北京特种工程设计研究院 北京 100028
1 前言
加筋土挡土墙是一种新型的轻型支挡结构物，与一般圬工挡土墙相比具有造价低，外形美观，地基承载力要求低，适应地基变形能力强，构件制作简便，施工速度快工期短，效益显著。
2 土工格网加筋土挡土墙设计
2.1 工程概况
该工程场坪为纯填方，高度达到13米左右，需修建路肩挡土墙。线路跨越一大鱼塘，其地基承载力较低，为了节省圬工，缩短工期，减少场坪的沉降，故采用土工格网反包形式的加筋土挡土墙结构。
2.2 加筋土挡土墙结构设计与措施
一：设计方案
场坪最高填土达13米，且跨越大鱼塘，如采用重立式挡墙或衡重式挡墙，基底的承载力不能满足要求，且存在不均匀沉降，为此经过研究决定采用土工格网加筋土轻型挡墙。
墙体填料采用粉质粘土，其物理力学指标：r=18KN/m3，Φ=30°，f′＝０．８ｔｇΦ=0.461。
二：结构设计
该挡土墙结构由墙面板，拉筋，填土及搭板组成。设计荷载为汽车荷载：重30吨。挡土墙道面结构层：水泥混凝土道面20cm，水泥稳定碎石基层25cm。挡墙基底采用强夯土夹石填筑，挡墙基底标高下沿墙长铺设1m厚12m宽的碎石，即可满足挡墙承载力的要求。
三：土工格网加筋挡土墙加筋体内部稳定性分析：一般可按局部平横法计算，墙高大于１２米的尚应用总体平衡法验算。验算内容包括筋材的强度，筋材的设计长度以及筋材的抗拔稳定性。
(1)水平土压应力计算：作用于挡墙墙背上的水平土压应力σhi，为墙后填料和墙顶面以上荷载所产生的水平土压应力之和，即σhi=σh1i+σh2i。σh1i =kirhi σh2i = kirh
当 hi≤6 m时，ki=k0(1- hi/6)+ka hi/6 hi>6 m时，ki= ka
式中 ki—加筋体内深度hi处土压力系数
k0—静止土压力系数，k0=1-sinФ
ka—静止土压力系数，ka=tｇ²(45º-Ф/2)
hi——第i单元结点至加筋体顶面垂直距离（m）。
h—墙顶面以上荷载所换算成的等待土层厚度（m）。
(2)土工格网所受拉力计算：根据土工格网层间垂直间距计算单位墙长内每层筋材的最大拉力 Ti= σhiSy
式中 Sy—土工格网层间垂直间距（m）。
本工程土工格网层间垂直间距采用统一间距：0.40m。
通过计算：最顶层处土工格网所受拉力为3.52KN
8米高处土工格网所受拉力为22.64KN
最底层处土工格网所受拉力为33.23KN
(3)土工格网极限抗拉强度计算：Ta= RF．Fs．Ti
《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）的规定，土工格网的综合强度折减安全系数为：
RF= 2.25～3.125，对于钢塑材质的土工格网取小值，即RF= 2.25
土工格网筋材的安全系数Fs取1.3,即Fs=1.3
则 土工格网设计允许极限强度为 ：
22.64×2.25×1.3=66.22kn（8米处）
33.23×2.25×1.3=97.20KN（12米处
根据土工格网极限抗拉强度计算值确定土工格网型号如下：
当墙高大于8米时：从挡墙顶面算起往下到8米处，采用TGG80—30土工格网， 从8米高处至墙底采用TGG100--50土工格网。
当墙高小于8米时：从挡墙顶面算起往下通高采用TGG80—30土工格网。
土工格网技术指标要求如下
图1
第1层筋材无效长度：Lai=0.3H=0.3×13=3.90米
第1层筋材锚固长度：Lbi=[kf]Ti/2f′·r·hi·α=2×3.52/2×0.8ｔｇ30º×19×0.9×0.7=0.64米
则 第1层筋材总长度：L1=3.90+.64=4.54米
