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多级加筋土高挡墙的工程特性及影响因素JIN Jing;YANG Guangqing;WANG Zhijie;WANG He【摘要】通过8级加筋土高挡墙工程的现场原位监测,研究多级加筋土高挡墙后土体垂直土压力、墙背侧向土压力以及土工格栅筋材应变分布规律.结果表明:墙后垂直土压力、墙背侧向土压力和筋材应变均与填土高度成正比.墙后垂直土压力沿筋材方向呈非线性分布,最大值均靠近筋材中后部;墙背侧向土压力的增长速率随填土高度的增加而逐渐减小;土工格栅筋材沿筋长方向的应变非常小,且大部分呈双峰值分布,第1个峰值靠近墙面板,第2个峰值远离墙面板.运用PLAXIS2D软件进行多级加筋土高挡墙施工过程的数值模拟,研究筋材长度、间距及填料的内摩擦角对多级加筋土高挡墙水平变形特性的影响.结果表明,筋材的长度和间距对高挡墙水平变形的影响比较显著.【期刊名称】《中国铁道科学》【年(卷),期】2019(040)001【总页数】9页(P8-16)【关键词】多级加筋土高挡墙;垂直土压力;侧向土压力;格栅应变;水平变形【作者】JIN Jing;YANG Guangqing;WANG Zhijie;WANG He【作者单位】;;;【正文语种】中文【中图分类】TU432加筋土挡墙的应用对有效利用宝贵的土地资源有着重要的经济意义，它不仅能满足工程上对挡墙直立和高度的要求，还可以节约占地、减少土石填方量，提高回填土整体稳定性。
近年来，我国铁路路基相关技术规范加大了对加筋土挡墙的应用推广，例如TB 10621—2014《高速铁路设计规范》明确提出在城市、风景区周边及耕地保护区宜根据现场条件，采用悬臂式、扶壁式、L型及加筋土挡墙等轻型支挡结构；地震区宜采用加筋土挡墙等柔性支挡结构[1]。
高速铁路以其快速、安全、准时等优势成为现代交通的重要发展方向，高速铁路加筋土挡墙也成为高速铁路路基的重要组成部分。
周健等[2]通过离心模型室内试验和数值模拟，得出了软土地基包裹式加筋土挡墙的变形特性及其影响因素。
加筋土挡土墙设计总结加筋土挡土墙相对于重力式挡土墙和混凝土挡土墙来说，其具有较大经济优势，尤其当挡土墙墙高越高，其经济优势就越明显。
相对于重力式或混凝土挡土墙来说其圬工数量也少，减少了对材料的浪费。
1、设计计算阶段挡土墙中墙体、拉筋和填土为挡土墙主要的三组结构，所以在设计时需对这三组材料进行设计和计算。
但是，墙后填土属于松散结构，不属于紧密而且密实的混凝土结构体，所以其计算则需要一定的近似性而不是像混凝土结构那样有实验确定的准确公式。
在加筋土挡土墙设计计算时，实际上是将上述三种方法融合之后才进行计算的，比如在分析墙后土体内部稳定性时是将拉筋和土体看作是两种材料，而整体稳定性分析时则将拉筋和土看作是一种材料来计算；至于等效应力，则是将列车将会产生的动荷载转化为了静荷载，并以换算土柱的形式出现，便于计算。
甚至是在路堤式挡土墙计算时将路堤边坡超载部分也看作是附加荷载作用于墙体上，并且以换算土柱的形式出现。
2、地基处理和整体施工阶段本设计采用的是换填垫层法，即将表层软弱土层置换为承载力较大的砂石垫层，增大地基承载力以适应挡土墙自重和列车产生的动荷载。
换填垫层适用于浅层软弱土层或不均匀的地基处理，所以如果软弱土层较深则不适合换填垫层这样的处理方法。
在使用时则是根据施工简便程度和经济的角度来对处理方法进行选择。
换填垫层施工时最应该注意的就是其分层压实的压实度，压实度的控制标志着垫层施工的好坏，所以在压实度的测量上应特别注意。
拉筋是加筋土挡土墙主要的结构，它将土压力转化为对墙体的拉力，以此来稳定墙体，这也是加筋土挡土墙支挡土压力的主要原理。
拉筋如果不拉直、不平顺，在填筑填料时容易将土工格栅损坏，即使不损坏，褶皱的土工格栅在填筑填料后其使用寿命也将大大降低。
