建设科技 ２００９年第６期 ＴＩＡＮＪＩＮ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ４５ 苗晶露 蔡侠 张奕尧（天津市水利勘测设计院天津３００２０４） 加筋土挡土墙 在引滦入津水源保护大套扬水站工程中的应用 【摘要】宝坻区大套扬水站是引滦入津水源保护工程的配套完善工程之一，其建设的目的是解决城关地区的排 涝沥水，彻底解决利用引滦明渠进行排泄宝坻城区沥涝水的这一难题。针对本工程引水前池挖深度大，挡土墙高， 混凝土挡土墙设计很难满足其自身稳定要求的特点采用加筋土挡土墙设计方案。 【关奠词】引滦入津 大套扬水站加筋土挡土墙 １概况 大套扬水站位于宝坻城区的正南方向津蓟铁路东侧的潮 白新河左堤，泵站通过新建的大套排干渠与窝头河相接。作为 加筋材料，可以不同程度地改善土体强度与变形性态。加筋土 的作用机理比较复杂，一般认为在土体中埋入加筋材料后，以 筋材作为抗拉构件，与土产生相互摩擦作用，土体的侧向 变形，增强土体的整体性，从而提高土体的抗剪强度。 土工合成材料建造的挡土墙结构常见的有条带式和包裹 式２种。本工程采用单向土工格栅包裹式结构，即单向土工格 栅在土内满铺，每铺一层在其上填土压实，将外端格栅卷回一 引滦配套工程之一，该工程彻底解决了利用引滦明渠进行排泄 宝坻城区沥涝水的这一难题，同时兼顾当地环境用水需要，为 排引结合、综合利用的水利枢纽工程。工程包括 大套排水干 渠、引水前池、泵站主厂房、压力箱、防洪涵闸等。本文加筋土挡 土墙主要运用于引水前池与泵站主厂房连接处。 定长度，然后再在其上铺放一层格栅，每层填土厚度为０．３～ ０ ５ ｍ，按前法填土压实，逐层增高，直至达到要求的高度。 ２加筋机理及结构形式 土体具有一定的抗拉和抗剪强度，但抗拉强度很低，在荷 ３加筋设计方法 根据近年来的理论研究和工程应用，土本身的力学性已够 复杂多变，而土工合成材料又是品种众多，性能各异，并且有明 载作用下容易发生剪切变形破坏。在土内掺入或铺设适当的天 然纤维、金属条带、土工合成材料等具有高强度、高拉伸模量的 显的蠕变性和时温效应，埋在土体内的应力与应变关系迥异于 无侧限条件下的性状，此外还要考虑土和加筋材料界面的相互 作用等。因此，土工合成材料加筋的设计尚未能完全依靠严密 收稿日期：２００９一ｌ ０—２６ 震作用下，梁的屈服先于柱的屈服，这样，用梁的变形去消耗输 入的地震能量，使柱退居到第二道防线的地位。 象还是比较多的。所以，建造于软弱地基上的房屋首先要确定 恰当的地基处理措施。当采用天然地基时，所采取的结构方案 ４加强结构的整体性 应使房屋沿纵横两个方向均具有较强的整体性，以抗御地震时 可能发生的地基不均匀沉陷以及地面裂隙穿过房屋时所造成 的危害。 ４．１构件间的可靠连接 多次地震震害表明造成房屋坍塌的最主要和最直接的原 因之一，就是构件之间的连接遭到破坏，结构丧失了整体性，各 个构件尚未发挥其抗震能力之前，就发生平面外的失稳，或从 ５消除或强化薄弱环节 结构的弹塑性时程分析结果指出：多层结构中若存在“屈 支撑构件上滑落坠地。