从挡墙的破裂面图可知：其他各层筋材总长度均小于第１层筋材总长度，为此其他各层筋材总长度计算从略。但为了满足构造要求：各层筋材总长度均要求大于（或等于）０.6倍墙高，即0.6×13=7.8米，最后筋材铺设长度采用等长布置。
挡墙筋材：采用凸结点加筋格网，根据挡墙墙高分为2种。
当墙高大于8米时，从挡墙顶面算起往下到8米处，采用TGG80—30土工格网，从8米高处至墙底采用TGG100--50土工格网。铺设长度为10米，加筋铺设竖直间距为40cm。当墙高小于8米但大于4米时，从挡墙顶面算起往下通高采用TGG80—30土工格网，铺设长度为8米，加筋铺设竖直间距为40cm。当墙高小于4米时，从挡墙顶面算起往下通高采用TGG80—30土工格网，铺设长度为5米，加筋铺设竖直间距为40cm。
墙面处土工格网进行回折反包袋装土，反包长度均为1.5米。由于采用了反包，需对反包长度进行验算，通过计算反包长度1.5米满足要求。
四：土工格网加筋挡土墙加筋体外部稳定性分析
对加筋挡土墙外部稳定性分析，将筋材末端的连线与墙面板之间的填料视为一个整体墙，按一般重力式挡墙的方法验算其稳定性，验算内容有抗倾覆稳定，抗滑移稳定和地基承载力计算。必要时增加整体滑动验算。
在对加筋挡土墙进行外部稳定性分析时，值得注意的是外墙背的摩擦角的取值，本工程的外墙背摩擦角取值δ=2/3Ф。由于筋材铺设长度为10米，且采用上下等长的矩形断面，则加筋体整体墙宽度为10米。通过计算抗滑移，抗倾覆均满足要求。
该工程主要是考虑整体滑移的验算，目的在于确定潜在破裂面的稳定系数，即判别加筋体是否随地基一起滑动。目前大多采用圆弧滑动面法进行验算。
加筋土挡墙整体稳定性验算
按《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）及《公路挡土墙设计与施工技术细则》（2008）的相关规定及经验介绍，加筋土挡墙的整体稳定性验算通常其最不利滑弧的圆心出现在下图所示的ABC象限内，其最不利滑弧通过加筋体后踵点。
土体参数：
墙后填土：γ =18KN/m3，φ =21°，c =5Kpa 地基土：γ =19KN/m3，φ =21°，c =5Kpa
经试算，加筋体整体稳定性验算结果如下：
最不利圆弧圆心: (-2.000，15.000) 半径：19.21m
总的下滑力 = 1757.531(kN)
总的抗滑力 = 2737.163(kN)
土体部分下滑力 = 1757.531(kN)
土体部分抗滑力 = 2737.163(kN)
筋带的抗滑力 = 0.000(kN)
整体稳定验算满足: 最小安全系数=1.557 >= 1.250
3 结束语
该工程13米高土工格网加筋土挡墙的成功建成，为软基上修建挡墙设计、施工积累了一定的经验。应用实践表明，土工格网加筋土挡墙在今后的高填方挡墙中具有广泛的应用前景及较高的经济、技术效益。
参考文献:
【1】JTJ015-91《公路加筋土工程设计规范》 人民交通出版社
【2】JTJ035-91《公路加筋土工程施工技术规范》 人民交通出版社
【3】JTG D30-2004《公路路基设计规范》 人民交通出版社
【4】何光春，《加筋土工程设计与施工》 人民交通出版社
【5】凌天清，《公路支挡结构》人民交通出版社
【6】中国土工合成材料工程协会，《2002年全国加筋土工程学术研讨会会后论文集》 现代知识出版社
论文作者:赵仁广,杜永华,祖峰
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/9/5
标签：土工论文; 挡墙论文; 挡土墙论文; 稳定性论文; 间距论文; 长度论文; 荷载论文; 《防护工程》2019年12期论文;