荷载。各种结构构根据使用用要求不同同工作环境境条件不同同和设计验验算的荷载载组合不同同所受到的的荷载为上上述荷载的的一部分。(2))荷载组合合公路加加筋土结构构的荷载组组合有6种：组合Ⅰ：基本可可变荷载((平板挂车车和履带车车除外)的一种或几几种与永久久荷载的一一种或几种种组合；组组合Ⅱ基本可变变荷载(平板挂车车和履带车车除外)的一种或或几种与永永久荷载的的一种或几几种与其他他可变荷载载的一种或或几种组合合；组合ⅢⅢ：平板挂挂车和履带带车与结构构重力、土土重力及土土压力中的的一种或几几种组合；；组合ⅣⅣ基本可变变荷载(平板挂车车和履带车车除外)的一种或或几种与永永久荷载的的一种与偶偶然荷载中中的船只或或漂流物撞撞击力相组组合；组合ⅤⅤ：在施工工阶段，与与可能出现现的施工荷荷载相组合合；组合ⅥⅥ：结构重重力、土重重力及土压压力中的一一种或几种种与地震力力相组合。结构计计算进行荷荷载组合时时根据可能能同时出现现的作用荷荷载选择荷载载组合加筋体挡挡墙在组合合Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ中选择荷荷载组合，加加筋体桥台台在组合ⅠⅠ～组合Ⅵ中选择荷荷载组合。3)加筋土工工程设计计计算内容加筋土挡墙和加加筋土边坡坡设计计算算内容一般般包括：((a)内部稳稳定计算，即即加筋材料料抗拉强度度计算和抗抗拔稳定计计算(b)外部稳稳定计算即加筋体体倾覆稳定定滑移稳定定整体稳力和地基承承载能力验验算等(包括加筋筋体中变截截面处的倾倾覆稳定滑移稳定定和整体稳稳定验算))(c)构件强度度和配筋计计算即面板强强度计算钢筋混凝凝土加筋带带强度计算算桥台垫梁梁强度计算算和地基基基础梁强度度计算等；(d)其他计计算如水流对对基础的冲冲刷与防护护计算特殊结构构型要算，沉沉降变形计计算等。设计计计算时应考考虑各种可可能的荷载载组合，即即各种可能能的工况。4)加加筋土挡墙墙内部稳定定计算(1))条带式直直立加筋土土挡墙对高度度小于12mm的一般直直立式加筋筋土挡墙，按按局部平衡衡法计算。设设结点的水水平向间距为Sx。，竖向向间距为Sy，则加筋筋体中第ii层1个结点加加筋带的拉拉力为：(8.116)Ki可按规范计算即(8..17)((8.188)式中：zi———第i层加筋材材料至墙顶顶的距离；；Wi———计算截面面上的垂直直压应力，kPa；——加加筋体填料料内摩擦角角，º。加筋体体中第i层1个结点所所需加筋带带的根数为为：(8.119)式中：nik———由强度计计算所得的的第层l个结点加加筋带的根根数；Td———加筋带的的设计拉力力取单根加加筋带在延延伸率为ll5％～2％的抗拉拉力且不大于于加筋带的的极限抗拉拉强度的11／4～1／5，kN。第i层层加筋带的的锚固长度度按下式计计算：(8.220)式中ni———1个结点加加筋带根数数的设计实实际采用值值ni≥nik且不小小于2一般取偶偶数b———单根加筋筋带的宽度度，m；其余符号号意义同前前。加筋带的的下料长度度为：(8..21)加筋带与与面板在结结点处采用用钢筋拉环环连接，拉拉环设计同同吊环设计计，拉力为为Ti。(2)包包裹式加筋筋土挡墙包裹式加加筋土挡墙墙(见图819)加筋材料采采用高强土土工布或土土工格栅在纵向方方向一般连连续铺设，加加筋材料拉拉力和抗拔拔稳定计算算同前，包包裹回折长长度L0按下式计计算：(8..22)式中：L0———回折长度度，m；Kf一一抗拔安全全系数；Ti———加筋材料料拉力，kkN／m，Ti=KiWiSi；Ki———侧压力系系数；Wi———计算截面面上的垂直直压应力，kPa；Si———第i层加筋材材料的层间间距，m；——加加筋材料与与填土的摩摩擦角º由试验测测得其余符号意意义同前。加筋带的下下料长度为为：(88.23))由于加筋材料在在纵向连续续铺设，为为了达到经经济的目的的，可调整整加筋材料料的层间距Si(88.24))式中：Td———加筋材料料的设计拉拉伸强度，kN／m，取极限抗拉强度的1／4～1／5。