加筋挡墙在山区变电工程中与应用

超高加筋土挡墙在山区变电工程中研究与应用1超高加筋土挡墙在山区变电工程中研究与应用的意义

我国在古代就应用了植物加筋填土技术，进行地基和土工构筑物加固处理，取得了良好的实效。现代土工加筋方法由法国建筑工程师亨瑞威尔在1960年早期采用。他的研究引导了加筋技术的产生和发展,最早采用的是钢带加固，而后广泛应用了高分子聚合物加筋材料。1979年云南省煤炭设计院在云南田坝矿区建成了我国第一座加筋土挡墙储煤仓成为我国引入现代加筋土技术的标志。加筋土技术的设计理论和施工技术也日趋成熟，其应用领域也不断扩大，迄今已在全国建成加筋土工程逾千座，取得了巨大的经济效益和显著的社会效益。在电力系统膨胀土地区330kV变电工程中应用尚无先例。1.1加筋土挡墙的技术特点

加筋土挡墙与传统的钢筋混凝土和圬工挡墙相比有许多优点,表现在:施工过程简便、快速,不需要大型的施工机械。施工时不需要特殊技术人员。与其他结构相比,需要较少的现场准备工作。施工时占用场地更小。减少道路用地要求。加筋土结构能适应地基沉降变形能力强,故不需要坚固的地基。造价经济。可节省工程造价25％～50％。高于25ｍ的墙体,技术可行。加筋土挡墙最大的优点在于它对软弱地基的适应性和承受变形的能力。根据在地震活动地区的观察,这种结构证明了它具有比刚性混凝土结构更高的抗震能力。

1.2膨胀土地区山区变电工程出现的问题1山区变电工程出现的问题

由于变电站的选址要求,站址常位于山区,山区地势起伏不定，地质颇为复杂。平整场地往往采用挡土墙结构，由于地势起伏回填土层不均匀，虽然地基满足承载力的要求,但因为回填土和原状土存在压缩性差异,地基的不均匀沉降会导致建筑物产生楼板开裂、墙体产生裂缝等现象．变电站工程属生命线工程，对侧向和竖向差异变形控制及要求非常严格，本课题的目的就是要严格控制超高挡土墙的以上两种变形和膨胀土的不良地质作用，确保变电站的安全运行．2膨胀土的特性

膨胀土即指土的粘土矿物成分中富含亲水性粘土矿物,以强亲水的蒙脱石和伊利石为主，具有吸水显著膨胀软化,失水急剧收缩硬裂,以及往复湿胀干缩特性的高塑性粘性土。当膨胀土作为回填土时，膨胀土的侧向和竖向膨胀变形会引起地基裂缝和不均匀沉降，给工程设计和建设带来了严峻的考验。1.2膨胀土地区山区变电工程出现的问题1.3超高加筋土挡墙在山区变电工程中应用

加筋土结构由于拉筋具有柔性，能较好地随土下沉而变形，充分利用材料的性能以及与筋带的共同作用，因而能克服较大沉降差异。

在山区变电工程，尤其是膨胀土地区的山区变电工程，在变电站站区采用超高加筋土挡墙技术，不仅能大大降低工程造价，更重要的是能保证整个变电站站区及站内建构筑物的安全、达到站内电气设备对沉降、变形的要求。从而为变电站的安全运行提供有力保障，具有很好的安全效益、社会效益和很大的经济效益。1.4课题依托工程及项目●

本课题结合330kV金州变工程330kV金州变电站工程：位于xx市关庙镇一个哑铃形的山顶，东南侧场地高差约１9m；场地分布弱膨胀性土，作为填筑材料压实后，尽管填土比较密实，但浸水后仍有较大的膨胀变形，不利于变电站地基稳定；该工程采用了弱膨胀性土的加筋土挡墙维持填土地基工程的稳定措施。●本课题结合国家自然基金项目非饱和土等效固结变形试验研究与理论分析，项目编号50779054

总平面及竖向布置图膨胀土的基本力学参数

330kV金州变工程填土为膨胀土，而填土的基本力学参数是进行加筋土室内模型试验成果分析和挡土墙稳定性验算的基础，从现场取土分别进行了室内膨胀土力学参数试验和加筋土模拟试验。室内模型试验主要分析筋带与填土之间的摩阻和抗拔特性，进行单根筋带填埋于填土中拉拔过程的荷载与位移变化，揭示筋带在填土中的实际受力状态，验证设计的合理性，保证加筋土挡墙的稳定性。模型试验的设计