所以，要提高房屋的抗震性能，保证各个 构件强度的充分发挥，首要的是加强构件之间的连接，使之能 满足传递地震力时的强度要求和适应地震时大变形的延性要 求。构件连接不破坏、不失效，整个结构就能始终保持其整体 。 服强度比”偏小的薄弱楼层，地震时该楼层就会出现比较大的 塑性变形集中，楼层“屈服强度比”分布均匀的多层结构因为相 对于基础而言，结构层就比较薄弱，从而在底层引起一定程度 的塑性变形集中。所以确定结构方案时应避免出现薄弱楼层， 特别是薄弱底层。 ４．２增强房屋的竖向刚度 多次地震震害表明，软弱地基上的房屋，由于砂土、粉土液 化或软土震陷引起的地基不均匀沉陷，造成房屋严重开裂的现 最后需要说明的是，在工程的抗震设计中，除要注意以上 ５点外，合理地选择结构抗震计算程序也是相当重要的，只要 我们认真做好这几方面的工作，一定能完成一个优良设计。口 ２００９年第６期 ＴＩＡＮＪＩＮ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬ０ＧＹ 建设科技 的理论分析方法去解决实际问题。在设计中，基本原则还是以 岩土力学原理为基础，结合加筋工程的具体条件建立起来的使 土工格栅容许抗拉强度【 ＿＿ ×［ 广１．２—１．５： １ 用分析方法，同时配合工程实践的结果得到的半经验或经验方 法，或者利用原型观测和试验以解决实际问题。本工程以极限 平衡原理为基础，考虑加筋引起的部分拉应力的影响，同时配 计及铺设时遇到机械破坏的系数，土工格栅取值 计及材料蠕变的系数，土工格栅取值２．０～３．０： 计及化学剂破坏系数，ｉＴ格栅取值１．０～１．６； 合工程实践经验参数和计算方法进行设计。 厂ｒ一计及生物破坏的系数，土工格栅取值１．０～１．３。 ４加筋土挡土墙设计 筋材间距计算：。：Ｉ， ４．１基本资料 本工程引水前池挡土墙高７ ０ ｍ，采用钢筋混凝土悬臂挡 土墙。墙上承受人群荷载ｑ＝３ ０ ｋＮ／ｍ ，墙背填土为粉质粘土， Ｉ） （安全系数 取１．３） 加筋材料长度计算：加筋材料长度可分为主动区筋长、锚 固长度和回折包裹长度，分别计算： 主动区筋长：Ｌ＝ （Ｈ—ｈ ） 容重ｙ＝１９．３ ｋＮ／ｍ ，内摩擦角 ＝６。，粘聚力ｃ＝１０ ｋＰａ，所用 土工格栅的容许抗拉强度Ｔｕ＝５０ ｋＮ／ｍ，土工格栅和土之间的 摩擦角６＝２５。。 锚固长度： ＝ Ｄ ＇￣－Ｆｎ＿ 回折包裹长度：Ｌｏ－ Ｄ ＇ｃｙ＂ Ｆ 总筋材铺设长度：Ｌ＝Ｌ ４．２格栅设计计算 根据朗肯主动土压力公式计算侧向土压力： ：ｔ （４５ｏ一－孚） １ 加筋材料长度与间距计算结果见表１，加筋土层布置见图 表１ 加筋材长度与间距计算成果 仃ｈ＝ （丫ｈ ＋ｑ） ｈ（ｍ） ｌ ２ ｒ，（ＫＮ／ ） １４３．０００ ｌ ３７．０００ Ｄ（ｍ） ０ ３００ ０ ３００ ，Ｊ （ｍ） ０ ０００ ０．３００ Ｌ （Ｉｎ） ０．２７４ ０．２７４ （ＨＩ） １．５ｍ １．５００ Ｌ。（ｍ） １．０００ １．０００ ７．Ｏ００ ６．７００ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ ｌ０ ｌｌ ｌ２ １３ １４ ｌ５ １６ １７ ６．４００ ６．１０Ｏ ５．８００ ５．