摘要：土工格柵加筋土擋土墻在水利、交通及城建等領域的應用越來越廣泛。本文結合京包高速公路工程的設計實踐，介紹了加筋土擋土墻的工作機理，闡述土工格柵的質控強度、蠕變強度以及在應用過程中強度的折減等的試驗方法，通過這些方法最后確定Tensar土工格柵的設計強度。
　　關鍵詞：Tensar格柵，加筋土擋土墻，蠕變強度
　　加筋土擋土墻作為一種新型的支擋建筑物與一般圬工擋土墻相比具有造價低、構件制作簡便、施工易行以及對地基具有較好的適應能力等優(yōu)點，已廣泛應用在國內外許多工程上。
　　1、工程概況
　　京包高速公路K26+550~K26+968段路基通過苗圃，兩側為居民住宅集區(qū)，地基為一般粘性土。為避免拆遷，降低造價，設計中采用了加筋土路肩擋土墻。
　　2、加筋土擋土墻加固機理
　　加筋土擋土墻一般由基礎、面板、拉筋帶（或土工格柵）、土體填料組成，其加筋土是由多層水平加筋材料與填料鋪設而成的一種復合材料，在共同受力、協(xié)調變形中，由于拉筋帶的作用對土體產(chǎn)生附加側向約束，使土的抗剪強度得以提高，并使加筋土的承載力比無筋土高得多。加筋土擋土墻墻面板的作用是防止土在拉筋間松動，承受剩余側壓力、保持墻的設計形狀及外觀。
　　加筋土中拉筋的功能是通過拉筋抗拉強度及拉筋與填土間接觸面的摩擦阻力來限制土體的應變，由于網(wǎng)格與土間的摩擦咬合作用，土中的垂直應力和水平應力沿土工格柵面層水平擴散，轉化為土工格柵與土界面的剪應力，降低了土體中的垂直應力和水平應力。從而增加土的強度及加筋土結構的穩(wěn)定性。
　　3、模塊擋墻的設計
　　擋墻面板采用C25混凝土預制，尺寸為40cm×20cm×20cm，面板上下采用榫口和企口，模塊外立面為麻面，具有很強的裝飾效果。面板的重心處與筋帶相連，每根筋帶與一塊墻面板相連。混凝土模塊面板簡單的干砌組合方式，可以輕松組合成內彎和外彎的曲線，施工易行。
　　4、土工格柵的設計與選擇
　　從加固機理可知，土工格柵加筋的強度是施工成功的關鍵之一。土工格柵加筋設計強度的計算公式：
　　(1)
　　式中：Td—設計強度kN/m；Tc—蠕變強度kN/m；fm－生產(chǎn)穩(wěn)定性可信度；fd－在不同填料里使用時的施工損傷；fe－環(huán)境-酸堿-微生物影響；fi－連接強度的影響。
　　在Tult的測試方法(標準)與Tc的測試方法(標準)及推導方法相一致時，對于“三同”產(chǎn)品，我們有如下公式：
　　(2)
　　式中：Tult—實測質控抗拉強度kN/m；fc—蠕變折減系數(shù)。
　　在采用標準對應的基礎上，我們可得到公式(3)：
　　(3)
　　4．1質控抗拉強度的確定
　　質控抗拉強度就是土工格柵在生產(chǎn)制造時用于控制產(chǎn)品質量的強度指標，也就是材料試樣在一定的溫度環(huán)境下，快速拉伸時的屈服強度。該強度值一般用于生產(chǎn)制造、或選購材料時，判斷產(chǎn)品是否合格。所以，生產(chǎn)廠家對每種產(chǎn)品一般會提供一個標準值(T標)，而產(chǎn)品在實際檢驗時，會有一個實測的最大(極限)抗拉強度(Tult)。目前國內廠家的標準要求是實測Tult必須≥T標。
　　4．2蠕變強度的確定
　　土工格柵在實際加筋應用中，所受到的作用力并不是逐漸加大的快速拉伸作用力，而是一個相對變化很小、近似恒定的長期作用力。那么土工格柵在這種力的作用下，隨著時間的推移，其表現(xiàn)出的抗拉強度值，與我們在快速拉伸試驗時所表現(xiàn)出的強度值(質控抗拉強度值)是不一致的。將土工格柵在某一特定溫度下，在要求的變形量范圍內，測試其承受某恒定荷載所能持續(xù)的時間；然后通過對三種以上荷載的試驗結果，來推導在某一長期時間內，在要求的變形量范圍內，其能承受的恒定荷載，這個荷載就是我們所說的蠕變強度。
　　4．3設計必須考慮的其它折減系數(shù)
