朱春笋

(重庆永固建筑科技发展有限公司，重庆 401120)



超高加筋土挡墙设计与施工探索

朱春笋

(重庆永固建筑科技发展有限公司，重庆 401120)

文章阐述了总体高度达到45 m的超高大挡墙在实际工程中应用的可行性，同时从挡墙形式、面板选择、加筋格栅的种类及铺筑形式、土质等方面对该挡墙进行了优化设计，并根据数值分析及后期检测结果，对该挡墙进行了整体评价，为高大加筋土挡墙设计及施工提供了理论依据及技术支持。

钢塑土工格栅；台阶式挡墙；变形；监测

0 引言

土工格栅加筋土挡墙以其造价低、施工简便、适应变形能力强等优点，在世界各国得到广泛应用，尤其是在山区工程中，超高大加筋土挡土墙也逐渐应用，但有关土工格栅加筋土超高挡墙的破坏模式、受力机制等还处于探索阶段[1-5]。虽然有人提出技术上可以修筑高度>25 m的加筋挡墙[6]，而相关规范[7]仅限于高度≤10 m的单级墙设计，在一定程度上制约了土工格栅加筋土结构技术的应用和发展。本文将通过某45 m高的超高大台阶式加筋土挡墙的设计、施工及后期监测评价，阐述超高大挡墙应用的可行性。

1 工程概况

福建省三明市某加筋土挡墙，所处场地原始地貌属为残积台地与冲洪积阶地的过渡地带，由南北两侧丘陵山地与中间的沟谷组成，地形起伏较大。场地岩层风化裂隙较发育，边坡范围内表层为含砾碎石黏性土，一般厚度0.5～8.8 m，靠沟谷地带表层存在素填土，最大揭露厚度2.90 m，分布不均，其下以石英砂岩各分化层为主，夹有散体状-碎块状强风化石英岩，局部揭露有燕山早期侵入的花岗岩各风化带。根据场地条件选取剖面进行计算，采用瑞典圆弧滑动法(总应力法)计算公式，计算结果显示对于原始条件下边坡剖面稳定系数为1.147，表明表层土体在圆弧滑动法天然工况下边坡稳定系数小于《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)规范规定的值1.35，极易出现滑坡或崩塌，必须进行有效加固，方能确保坡顶、坡底建筑物的安全。

2 加筋土超高大挡墙设计

在实际应用中，单级加筋土挡墙均不高，一般在12 m以下，从保证稳定性的角度考虑，规范对单级加筋土挡墙的墙高也作出了明确的规定，然而在特殊地形条件下，加筋土高挡墙在工程中的应用越来越多。对>12 m的高挡墙，工程上多采用分级形式，这样可较好地调整墙面的水平变形、减少墙面板对地基的应力，并便于施工操作[8][9]。

经与锚固支护等方案的综合比选，考虑场地空间、边坡高度及其稳定程度、施工难度及经济效益，采用加筋挡土墙形式进行边坡加固，具体方式为采用6级预制混凝土镶嵌面板结合整体式钢塑土工格栅。

经地形条件、经济性、施工因素、现场条件等条件分析，挡墙设置6个台阶建造，台阶水平设置，整体断面图如图1所示，每个台阶宽度≥2 m。由于尺寸较大，将图1其中一个台阶放大，细部构造如图2所示。

图1 土工格栅加筋高挡墙断面图

图2 高挡墙断面局部放大图

加筋材料采用整体型钢塑土工格栅，性能参数如下页表1所示。整体钢塑土工格栅与传统格栅相比较，肋带的主要受力元件为条带内的高强冷拔钢丝，蠕变极小；经抗老化处理的聚乙烯保护层，具有耐酸、碱、盐腐蚀的化学特性和足以抵抗紫外线辐射而造成的老化，在填料覆盖下的寿命是无限的，破断伸长率小，强度高；整体钢塑格栅采用先进的整体成型工艺，使得格栅条带交叉点的极限剥离力达到500 N以上，满足交通运输部《公路工程土工合成材料土工格栅第1部分：钢塑格栅》(JT/T925.1-2014)的要求。

结合挡墙形式与地形特点，墙体采用三种不同型号的钢塑土工格栅分层铺设，格栅在这6级挡墙从下往上依次铺设的方法及型号为：第一级挡墙分两部分，一部分为基础部分，厚0.8 m，铺设长度为24.5 m；第二部分为地面以上部分，高7.5 m，铺设长度为20.5 m，格栅均采用CATTXD型号；第二级挡墙高9 m，格栅采用CATTXC型号，铺设长度为32 m；第三级挡墙顶部为10 m宽的道路路面，整条道路标高随地势不断变化，所以挡墙高度在0～3 m范围内变化，格栅采用CATTXC型号，铺设长度为10 m；第四级挡墙高8 m，格栅采用CATTXC型号，铺设长度为39.5 m；第五级挡墙高9 m，格栅采用CATTXB型号，铺设长度为39.5 m；第六级挡墙高8 m，格栅采用CATTXD型号，铺设长度为49.5 m，以上所有部位的相邻格栅层之间的竖向间距均为0.4 m。

由筋-土的相互作用机理可知，当筋材与填土之间产生相对位移，筋土之间的摩擦机制、剪胀机制才能得以发挥，从而起到加筋的作用，同时考虑黏性土含水量增大，粘聚力降低，整体变形增大。故该挡墙加筋区填料及后侧填料采用散体状——碎块状风化岩，综合内摩察角≥30°，具体如表2所示。

表1 整体钢塑土工格栅规格及技术参数表

表2 加筋区填料及加筋体后侧填料参数表

对于挡墙面板，考虑到施工控制难度、施工质量、外观效果以及与加筋体的有效结合，挡墙采用镶嵌式预制混凝土面板，使用水泥砂浆把土工格栅端部嵌锁于挡墙内，增强挡土墙的整体性。