因为土工格栅面积较大，所以其平顺性不易控制。
其次就是墙面板的拼装和墙后填料时的施工顺序。
墙面的拼装要保证其接缝的严密性和连接的整体强度，由于是拼装的墙面，其整体性的体现就是每块面板之间的连接情况。
加筋土挡土墙设计要点分析1 工程概况为充分节省占地，降低工程造价，加筋土挡土墙作为一种路堤挡土墙被应用在地质条件较好的平原和微丘区。
该项目挡土墙沿高填方路段两侧布设，在路线左侧K0+400.33—K1+247.709段，右侧K0+400.33—K1+252.250段布设加筋土挡土墙。
挡土墙每10 m或者12 m设置一道沉降缝，缝宽1 cm，用沥青木板填塞。
路基宽度为24.5 m，其中：中间带宽2.0 m（左侧路缘带2×0.5 m+中央分隔带1.0 m），行车道宽2×2×3.75 m，右侧硬路肩宽2×3.0 m（含右侧路缘带2×0.5 m），土路肩宽2×0.75 m，见图1、图2。
根据路线主要控制点及在路基边坡高度大于3 m时，布设加筋土挡土墙。
区地形地貌类型单一，地势平坦，地层结构较简单，分布连续，厚度基本稳定，物理力学性质均匀，稳定性较好。
图1 一般路段标准横断面图2 挡土墙路段标准横断面2 设计方案2.1 平、纵、横设计2.1.1 挡土墙平面设计为进一步保障油品供应，今年以来加油站还全面提升了对农户的各项服务。
“过去给农户送水、送饭、送一些防冻液等物品那都是常有的事。
今年我们又根据农户的需求把服务工作再上一个台阶。
”张文兴说。
挡土墙沿高填方路段两侧布设，在路线左侧K0+400.33—K1+247.709段，右侧K0+400.33—K1+252.250段布设加筋土挡土墙。
挡土墙每10 m或者12 m设置一道沉降缝，缝宽1 cm，用沥青木板填塞。
2.1.2 挡土墙纵断面设计挡土墙根据路基填土高度确定设置高度，全线挡土墙是变高度的，范围从3.07～11.45 m。
挡土墙基础底面的埋置深度不小于1.0 m。
2.1.3 挡土墙横断面设计挡土墙墙顶采用现浇C25混凝土压顶石，宽75 cm，压顶石上面设置C25现浇混凝土护栏。
墙身面板采用预制混凝土砌块，砌块宽26.5 cm，挡土墙面板采用M7.5级砂浆砌筑，要求墙面以0.5%坡率向内倾斜。
加筋土挡墙施工质量控制及效益分析贵州建工集团第二建筑工程有限责任公司摘要：加筋土挡土墙是利用加筋土技术修建的一种支挡结构物。
加筋土是一种在土中加入拉筋的复合土,它利用拉筋与土之间的摩擦作用,改善土体的变形条件和提高土体的工程性能,从而达到稳定土体的目的。
加筋土挡土墙属于柔性结构,对地基变形适应性强,且结构简单,圬工量少,可节省投资费用20%~50%,经济效益好,因而广泛应用于公路、铁道、建筑、水利和煤矿等部门。
如何合理的控制加筋土挡墙的施工质量，在工程建设中是值得我们探讨的重要课题。
关键词：加筋土挡墙施工质量控制效益前言加筋土挡墙是利用加筋土技术修建的一种支挡构筑物，加筋土是一种在土中加入拉筋带的复合土，它利用拉筋带与土之间的摩擦作用，改善土体的变形条件和提高土体的工程性能，从而达到稳定土体的目的。
该技术由法国工程师享利·维达尔在模型试验中发现，当土中掺有纤维材料后，其强度可明显提高，据此提出了加筋土的概念。
经过近30年的研究和应用，在欧美、日本等国早已广泛使用，鉴于加筋土挡墙的突出优点，近年来我国已逐步推广使用，目前在不少省市已有许多成功的范例，墙高和规模也都在不断地创造着新的纪录。
我司西南物流项目2#仓库与3#仓库间道路工程、毕节市东出口道路改扩建工程、惠水县建设局白果新区市政基础建设项目（两桥一路）工程都采用了这种加筋土挡墙施工。
挡墙表面光洁、平整，施工简便、造价低廉、少占土地、造形美观。
取得了良好的社会效益和经济效益。
为此，我司在此基础上编制了《加筋土挡墙施工工法》，此工法可广泛运用于厂间道路、桥台、护岸、堤坎、建筑基础的挡墙施工。