模型试验利用xx理工大学为本项目自主研制开发的加筋土模型试验机，最大限度地模拟现场加筋土挡墙中筋带与填土之间的作用机理，探讨和研究二者之间的摩擦相互作用特性，以及加筋土挡墙的稳定性与筋带的抗拉拔特性、破坏形式之间的变化规律，从而获得基本的物理力学参数，为现场加筋土挡墙的设计和施工提供必要的基础和条件。1加筋土模拟试验机

模型试验机由模型试验槽、土层上覆荷载模拟加压系统、锚固拉拔系统和加筋带应力应变量测系统四部分构成。2.4拉拔模型试验1试验内容：试验依据《公路加筋土工程设计规范》(JTJ/015--91)进行。具体试验内容如下：(1)不同长度筋带，在不同上覆压力时的拉拔试验；(2)沿筋带不同长度的应力和应变测试；(3)不同的填土压实度时，筋带的拉拔试验。通过以上试验可以测试筋带的握裹力，筋带的抗拉拔强度，沿筋带的应力分布情况，研究填土与筋带之间的摩擦力作用机理。2.论5试兰验部翻分结抵果1距拉拔茂力与葛拉拔摩位移暂关系使（不久同筋刑带长异度和合干密千度）2棉极限骡拉拔酸力与门上覆迷压力呈之间介的关闸系3寄筋带糕长度追与应叼变之谱间的壳关系回（不深同上突覆压储力）2.校6室邀内试寸验的雀结论监与建胜议(1棚)弯筋带摆内钢必丝和野聚合君物之钉间滑邮动摩含擦力括，即智握裹丈力大复小，鼠由于轿实际蔽工程片中聚版合物押的表梅面承得受上醒覆土由压力偶，因葡此这哗种握童裹力绕与单叼纯对盾筋带蜡测试夜得到洞的握绣裹力肤不同芹，只穷有通伟过模直型试坝验才桑能得粘到，售这种盾摩擦春力又份通过燃聚合碰物传释递给大土体伤，是张此时掌加筋滤提供第给土税体的绍加固达力。抬对不花同阶临段的萍变形伙和受斑力机疮理研宗究清眨楚，筋才能律提出刮切实息可行辞、安化全可穴靠的叉设计澡方案针。（2粥）在范试验近中观作察到桥拉筋葡带钢饰丝与静聚氯难乙烯斧材料味之间活有时誉会发仪生滑脂移、酸筋带席被拉仰断（漂上覆姨压力考较高川）和殿筋带绳被拔盆出（幻玉上覆电压力艺比较似低）郑的现厨象,缎当见筋带莲内拉滚力达痰到聚深合物捧与钢假丝之画间的繁握裹取力后些，即矛产生决相对娇滑移尾，表隆现为描聚合怨物延围伸率惊增大冷；聚煮合物扰延伸愧变形陕的结鬼果使寇其发闻生拉票断破乖坏。渔筋带冻抗拉殊拔力很与握促裹力招和钢宇丝表廊面的负聚合瞎物性挎质有晓关。班挡土辈墙结涌构中暂底部档拉筋槽的设绳置应拥当避奔免发酒生滑乓移现牛象。（3滨）筋跑带的梅极限到抗拉您拔力翁强度阻随筋行带长石度的援增大阻呈非笨线性煤增长铃变化酒，且旬增长掌幅度率逐渐判趋于削一个拣极限抗值，临与刚脊性带遵（钢晚板带雀等）存的变雪化规羞律不乞同。约对现岗有的筒刚性易带设卵计方五法应境做出拜修正额；（4陵）拉赛拔力熟施加活端筋畏带的父变形愈发展爸突出泊，聚绍合物声钢丝甚之间跑首先饲产生喂相对衔滑动盾变形叉。筋料带周陡围土毯的摩层阻作劝用使淋筋带拦保护军层的碑变形坑减小饿，且舟距拉区拔端摆越远旬变形屋越小耽；（5符）筋全带长羽度与丙抗拉类拔力泊成非驱线性何增长组关系鲁。当约钢塑贺带作踪蝶为支划挡结矩构拉他筋材疏料时卖,考鹿虑填驶土特盘性及范上部搁加载肆压力棵影响素来决哭定拉胃筋长抗度是累非常大重要为的。烫粗粒起料是香加筋寺土工赞程的晃优选扭填料湿,填包土的民密实屡度对降拉筋特抗拔锋力的桃发挥刃影响宿十分沟显著汗。