５００ ５．２００ ４．８００ ４．４００ ４．０００ ３ ５００ ３．０００ ２．５００ ２ ０００ １．５００ １．０００ ０．５００ １ ３１．０００ ｌ２５ Ｏ０Ｏ 】ｌ ９．０００ ｌｌ３．０００ １０７ＤＯ０ ９９．０００ ９１ ０００ ８３．０００ ７３．０００ ６３．０００ ５３．０００ ４３．０００ ３３．０００ ２３．０００ ｌ ３．０００ ０．３００ ０ ３００ ０．３００ ０ ３００ Ｏ．３Ｏ０ ０．４００ ０．４００ ０ ４００ ０．５００ ０．５００ ０．５００ ０ ５００ ０ ５００ ０．５００ ０．５００ ０．６００ ０ ９００ ｌ ２００ １ ５００ １．８００ ２．２００ ２ ６００ ３．０００ ３．５００ ４ ０００ ４．５００ ５．０００ ５．５００ ６．０００ ６．５００ ０．２７５ ０．２７５ ０．２７５ ０．２７６ ０．２７６ ０．３６９ ０．３７０ ０．３７ｌ ０．４６６ ０．４７０ ０．４７４ ０．４８ｌ ０．４９２ Ｏ．５１４ Ｏ．５８２ １．５００ １．５００ 】．５００ ３．５００ ３．５００ ３．５００ ３．５００ ３．５００ ５．５０Ｏ ５．５００ ５．５００ ５．５００ ５．５Ｄ０ ５．卯Ｏ ５．５０Ｏ １．ＯＯ０ １．０００ １．０００ １．０００ １．０００ １．０００ １．０００ １．０００ １．０００ １．０００ １．０００ １．０００ １．０００ １．０００ １．０００ 层次 根据以上结构布置还需对加筋挡土墙的整体稳定性包括抗 倾覆稳定性和抗水平滑动稳定性以及地基承载力进行校核。 ①抗倾覆稳定校核： 。＝ ——，绕墙址的总抗倾覆力矩，ｋＮ・ｍ； 肘【广一总倾覆力矩，ｋＮ・ｍ， ＿抗倾覆稳定安全系数，不小于３。 ②抗水平滑动稳定校核 ＝ Ｊ“ －ｌ５ＱＱ Ｊ 墙底面总抗滑力，ｋＮ； 总滑动力，ｋＮ； 抗滑稳定安全系数，不小于３。 ｌ ３ 业 Ｊ 一ｌ ５５ＱＱ ｊ 图１加筋土层布置图 建设科技 ＴＩＡＮＪＩＮ ＳＣＩＥＮＣ２Ｅ０＆０ＴＥ９年第６期 ＣＨＮＯＬｏＧＹ ４７ ③地基承载力校核 ｑ 一＝ ｏ ０ ２ ｍ，压实度不低于设计要求。铺土与压实时要注意不使筋 材卷褶或发生位移。使用机械填土，车轮与筋材的距离至少保 持０ １ ５ ｍ。利用模架法铺设，其程序为铺设土工格栅，填土至 地基极限承载力，ｋＰａ， ａ——地基极限承载力，ｋＰａ； 层厚度，将填土夯实；铺次层土工织物，填土夯实。由于采用 安全系数，不小于１ ３。 格栅作筋材，在墙面处应包裹土工织物，以防填土漏水。在靠 墙０．５～０．６ ｍ范围内填土压实，应用轻型机械或小型机械。 本工程各项校核计算均满足设计要求。 ４．３施工要点 筋材主强度方向应垂直于墙面，以保证平整且不因为填 ５结束语 本工程对较高挡土墙采用墙后铺设土工格栅的设计方 土而发生位移。筋材的位移大多垂直于墙面方向，对于包裹式 挡墙，沿墙长度方向的搭接长度至少０ ３ ｍ，相邻格栅筋材接 缝应扎紧。回填土要层层压实，每层虚土压实后一般为０ １ ５～ 案，提高墙后土体抗剪强度，减小挡土墙设计断面，在满足工 程整体稳定性和地基承载力的基础上节省工程投资。口