1工艺原理加筋土挡墙是由面板、拉筋和填料组成的加筋土体以承受土侧压力的挡墙。
在加筋土结构中，由填土自重的外力产生的土压力作用于墙面板，通过墙面板上的拉筋连接件将此土压力传给拉筋，企图将拉筋从土中拉出，因此，只要拉筋材料具有足够的强度，并且与土产生足够的摩擦力，则加筋土就可以保持稳定。
多级加筋土挡墙极限稳定分析杨贞贞;邓文强;陈福全;付杰【摘要】加筋土挡墙由于造价低廉、施工简单等优点已普遍被应用于岩土工程中,然而对多级加筋土挡墙的研究并未深入,其中涉及到结构设计以及稳定分析还有待开展进一步的研究分析.本文以三级加筋土挡墙为研究对象,利用极限分析方法计算该模型安全稳定性分析,研究不同参数对挡墙的影响,最后形成一套优化方案.采用极限分析法和强度折减法对挡土墙分析得出的滑裂面破坏模式均属于内部破坏;随着填土黏聚力和内摩擦角的增大、基础条件提高、间距减小,多级加筋土挡墙的安全稳定性越好,但破坏模式未发生改变;拉筋强度对安全挡土墙影响较小;挡墙形式及构造中的台阶宽度和台阶高度的变化对安全稳定性的影响具有相反的规律.研究结果对三级加筋土挡墙的设计施工具有实际意义.【期刊名称】《有色金属（矿山部分）》【年(卷),期】2017(069)006【总页数】10页(P57-66)【关键词】三级加筋土挡墙;极限分析;稳定分析;优化设计【作者】杨贞贞;邓文强;陈福全;付杰【作者单位】贵州省水利科学研究院,贵阳550002;贵州省水利科学研究院,贵阳550002;福州大学土木工程学院,福州350000;贵州省水利科学研究院,贵阳550002【正文语种】中文【中图分类】U417.11965年，世界上第一座加筋土挡土墙出现在法国比利牛斯山的普拉聂尔斯[1]，由于加筋挡土墙具有施工简易、占地少、造价低廉、柔性强、抗震性能好、建筑高度不受限制以及对地基变形的良好适应性等优点，可适用于场地狭窄地区，加筋挡土墙在公路、铁路、河道以及机场等高填方应用越来越广泛。
多级加筋土挡墙由于具有墙体应力分布均匀、变形易控制以及方便绿化、美化周围环境等特点，更是得到设计、施工及使用单位的青睐[2]，图1为多级加筋土挡墙。
土体具有一定的抗压和抗剪强度，但抗拉强度较低，在土体中掺入或铺设适量拉筋材料后可改善土体的强度与变形。
由于多级加筋土挡墙存在强度、变形、受力特性、稳定性认识不足，在建设与使用过程中易造成整体失稳和局部破坏。
加筋挡土墙计算算例挡土墙是一种将土壤和水体分隔开的结构，主要用于防止土壤侵蚀和土地滑坡，同时还可以用于土地的平整和开垦。
加筋挡土墙是指在常规挡土墙的基础上加入了加筋材料，增加了挡土墙的稳定性和承载能力。
本文将以计算算例的形式详细介绍加筋挡土墙的设计与计算。
1.基本参数假设要设计一道加筋挡土墙，挡土墙的高度为6米，挡土墙前的土壤倾斜角为30度，挡土墙后的土壤倾斜角为15度，土壤的重度为20kN/m³。
2.土压力计算首先需要计算挡土墙前后的土压力。
挡土墙前的土壤倾斜角为30度，挡土墙后的土壤倾斜角为15度。
根据库埃特压力原理，挡土墙前的土压力为：F1 = 0.5 × H1 × γ × sin²θ1其中，F1为挡土墙前的土压力，H1为挡土墙高度，γ为土壤重度，θ1为挡土墙前的土壤倾斜角。
F1 = 0.5 × 6 × 20 × sin²30° = 90kN/m同样地，挡土墙后的土压力为：F2 = 0.5 × H2 × γ × sin²θ2其中，F2为挡土墙后的土压力，H2为挡土墙高度，θ2为挡土墙后的土壤倾斜角。
F2 = 0.5 × 6 × 20 × sin²15° = 43.33kN/m3.土压力剪应力分布计算挡土墙前后的土压力对挡土墙产生了剪应力，需要计算剪应力的分布。
根据库埃特压力原理，挡土墙前后的剪应力分布可以近似为梯形分布。