(3))L形面板板阶梯型挡挡墙如图8820所示的的L形面板阶阶梯型墙稳定坡面面(面为以动动体每层滑动动体的平均均宽度为aaS+05ρS每层滑动动体的重量量为((8.255)防止面板滑动所所需要的加加筋材料拉拉力为：((8.266)加筋材材料与面由由拉环锚固固时按式(819)和式式(820)确定定筋带数量量加筋材料料在L板处采用用回折包裹裹时，加筋筋材料与面面板的摩擦擦力Fb为：((8.277)回折加筋材料的的摩擦力FF0为(8(9上述各式中：WWα——每层滑动动体的重量量，kN／m；S———加筋材料料层问距，m；α———L面板底宽宽系数，αα=B／S；ρ———梯形墙坡坡度比；———破裂面倾倾角，º；——加加筋材料与与面板的摩摩擦角，ºº；由式((8.27)、(8.28)和(8.29)确定定回折长度度L0。(4))其他对整体体式桥台或或墙高大于于12m的挡挡墙，在公公路荷载组组合I(基本可可变荷载的的一种或几几种与永久久荷载的一一种或几种种组合)时，应采采用总体平平衡法验算算，也可直直接采用经经验法计算算。对外墙面陡于稳稳定面的阶阶梯型挡墙墙，也可用用总体平衡衡法计算加加筋体的内内部稳定。5)加筋土挡墙墙外部稳定定验算首先确确定加筋体体结构断面面“墙背见图821根据加筋筋体的填料料“墙背后的填料料及施工要要求参照有关关规定或经经验确“墙背的外摩擦擦角按规定确确定各种工工况分别计算算作用在“墙背”上的荷载载(主要为土土压力)。加筋体沿沿基底及各各界面处的的滑移稳定定按下式进进行验算。Sd≤Rd((8.300)加筋体的倾倾覆稳定(体)下式进行行验算。Smd≤Rmd(8..31)加筋体力公验（8.32）根据规规范规定加筋体后后踵处的基基0加度度，即底层层加筋长度度为最小（8.33）墙体前趾处不超超过地基容容许承载能能力[R]，其加筋筋长度为：：（8.34）式中：Kαα——墙后填土土的主动土土压力系数数；H———计算墙背背的填土高高度(含等代土土层高度))，m；γ1———墙后填土土重度，kkN／m3；[R]]基容许承承载力，kkPa。由于加加筋体属柔柔性结构，按按上述方法法计算的墙墙前趾处的的最大基底底应力可进进行适当折折减。加筋体体与地基及及后方部分分填土的整整体稳定按按第2章介绍的的各种方法法进行验算算。计算时时一般不考考虑圆弧穿穿过加筋层层的情况对于锯齿齿型断面滑弧面穿穿过加筋体体的下部加加筋层时应考虑用用复合滑动动面进行稳稳定验算((图8.22)，此此时(8..35)式中RADRDE——圆弧段ADD直线段DEE的阻滑力力FADD——圆弧段ADD的下滑力力；RT———BD段拉筋产产生的阻滑滑力；Tfi——BD段段第层加筋筋对应该滑滑面的抗拔拔力；Td———BD段第层加加筋的容许许拉力；nk——BD段加筋筋带总层数数。6)其他设计计计算面板承受填土压压力，填土土压力通过过结点加筋筋材料向后后传递。面面板结点为为面板的支支承点，对对有4个结点的的面板，可可按均布荷荷载4点支承板板计算，或或者简化为为带悬臂的的简支梁((板)计算，荷荷载强度为为结点处的的土压力强强度。后者者的计算比比较简便，能能满足工程程要求。墙高较小时可可设计一种种面板取墙最高高处的底层层面板为代代表进行计计算墙高较大大时可按高度设计计1～3种面板，分分别用于所所代表的墙墙高范围。面面板强度计计算一般只只计算抗弯弯和抗剪即即可。7)加筋土工程程设计注意意问题(1)加筋体体填料加筋体填料的重重度、内摩摩擦角、似似摩擦系数数等指标都都应以实测测值为准，小小型工程可可参考类似似工程取值值对填料的的内摩擦角角计算时可可采用等代代内摩擦角角目前采用用三种方法法进行换算算一是经验验法根据凝聚聚力大小将将粘性土内内摩擦角增增大5º～l0º二是按抗抗剪强度相相等原理计计算等代内内摩擦角；；三是按土土压力相等等原理计算算等代内摩摩擦角。(2)后方填填料及地基基承载能力力墙后填料在工程程设计中应应予充分重重视其设计取取值既关系系到工程的的安全同时又与与工程造价价紧密相关关。