3 数值分析、监测及后评价

3.1 数值分析

根据项目设计资料，加筋土挡墙墙顶考虑房屋永久均布荷载75 kPa，无房屋处考虑均布活载3 kPa，小区道路按均布荷载30 kPa考虑，恒载分项系数为1.35，活载分项系数为1.4，活载准永久值系数为0.5，筋带力调整系数为1.0，筋带力作用于滑面切线方向，筋带竖向间距为0.4 m，水平间距为1 m，锚固段长度设置为3 m，计算采用理正岩土软件进行，程序采用瑞典条分法，以岩体等效内摩擦角计算侧向土压力，在搜索挡墙最危险滑裂面时设置圆心步长为2 m，半径步长为1 m，得出对应于最不利滑动面的圆心位置、半径及安全系数如图3所示。总的下滑力为16 345.180 kN，总的抗滑力为22 180.410 kN，挡墙稳定性理论上满足工程要求。

最不利滑动面：

滑动圆心=(2.066，58.265)m；

滑动半径=62.593 m；

滑动安全系数=1.357。

图3 瑞典条分法计算滑动稳定示意图

3.2 项目监测

项目竣工后，根据实际情况布置了28个监测点，监测点分布平面图见图4，检测项目为墙顶水平位移监测和墙顶竖向位移，自2015-08-17起进行，截止到2015-12-25，一共进行了15次数据采集，每次结果显示：各个监测点位移量不同，且各点位移每次增长的速率均不相同。图5为各次监测中测得的各点中的增长速率最大值，图6为各点中最终最大位移的监测点随时间的发展趋势。其中前期监测数据较小甚至为0，所以图中均省略前三次结果。从图中可以看到最大竖向位移速率普遍大于水平位移速率，其中监测点钟最大竖向位移量为49 mm，小于预警指标H/500 mm(此处挡墙顶部标高202 m，底部标高177.2，计算可得此处预警指标为55.6 mm)；最大水平位移量为20 mm，最大水平位移速率为1.67 mm/d，小于预警指标，水平位移连续3 d大于2 mm/d。随着时间的延续，墙面水平变形和竖向变形呈增大趋势，但增长速率有所减小。

图4 监测点布置平面图

图5 各次监测中测得的各点中的增长速率最大值曲线图

图6 各点中最终最大位移的监测点随时间变化趋势图

3.3 分析及后评价

从数值分析来看，挡土墙抗滑动安全性系数满足要求，说明采用分级式高大挡墙理论上满足工程设计的要求；同时，挡墙施工过程及后期监测结果，既印证了挡墙设计参数、材料等方面的正确性，又说明了施工方法、工艺等的正确性和施工控制的有效性。总之，理论与实践均证明了整体式钢塑土工格栅台阶挡墙能够在高大挡土墙中有效应用。

4 结语

(1)台阶式加筋土挡墙大大降低了工程造价，加筋土挡墙总造价在1 300万元左右，对比先前的其他支护方案(抗滑桩结合衡重式挡土墙造价：约4 000万元)，不需养护连续式施工，加快了工程施工进度。

(2)混凝土预制面板工厂集中生产确保了面板的生产质量，采用砌筑方式增强了墙体美观性，同时，镶嵌式结构增强了墙体及墙体与加筋体之间的整体性。

(3)整体型钢塑土工格栅，提高了材料的整体和抗拉性能，减小了蠕变，增强了材料的抗老化能力。

(4)数值分析与后期变形监测结果相互印证，为分级超高大加筋土挡墙的设计提供了理论依据和技术支持。

[1]肖成志，栾茂田，杨 庆，等.加筋挡土墙长期工作性能的黏弹塑性有限元分析[J].岩石力学与工程学报，2006，25(10)：1990-1996.

[2]黄 红，谭集慧.加筋土高挡墙在大型变电工程中的应用[J].红水河，2014，33(5)：41-45.

[3]汪正军.反包式土工格栅加筋土挡墙在山区高挡墙变电站中的应用[J].中国水能及电气化，2008(6)：48-51.

[4]蒋忠信，蒋良潍.南昆铁路支挡结构主动土压力分布图式[J].岩石力学与工程学报，2005，24(6)：1035-1040.

[5]杨广庆，蔡 英.多级台阶式加筋土挡土墙试验研究[J].岩土工程报，2000，22(2)：254-257.

[6]吕松华，李德平.土工格栅加筋土高挡墙施工技术应用研究[J].节能，2013(6)：62-67.

[7]TB10025-2006，铁路路基支挡结构设计规范[S].

[8]周宏元，丁光文.土工格栅加筋土高挡墙的应用与试验分析[J].路基工程，2003(4)：8-13.

[9]张发春.土工格栅加筋土高挡墙的现场试验研究[J].中国铁道科学，2008，29(4)：1-6.

Discussions on Ultra-high Reinforced Earth Retaining Wall Design and Construction

ZHU Chun-sun

(Chongqing Yonggu Building Technology Development Co.，Ltd.，Chongqing，401120)

This article described the application feasibility of ultra-high large retaining wall with overall height of 45 meters in practical engineering，conducted the optimization design for this retaining wall from the retaining wall forms，panel selection，type and paving form of reinforced geogrid，and soil nature etc.，and made the overall evaluation for this retaining wall based on the numerical analysis and post-period test results，thereby providing the theoretical basis and technical support for the design and construction of ultra-high reinforced retaining wall.

Plastic geogrid；Stepped retaining wall；Deformation；Monitoring

U417.1+1

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.10.005

1673-4874(2016)10-0016-04

2016-09-05

朱春笋(1979—)，工学学士，研究方向：加筋土技术研究、设计和推广应用。