前侧梯形剪应力Ft1=(F1+F2)×H1/2后侧梯形剪应力Ft2=(F1+F2)×H2/2平均剪应力Ft=(Ft1+Ft2)/24.挡土墙的稳定性计算挡土墙的稳定性计算包括滑动稳定性和翻倒稳定性两个方面。
这里以滑动稳定性为例进行计算。
a.滑动稳定性计算挡土墙的滑动稳定性计算需要考虑挡土墙前后的摩擦力和剪应力的平衡。
浅析加筋土挡土墙的设计及计算摘要：对加筋土挡土墙的形式、材料要求和构造设计进行了简要阐述，并通过工程实例介绍了加筋土挡土墙的设计和计算方法。
关键字：加筋土挡土墙材料要求设计计算Abstract: on the reinforced soil retaining wall form, material requirements and structural design are briefly described, and an engineering case is introduced to illustrate the reinforced soil retaining wall design and calculation method.Keywords: reinforced earth, retaining wall, material requirements, design calculation中图分类号:U213.1+52.3文献标识码： A 文章编号：引言加筋挡土墙是利用加筋土技术修建的一种支挡结构物。
加筋挡土墙由墙面板、拉筋和填土三部分组成，借助于拉筋与填土间的摩擦作用，把土的侧压力传递给拉筋，从而达到稳定土体的目的。
加筋挡土墙地基承载力要求低，对各种地质条件适应性强；既是柔性结构，抗震性能优越，可承受地基较大的变形；又是重力式结构，可承受荷载的冲击、振动作用；且施工简便、外形美观、占地面积少，因此在高速公路建设中得到了越来越广泛的应用。
1、加筋挡土墙的断面形式加筋挡土墙横断面形式有矩形、倒梯形、正梯形和台阶式等几种，应根据具体条件与要求合理选择加筋体的断面形式。
在地形比较平坦的一般填方地段，且墙高不超过12m时，加筋体宜采用矩形断面（如图1-a），即拉筋长度在加筋体内均相同。
加筋挡土墙拉筋最小长度不宜小于3m，否则拉筋有被拔出的可能。
这是因为墙面板附近因不能使用重型机械碾压，填土处于未被充分压实的状态，拉筋体中埋设的拉筋不能沿其全长发挥出全部摩擦阻力。
计算分析报告通过对本加筋土挡墙进行稳定性计算分析，从而为工程的设计、施工提供基本依据和重要的指导，进而实现工程的安全施工与正常运营。
为确保计算分析的准确性和全面性，本计算分析报告首先采用了目前在工程中所采用的传统的基于极限平衡原理的条分法进行计算，然后采用基于有限元数值仿真的强度折减系数法进行了对比计算。
通过对计算结果的分析得到了必要的结论。
一 计算设定1计算断面（详见图纸）：选取的典型断面为高31m 的三级加筋土挡墙，本报告对比计算了是否设置抗滑桩对边坡安全系数的影响。
2 计算方法⑴ 为确保结果严谨，采用了简化Bishop 、Janbu 、Fellenius 及Mogestern Prince （GLE ）共4种条分法对加筋土挡墙边坡的安全稳定系数进行了计算。
⑵ 针对条分法的不足，通过有限元程序实现了基于强度折减系数法的加筋土挡墙边坡的安全稳定系数的计算。
表1 常见条分法原理分析3 计算参数表2 填料土体强度参数粘聚力c ( kPa) 5 土性1 内摩擦角φ(°) 35 粘聚力c ( kPa) 5 土性2 内摩擦角φ(°) 40 粘聚力c ( kPa)5土体 参 数土性3内摩擦角φ(°) 45地基土体取粘聚力C=10kPa，内摩擦角φ=30°、土重度均取为19kN/m3。
土工格栅按照其规格型号选取对应的计算参数。
4 荷载作用按照公路工程中相应技术标准，在挡墙顶部取分布荷载q=30kPa。