因径此,格施工紫中要鼻注意肿填土饲的密到实度沃；（6摇）C睛AT打钢塑宪复合呼拉筋渐带的森主要扒受力棍部分走是聚画氯乙颈烯内哥裹的贩钢丝棵。钢炎丝同招聚氯麦乙烯捷外壳施的摩与擦力灿得到锐了保伐证才熟能保膊证整河个筋欺带同歇土的带摩擦道性质望。即授在高万填土炉的设剩计中郊要避搂免筋宫带滑迟移现拘象的围产生迅，并千且在博选择欧拉筋铁带时湖要选塑择表狸面粗录糙和林利于箱施工膝的拉鼻筋带捉；（7昂）摩胆阻力臣随上花覆压亭力增具加而险增加居。当键超过悬某个杏数值庆时(投本次贤试验君是4票00瞒kP倘a左价右)阔,摩阴阻随橡增加辟不明肯显,钢并逐融渐趋围于稳山定；（8继）用贯传统鉴的计挠算公葡式得震出的兵结论狡是：羞随着铲筋带什长度本的增指加，主筋带炊能够陶提供剖的摩奸擦力耳就越尸大；葛但是沿从试著验得售出的胜结论歌是：膛土与墨筋带珠之间沾的摩捎擦力貌不仅兴与长槐度有捏关，涛而且姓还与仿筋带车的握对裹力蔑有关牌。筋皇带的刺握裹根力是板决定传挡土继墙稳枪定性雾的一皆个关轮键因宁素；（9雪）拉陷筋受别拉变尾形，歌使填弟土土迫体受恒到扰芦动，谦引起额竖直别土压亏力重锦新分蚁布，代由于拳土的肉自然悟成拱袋作用守，重成新分长布后右的竖飘直压从应力猛值在弊其重关新分旗布前狱的总伶值中览所占丙的比妹例将缩慧随填倦土高稼度的序增加设而减归少。3挺加筋笔土挡泪墙的疼设计躬与验掉算3.绪1根协据加山筋土日挡墙疼规范察对3布30古金州锋变工畅程进博行了毙挡土志墙设厅计3.贼2戴33粘0k绑V金松州变夺加筋紧土挡蚁墙稳延定性虏验算内部另稳定吵性验欧算应用粪应力坑分析避法和蜜楔体资分析尼法两清种分济析方夜法并俱且结亡合室枕内试速验得辟到的恳拉筋价应力析应变谷关系司及拉轧拔力穴和握豪裹力爸与上谢覆压谢力的虎关系艳，对淋加筋嗓土体撒进行妈了拉足筋拉宴力计食算、寸加筋祥材料设抗拉搞稳定黄性分伸析、矿抗拔崇稳定鞋性分躺析、文握裹键力稳拼定性街分析。外部肺稳定喝性验缺算外部兔稳定枪性验咱算，睡包括胖滑动窑稳定室性验蛮算、仇倾覆风稳定怜性验辩算、切地基其应力拨验算军和整注体稳距定性臭分析子。考撇虑场麻地环锡境影攀响条管件下馅加筋悔土挡下墙稳母定性色，还亮对挡锋土墙瓶进行从了浸波水挡丑墙验经算和说抗震溉挡墙乳验算裤。整体撒稳定哭性分双析整体牲稳定戚性分索析，即缎加筋兆体随伪地基袍一起智滑动伸的验锐算，槽其目碍的在娱于确耍定潜仿在破波裂面繁的安娱全系死数。纤在进海行验盾算时融，对搏于如贷何考洒虑埋近置于滩土中呼的筋播带效复果，脑至今庸尚无孔确切里和统供一的柴方法荣。本物课题贞采用务的方反法有料以下总两种福：（1逐）不枪考虑扯筋带校作用翼，筋耀带长帽度不混超过罗可能西的滑格动面姜，可位以按寨普通包的圆赌弧法白计算凝，即袋不考宵虑筋府带的邻作用匹。（2拦）考驱虑筋信带作的用，苏破裂签面穿零过筋北带时讨，将萍伸入个滑弧博后面科的筋蜡带长恭度产捏生的脸摩阻柴力和喇筋带苍的抗搁拉强挪度两跨者的梅小值息对滑流弧圆袄心取淘矩，具视为殖稳定坦力矩耗。筋色带的蛮作用萍按两址种方减法考瞧虑：竹①假水定筋泰带作误用力笨沿筋树带方亿向；筝②假秧定筋站带作氧用力渐沿圆望弧滑阁动面攻切向具。综上发所述彻，3莫30册kV搅金州万变电宗站加桥筋土璃挡墙胜工程禁稳定世性满抖足要炕求4皆加筋挥土挡蜜墙在山筑区变理电工翻程现岩场监持测33涨0k划V金年州变顺工程更加筋啦土挡统墙主促体工狮程设悦计最灯高高摇度1仙１米堡，填锻土料特为膨纷胀土罗，在尾内部蝇因素效(膨坐胀)喘和外悔部自别然条裙件(意雨季肠)的炊影响损下，眯加筋谦土挡倾墙的缎工作构性态声和安沃全状荐况时蓝刻在睁发生烘着变垂化。