设计中中对后方回回填料应明明确施工标标准，对填填筑方式和和排水设施施都应充分分注意。地基承载力指的的是加筋体体下的地基基，其承载载能力应以以多种方式式确定，以以现场实测测为主。§8.4..4加筋土挡挡墙的施工工1)工工程施工主主要内容加筋土土工程施工工一般应包包括基槽开开挖、地基基处理及基基础施工，面面板预制和和面板安砌砌，加筋材材料铺设，填料采集、摊铺及压实，倒滤排水设施、帽石(胸墙)浇注、基础护脚和附属设施的施工等，每一个环节都应按设计要求进行，并及时做好工程质量检查和隐蔽工程的验收等。2)准准备工作加筋土土工程施工工前应做以以下好各项项准备工作作：第一，熟熟悉施工图图设计文件件，做好现现场材料，特特别是填料料的核查工工作(质量和数数量)。第二根根据现场情情况设计文件件和工期要要求编制施工工组织设计计其内容一一般包括施施工方法主要工程程数量开工完工日期期劳动力机械设备备(重点是压压实机械设设备)和运输车车辆的调配配计划主要材料料数量和进进度计划关键技术术问题质量保证证体系安全施工工措施临时工程程和现场布布置等。河河岸和海岸岸工程、水水运和水利利工程还应应制定防洪洪(台)渡汛措施施等。第三设置施工工基线和施施工水准点点进行中线线测量水平测量量复测横断断面堤防码头和护护岸工程的的水下基槽槽开挖及基基础填筑的的测量定位位。施工基基线和高程程控制点的的布设时要要考虑到工工程施工中中和竣工后后能对加筋筋土工程的的沉降和位位移进行连连续和可靠靠的观测。第四临时道路路临时设施施预制场和和工地仓库库的修建施工用水水电和通信信线路的敷敷设等第五材料准备备加筋材料料钢筋水泥砂石防腐材料料反滤材料料等的直接接采购或招招标采购。材材料有关性性能指标必必须达到设设计要求和和符合国家家标准或行行业规范要要求。勘测填填料采集场场，取样进进行必要的的土工试验验。第六，机机具准备。碾压机机械加筋土工工程都必须须用机械碾碾压对砂砾石石填料宜选用振振动式压路路机对面板附附近，宜选选用平板夯夯、蛙式打打夯机或轻轻型压路机机。其他施施工机械：混凝土搅搅拌机挖掘机铲运车点焊机运输车辆辆钢筋加工工机械等测量检测测仪器水平仪经纬仪填料压实实度检测设设备和仪器器混凝土性性能检测设设备和仪器器。第七，人人员组织。工工地现场管管理人员，专专业技术人人员，技术术工人和普普通工人等等。第八其其他各种施工工记录表格格各类材料料出厂质保保书分部分项项工程质检检(自检)和报检交验表格格，开工文文件，工地地标识等。3)施工工工艺流程程加筋土工工程施工的的工艺流程程可按图88.23的框图图安排作业业。4)基础础施工(1)基基槽开挖和和检查加筋土工工程的基槽槽开挖，开开挖前应进进行详细测测量定位并并标出开挖挖线，基槽槽底应按设设计图纸开开挖到设计计标高槽底平面面尺寸一般般大于基础础外缘3000mm当为岩石石基槽时基础嵌入入中风化基基岩深度不不宜小于006m当纵向高高度变化较较大时基槽底沿沿纵向可成成阶梯状开开挖但每一台台阶长度不宜小小于30m且应与面面板的长度度模数相一一致基槽底和和加筋体下下的基础在在横向倒坡坡为3％～5％。(2))地基处理理基槽底底为一般土土，且满足足承载力和和稳定时，仅仅进行整平平夯实。基槽底底和加筋体体下基础为为软弱地基基时则应根据据稳定和承承载要求地基土质质情况进行行处理常用的处处理方法有有换填夯实实砂井碎石石桩砂垫层加筋地基基石灰土水泥土也可做旋旋喷桩、混混凝土短桩桩、深层搅搅拌、桩基基(打入桩、钻孔孔桩或挖孔孔桩)，或进行行强夯等。当基础础位于水下下时水下基槽槽的开挖及及抛石基床床的填筑预制混凝凝土块体水水下安装水下浇注注混凝土基基础等施工工要求可参参照重力式式码头规范范要求。(3)变变形缝和沉沉降缝加筋土挡挡墙必须沿沿长度方向向设置变形形缝和沉降降缝，两缝缝合一，统统称变形缝缝，缝宽220～30mmm做成垂直直通缝基础及胸胸墙变形缝缝用弹性材材料填充变形缝间距根据气气温地基条件件结构使用用情况基床厚度度情况和面面板长度模模数确定一般15～30m在新旧建建筑物衔接接处结构型式式改变处、基基高程、土土质差别较较大处及基基床厚度突突变处等位位置应设置置变形缝。