二条分法计算本报告通过条分法计算分析了是否设置抗滑桩对加筋土挡墙稳定性的影响；按照所选定的计算断面，建立了如下的计算模型。
图1 条分法计算断面1 计算结果⑴设置抗滑桩表3 设置抗滑桩编号土性1土性2土性3内聚力(kPa)555填料参数摩擦角(°)354045简化Bishop法 1.674 1.739 1.808简化Janbu法 1.402 1.474 1.555计算方法Fellenius法 1.329 1.380 1.429GLE法 1.678 1.734 1.794⑵不设抗滑桩表4 不设抗滑桩编号土性1土性2土性3内聚力(kPa)555填料参数摩擦角(°)354045计算方法简化Bishop法 1.283 1.398 1.531简化Janbu法 1.106 1.219 1.344Fellenius法 1.079 1.180 1.294GLE法 1.273 1.370 1.4892 条分法计算危险滑面⑴不设置抗滑桩图2 土性1-不设桩-条分法计算结果（Fellenius法）图3 土性2-不设桩-条分法计算结果（Fellenius法）图4 土性3-不设桩-条分法计算结果（Fellenius法）⑴设置抗滑桩图5 土性1-设桩-条分法计算结果（Fellenius法）图6 土性2-设桩-条分法计算结果（Fellenius法）图7 土性3-设桩-条分法计算结果（Fellenius法）3 条分法计算结果分析表5 最小安全系数对比（Fellenius法）土性1土性2土性3无抗滑桩 1.079 1.180 1.294设抗滑桩 1.329 1.380 1.429安全系数提升(%)23.1716.9510.43⑴由表3、4的计算结果可见，不同的计算方法所得到的安全系数存在差异，而Fellenius法得到的加筋土挡墙的安全系数最小。
为确保工程安全，本报告采用Fellenius法的计算结果。
⑵设置抗滑桩可明显提升加筋土挡墙的稳定安全系数，且存在随土体强度参数的降低该提升作用越加明显的趋势，相应对比分析见表6，由之可见采用抗滑桩是确保工程安全的必要措施。
三数值方法计算1 计算方法说明⑴条分法不足条分法是建立在土体极限平衡基础上进行的相应分析和计算，采用极限平衡方法分析边坡的稳定，本身并没有考虑土体自身的应力一应变关系和实际的工作状态，无法分析计算边坡破坏的产生和发展过程，且一般需要假定滑动面形式，更无法分析土体各部分的实际受力和变形过程，只能提供宏观的稳定性，同时对于复杂的边坡，如当边坡由非均质和各向异性材料组成时，或边坡是由填筑而成等，基于极限平衡原理的条分法就无法进行有针对性的计算。
建立在极限平衡理论上的各种条分法的不同在于通过采用不同的计算假定，以减少未知量或增加方程个数的方法来解决上述n一2个多余未知量，从而使超静定问题转化为静定问题。
⑵数值方法优点为进一步研究分析本工程中的加筋土挡墙安全稳定性及其发展变化机理，本报告采用基于数值方法的有限元程序进行了相应的计算。
相对于基于极限平衡理论的条分法，采用有限元方法的优点在于：①可考虑模拟土体的弹塑性本构关系、边坡内的实际受力状态及变化。
②对潜在危险破坏面的位置和形状不必事先假定，而由计算可自动搜索出最不安全的位置。
③由于有限元法引入变形协调的本构关系，因此不必引入假定条件，理论体系严密。
④数值计算可模拟边坡内应力、应变及失稳变化过程，并且提供相应力信息。
⑤可实现土工格栅、抗滑桩与周边土体的协同分析计算，并模拟和反映其应力、应变的相应发展变化过程。
2 计算设定本分析报告针对设置抗滑桩并考虑挡墙顶部均布荷载的情况进行了数值模拟计算。
⑴计算断面选取与条分法计算的同一断面，即高31m的三级加筋土挡墙。
为减少边界条件的影响，以挡墙墙趾为原点向两侧及地下各取50m建模。