萝为了鞠确保主施工傻的合欲理化忘进行补以及巡寿膨胀追性土炎加筋饱土挡角墙的讲稳定忽性，板我们种就该邮加筋兔土挡毯墙的证几个匆特征旗断面震进行或监测连，旨步在及响时发堂现安垃全隐蓄患问盾题，顿采取状有效卵措施捡，保傅证挡结土墙罗工程动的稳透定性默；不阶仅如厉此，忌现场胡监测轰还可宽以验撕证设舅计参敞数，纤对挡竖土墙酱的施国工工狂艺进密行评比价和绩改进递等。4.瓶1监互测内用容1谅竖向返土压巾力和肝侧向锐土压骡力的论监测，可蛛以了盾解挡轻土墙叹墙背祖所承布受的武侧向怨土压貌力，凉以及钢土压葱力随肌填土牵高度波的变篮化情蔬况。功因为唇侧向亲土压盗力过药大会宿导致泻面板怖向外拴凸出样，给反加筋旗土挡品墙的返稳定此性带今来威枪胁。2母变形坏观测，可仁以发泛现不殖利于窝挡土耍墙的吃侧向盆位移忠和不唱均匀花沉降搞，直稍观的低反映骗出位佛于膨溉胀土鹿地区陶的该类工程也的施辨工质啦量。3能加筋袭带应茎变的娃监测，有忆助于珠了解客挡土筛墙内赏部土际体与赛筋带慈的作惯用机减理、元筋带遮应力晴的发搜挥水联平以钥及滑尼坡面盲的位卡置。5本模课题订的主稀要成轨果（一饶）室列内试皂验成希果:①通痛过室谦内弱将膨胀嗓土基夏本力后学参至数试挂验和味填土偏料的员三轴宜剪切寒试验辨分析哀，得部到了字xx药地区色弱膨畅胀土钢基本显力学捕参数尖和剪岭切强供度参关数；②自恰主研问制开欧发了裁一种汽加筋财土模拍型试速验机林，使浇模拟级现场极加筋涌土挡受墙中赌筋带做与填万土的醉作用息机理糊的室勉内试粥验成膛为可性能，偏为研尾究加使筋土遭作用掩机理或打下堂了基赢础；③通抹过筋绿带拉朽拔室找内模嗽型试亚验分少析筋雪带与盲填土挖之间不的摩然阻和挂抗拔胶特性最，揭隶示筋幕带在乖填土吊中的活实际同受力姓状态喉及筋贵带与资填土贡间相布互作敲用，以及主加筋躲土挡利墙的导稳定凡性与痕筋带警的抗逗拉拔蜂特性务、破命坏形卡式之卧间的饼变化蓬规律凳，从隙而获致得基显本的番物理缸力学薄参数拼，为负现场放加筋闻土挡麦墙的越设计迁和施瞒工提屑供必嫁要的桥基础寄和条遭件。（二倡）现物场监渣测成槽果①填络土地休基压寒实系刑数低沈，不栽均匀联，地些基土严压缩支变形若大，以造成咸了填右土场还地在役其自俘重作庆用下考的沉械降变饮形较却大，央原填锋土地窄基比雅较压放缩变赌形不蚀均匀盐。因场此，码填土页地基告压实馒系数痕和填枕土质耍量直直接影跌响了丑加筋晌土挡激墙的筝变形沉及其惧均匀步性；②依凤据挡婶墙墙乘面勾蜜缝的慢完整哲性可声以看乐出，链墙体贸的侧袄向位嫩移较傻小，假跌水夕井两减侧没艳有出殿现侧与向位缎移而扁导致窝的拉倍裂缝太。加勺筋土菜挡墙险填土碧有效模的约虏束了坟填土生侧向姿位移妙。③现馋场监绞测验母证了槽加筋讲土挡优墙的拌设计露参数腊，在希施工述工程龄中不翼断改箩进设脱计方研案，愈对挡幸土墙街的施抵工工闸艺进鬼行了小评价览和改乓进。（三收）加汁筋土鉴挡墙咳设计揭与施笑工成野果①在膨爷胀土追地区炭33铸0k雪V变病电工删程中们首次抄应用杠了超绩高加单筋土藏挡墙打。通灿过模慌型试杜验与告现场阅监测启分析添，表彻明加尚筋土什挡墙垒稳定展可靠奋。积拼累了肠设计陆参数筝与实轨践经胸验；时超高趴加筋