　　土工格柵在實際加筋應用過程中，除了考慮蠕變的衰減以外，不同生產(chǎn)過程的影響、不同的環(huán)境、填料、施工過程中的機械損傷、連接件引起的連接強度衰減等都要考慮，一般用折減系數(shù)來表達。目前，設計必須考慮的折減系數(shù)有四個，生產(chǎn)穩(wěn)定性可信度(fm)、在不同填料里使用時的施工損傷(fd)、環(huán)境-酸堿-微生物影響(fe)、連接強度的影響(fi)。fm—與生產(chǎn)廠家的技術水平和對產(chǎn)品質量控制的能力有關，一般如果生產(chǎn)廠家對其產(chǎn)品的質控抗拉強度符合性的控制，能達到30kN/m以上水平，同時有實實在在的完善的ISO9000質量保證體系，則fm可取1.0；否則取1.05～1.10。
　　fd—主要與填料的顆粒大小有關，不同的填料在壓實過程中，對土工格柵的傷害不一樣，而同種填料用不同的格柵，格柵的強度損失也不一樣。具體每種格柵對應不同填料的折減系數(shù)，一般要通過試驗得出。
　　從表中可以看出，格柵的強度越大(越厚)，在施工過程中，填料對其強度的破壞影響越小，所以低強度的薄格柵在大粒徑的填料中使用，強度衰減非常明顯，這也是為什么在有些應用時，對填料有嚴格要求的原因之一。而對于纖維經(jīng)編型格柵，由于纖維比板、條帶更易受到傷害，所以其折減系數(shù)更大，更應避免在有大粒徑填料的場合使用。
　　fe—主要與格柵產(chǎn)品的材質有關，從目前土工格柵所用的三種主要材料來說，HDPE、PP對任何土體中的酸、堿、微生物呈惰性，此折減系數(shù)可取1.0。
　　fi—主要是針對加筋擋土墻而言，因為加筋陡坡一般沒有連接問題，而有面板和反包裹覆式無面板加筋擋土墻都有一個連接問題。對于無面板擋墻而言，其反包連接件處的強度必須大于90%的質控抗拉強度；而對有面板加筋擋土墻而言，格柵預制在面板里或嵌固在拼裝面板里，其與混凝土結合處強度會在施工過程中受到一定影響，由于預制和拼裝面板的形式很多，所以一般都是在現(xiàn)場進行簡單試驗后得出具體折減系數(shù)，另外格柵與格柵的連接與無面板加筋擋土墻一樣有1.1折減。因此，綜合考慮，一般無面板擋墻的fi取1.10～1.15，有面板擋墻的fi取1.15～1.25。
　　4．4土工格柵加筋設計強度計算
　　經(jīng)過對各家格柵材料廠商的考察與材料試驗取得了多種格柵的試驗數(shù)據(jù)，
　　根據(jù)S.H.chew(新加坡)和J.K.Mitcheu(美國)的研究成果，加筋土擋土墻的變形與加筋系數(shù)的相對剛度Sr密切相關，Sr定義為Sr=ErAr/Sv，式中Er、Ar分別表示加筋材料的彈性模量和截面積，Sv為均勻分布的加筋垂直間距。墻越高，墻的側向變形則越大；當相對剛度Sr較小時，墻高對變形的影響更顯著。本工程擋土墻長380m，最高處墻高達12.6m，經(jīng)力學計算，隨不同墻高設置不同型號單向土工格柵。
　　經(jīng)驗算，加筋土擋土墻的內部及外部穩(wěn)定檢算均已滿足要求，檢算過程從略。
　　5．結論
　　加筋土擋墻因其施工方便、節(jié)省材料、節(jié)省占地、對地基基礎要求較低、價格經(jīng)濟等特點在公路、水運等各行業(yè)應用越來越普遍，加筋帶的種類也越來越多，設計中對各種加筋帶的材料指標要經(jīng)過實驗測定取用，設計計算一定要滿足內部穩(wěn)定性(筋帶不被拉斷、不被拔出)和外部穩(wěn)定性(筋土共同體抗滑穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性、整體穩(wěn)定性、基底應力及沉降)等要求。加筋土擋土墻較之其他類型的擋土墻，具有強度及柔性大，質量易控制，建造方法簡單外表美觀，工地整潔，美化環(huán)境，可以發(fā)揮其擋土墻高度低、施工方便快捷、造價相對低廉等特點，因而在本工程中較其他類型的擋土墻使用得多。然而，要使加筋土擋土墻得到更為廣泛的應用，除了進行墻體結構優(yōu)化設計外，還必須降低其對地基的要求，減少地基加固處理費用，以期降低其整體造價。
　　參考文獻：
　　[1]李慧蘭加筋土擋土墻在城市道路設計中的應用長春工程學院學報(自然科學版)2006年第7卷第4期
　　[2]邵國強高路堤加筋土擋土墻的設計鐵道建筑2005年第3期
　　[3]胡勇軟土地基上新型加筋土擋土墻的應用安徽建筑2008年第2期(總第159期)