图8 数值法计算断面⑵ 计算阶段划分通过“激活/杀死”相应单元来模拟施工过程是数值法计算的优点，结合工程实践设置计算阶段如下：① 原地形模拟；②填筑第一级加筋土挡墙，设置抗滑桩；③依次施工第二级、第三级加筋土挡墙；④激活挡墙顶部荷载；⑤整体安全稳定性分析计算。
⑶计算结果表6 数值法计算结果编号土性1土性2土性3内聚力(kPa)555填料参数摩擦角(°)354045安全系数 1.306 1.355 1.389Mmax(kN.m)20.7517.8915.74桩受力Vmax(kN)74.7769.2366.462 数值法计算图⑴土性1图9 危险滑动面趋势线图（土性1）图10 位移增量分布图（土性1）图11 计算断面内力分布图（土性1）图12抗滑桩受力分布图（土性1）⑵ 土性2图13 危险滑动面趋势线图（土性2）图14 位移增量分布图（土性2）图15 计算断面内力分布图（土性2）图16 抗滑桩受力分布图（土性2） ⑶ 土性3图17 危险滑动面趋势线图（土性3）图18 位移增量分布图（土性3）图19 计算断面内力分布图（土性3）图20 抗滑桩受力分布图（土性3） 3 数值法计算结果分析由表6和图9～图20的计算结果可见数值方法可较好的实现对本工程（设置抗滑桩的三级加筋土挡墙）的安全稳定性、应力变化等趋势实现计算。
⑴ 随土体参数的提高，安全稳定性随之而提高，抗滑桩所受的剪力、弯矩最大值降低。
⑵ 位移增量图和危险滑动面趋势图均可用以表征加筋土挡墙内的潜在破坏面，由各土性的计算结果可见，两者均吻合一致，说明了计算的合理性。
⑶ 由内力分布图可见，土工格栅的设置可改变计算断面内的应力分布趋势。
⑷ 计算得到的安全稳定系数均大于1.3，说明采用“土工格栅+抗滑桩”的设计是安全的、可行的。
⑸ 数值法可实现对施工过程中应力、应变变化过程的模拟，可见附录视频文件。
四 计算分析及结论本计算报告针对三种填料土性，采用条分法对是否设置抗滑桩进行了分析计算，并采用数值方法对设置抗滑桩的情况进行了对比计算。
表7 数值法与条分法（Fellenius法）计算结果土性1土性2土性3数值法 1.306 1.355 1.389Fellenius法 1.329 1.380 1.429相差(%) 1.76 1.85 2.88注：均为设置抗滑桩、有均布荷载工况下的计算结果。
1 相关规范要求（部分）⑴按照《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）有相应的下述要求：① §3.3.4-2条文规定：“对边坡高度超过20m的路堤，边坡形式宜用阶梯型，边坡坡率应按照本规范第3.6节的规定由稳定性分析计算确定，并应进行个别设计”。
② §3.6.7条文规定：“路堤的堤身稳定性、路堤和地基的整体稳定性宜采用简化Bishop法进行分析计算……”。
③ §3.6.8条文规定：路堤的堤身稳定性不得小于1.35。
⑵按照《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330-2002）有相应的下述要求：§5.3.1条文规定：对于一级边坡，按照圆弧滑动法得到的边坡稳定安全系数不得小于1.30。
2 数值法与条分法计算结果对比按本报告前文所述，条分法中取Fellenius法的计算结果作为分析评价的依据。
对比表7、以及前文条分法下危险滑动面位置与相同工况下数值法中破坏趋势线分布图可见。
⑴由表7可见，两类计算方法的计算最大相差2.88%；两类计算方法所得的破坏面位置基本一致。
验证了本报告计算结果严谨可信，可供设计、施工单位借鉴参考。
⑵两类计算方法均表明随填料强度参数的提高，加筋土挡墙的安全稳定性随之提升，因此在施工中应确保填料及施工质量。
3 抗滑桩设置由表5的计算结果可见：设置抗滑桩可明显提升加筋土挡墙的稳定安全系数，且存在随土体强度参数的降低该提升作用越加明显的趋势。
结合相关技术标准规范的要求，本工程应设置抗滑桩。