变形缝缝是沿墙面面及基础竖竖向设置的的通缝实际上是是加筋土挡挡墙面板和和基础的纵纵向分段长长度由于墙面面板后的加加筋土体是是柔性体因此填土中不不考虑变形形缝岩石地基基变形缝间间距可为220～30m土基上的的加筋土挡挡墙的变形形缝间距一般不不宜大于115m以适应不不均匀沉降降的要求。变变形缝间距必须是是墙面板长长度的模数数。(4))现浇混凝凝土基础基础一一般为现浇浇混凝土标号一般般为Cl55施工时一一般是分段段开挖分段处理理分段验收收分段浇筑筑。遇地下下水时应做做好排水。基础浇筑筑时每段基础础的轴线误误差不大于于±10mm基顶高程程误差不大大于±10mm若地形变变化调整基基础顶标高高时，调整整时应注意意与面板的的高度模数数相吻合。5)墙墙面板预制制和安砌(1))墙面板预预制加筋土土工程的面面板应坚固固美观运输方便便易于安装装面板可根根据需要采采用钢筋混混凝土或混混凝土预制制面板其强度不不低于C220面板外型型可选用十十字形双十字形形矩形L形六角形槽形或其他他形式其一般尺尺寸为长8800～20000mm宽500～600mm厚80～200mm长度根据据施工情况况定，宽度度应与加筋筋材料的分分层间距协协调，厚度度根据结构构受力情况况计算确定定。加筋土土工程的墙墙面板应采采用钢模预预制模板要求求具有足够够的强度和和刚度稳定性和和准确性预制面板板应表面平平整外光内实实尺寸准确确外轮廓及及设计图案案清晰线条顺直直企口分明明不得有露露筋、翘曲曲、掉角、啃啃边等情况况发生。面板的尺尺寸和规格格和种类宜宜尽量少一般情况况下除墙顶顶和角隅板板外宜采用两两种规格面板与与加筋材料料的连接方方式应根据据加筋材料料类型和面面板形式选选用一般可采采用预设钢钢筋拉环预留穿筋筋孔等形式式钢筋拉环环直径应根根据受力和和耐久性要要求计算确确定钢筋拉环环暴露于混混凝土外部部分应做防防腐处理加筋材料料与钢筋拉拉环接触处处应做隔离离处理未作防腐腐处理的钢钢筋拉环不不宜与土工工带直接接接触，以免免腐蚀土工工带。使土布匀间作的一邻层层的预埋拉拉环或预设设穿筋孔在在水平向应应错开布置置。板和一到砌易系工观三是防止止板上的应应力分布不不均以及接接缝处漏沙沙等问题。因因此，面板板的边长误误差不大于于5mm或不不大于边长长的3％对角线线误差不大大于7mmm或不大于于对角线的的3％。凡检验不不合格及残残次面板均均不得使用用。面板尺尺寸愈大砌成的墙墙面整体性性愈好侧向变形形也小施工进度度也会加快快但安砌搬运困难难。国外施施工机械化化程度高，有有采用大型型整体面板板的工程实实例。(2))墙面板堆堆放和运输输墙面板板在堆放和和运输过程程中宜侧面面竖向堆放放或平放应防止板板角隅处碰碰损平放堆放放时其高度不不宜超过55层板，且且板间应用用垫木支垫垫。面板在在搬运过程程中，应轻轻搬轻放。(3))墙面板安安装墙面板板的安砌一般按下下述步骤和和要求进行行在条形基基础上准确确划出面板板外缘线画线时应应仪部密；的上平长划线分割整平板基基座板安砌一一般从变形形缝处开始始依次向两两边安砌延延伸见图824安装时用用M5或M75水泥砂浆浆砌筑调平平对河海岸边工工程除排水缝缝之外水平缝及及竖缝内侧侧均全部填填塞板外侧应应平整光滑滑一般不勾勾缝同层相邻邻面板水平平误差不大大于10mm轴线偏差差每15mm不大于100mm，安装装缝宜小于于10mm。面板安安装可用人人工或机械械吊装就位位，按要求求的垂度、坡坡度挂线安安装单块面板板的倾斜度度可控制在在内倾1％左右严禁面板板外倾板安装时时只能用砂砂浆调整水水平误差不得用石石子或铁片片支垫在面板后后不小于003m范围内内宜回填砂砂砾或碎石石第一层层板安砌是是控制全墙墙基线是否否符合设计计的关键其面板外外缘线应在基础础上画出并用经纬纬仪控制，安安砌完后还还应反复检检查。面板安装缝各层层间