纤维加筋土技术研究进展

地基处理技术
Technical of Soil Improvement
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加筋法
Reinforced Earth Technology
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1.概述
土的加筋（soil reinforcement）是指 在人工填土的垫层、土坡、路堤或挡土墙内铺设 土工合成材料；或在地基及边坡内打入树根桩、 碎石桩、土钉和土锚。通过筋材与土体之间的摩 擦作用改善土体抗拉，抗剪性能，提高地基承载 力，减小沉降的一种地基处理方法。
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部分土工合成材料
有纺土工织物
无纺土工织物
土工膜
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钢塑复合土工格栅
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玻璃碎屑 Glass cullet
挡土墙的施工
Henan Polytechnic UniverPolytechnic Universi ty 実験法面の施工
掘削
張り芝
芝の種吹付
実験法面の完成
不動点
試験法面の概要
ターゲットの設置 Henan Polytechnic Universi ty
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高速公路软基路堤的土工合成材料应用实例
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土工合成材料的主要特性
1. 物理性质 土工合成材料的物理性质包括单位面积质量、厚度、孔隙率、 开孔孔径等。 单位面积质量指1m2土工合成材料的质量，用m表示，单位g/m2。 厚度指压力2kPa时材料顶面到底面的距离，单位mm。 孔隙率指孔隙体积与总体积之比，用n表示，单位为%。

摘要： 研究 目的 ： 目前在土坡工程防护设计 中， 被防护土坡一 般还仅局 限于 园林工 程师 的活 动范畴 。然 而 ， 植
在提倡环 境保 护的今天 ， 利用根 系发达的植 被 ， 园林工艺 学和土力 学与环境 岩土工程技 术结合到一起 应用 把
到实践中去 ， 以很好地 实现 硬化 和绿化的和谐统一 。为此 开展植被护坡 的根 系固土实验研 究 ， 可 借鉴纤 维加
４ ３ Ｃ ｉａ ２． ｉｈ ａ ｎｖｒｉ ， ｈ ｎ ｄ ， ｉｈ ａ １０ ５ Ｃ ｉａ ０ ， ｈｎ ； Ｓｃ ｕｎ Ｕ ｉｅｓｙ Ｃ ｅｇ ｕ Ｓｃ ｕｎ６ ０ ６ ， ｈｎ ） １３ １ ｔ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｒｅ ｅ ｃ ｓ ｒ ｃ ： ｓ ａｒ ｈ ｐｕｒ ｓ ｓ：Ｉ ｈｅ ｓｏ ｅ ｐ ｏｅ ｔｏ ｅ ｉｎ ａ ｄ ｃ ｎ ｔ ｃｉ ｎ，ｔ ｅ ｖ ｇ ｔｔｖ ｒ ｔ ｃｉ ｎ ｓｏ ｅ ｓ ｓｉ ｐｏ ｅ ｎ ｔ ｌｐ ｒ ｔ ｃｉ ｎ ｄ ｓｇ ｎ ｏ ｓｒ ｔｏ ｕ ｈ ｅ ｅａｉ ｅ ｐ ｏｅ ｔｏ ｌｐ ｓ ｉ ｔ ｌ ｌ ｃ ｎ ｉ ｒ ｄ ａ ｈ ｏ ｔｎ ｃｉｉｉ ｓｏ ｈｅｌ ｎ ｓ ａ ｅ ｅ ｇｎｅ ｒ ．Ｈｏ ｖ ｒ ｆｓ ｍｅｐｌｎ ｓｗｉ ｔｏ ｇ ａ ｄ ｌｎ ｏ ｔｓ ｓｅ ｏ ｓｄｅ ｅ ｓ ｔ ｅ ｒ ｕ ｉ ｅ ａ ｔｖｔｅ ｆｔ ａ ｄ ｃ ｐ ｎ ｉ ｅ ｓ ｗｅ ｅ ，ｉ ｏ ａ ｔ ｔ ｓｒ ｎ ｎ ｏ ｇ ｒ ｏ ｙ ｔ ｍ ｈ ａ ｅ ｕ ｅ ｏ ｈ ｌｐ ｔｂｉ ｚ ｔｏ ｌｎ ｔ ｈｅ ｓ ｉ ｍｅ ｈ ｎｉｓ ａ ｄ ｔ ｅ ｔ ｃ ｎｏｏ ｙ ｏ ｈ ｎ ｉｏ ｍｅ ｔｌｇ ｏ ｅ ｈ ｃ ｌ ｒ ｓ ｄ ｆ ｒｔ ｅ ｓｏ ｅ ｓａ ｌ ａｉ ｎ ａｏ ｇ ｗｉ ｔ ｏ ｌ ｉ ｈ ｃ ａ ｃ ｎ ｈ ｅ ｈ ｌ ｇ ｆ ｔ ｅ ｅ ｖ ｒ ｎ ｎ ａ ｅ ｔｃ ｎｉａ ｅ ｇ ｎ ｅ ｉｇ，ｔ ｅ ｇ ｏ ｏ ｒ ｉ ａ ｉｎ ｂ ｔ ｅ ａ ａ ｄ ｎｉ ｇ ａ ｄ ｌ ｎ ｒ ｅ ａ ｅ ｒ ａｉｅ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ｈ ｏ ｄ ｃ ｏ ｄ ｎ ｔｏ ｅｗｅ ｎ ｌｎｄ ｈ ｒ ｅ ｎ ｎ ａ ｄ ｇ ｅ ｎ ｃ ｎ ｂ ｅ ｌｚ ｄ．Ｓ ｔｉ ｃ ｓ ａ ｙ ｔ ｏ ｔ ｏ ｉ ｓｎｅ ｅ ｓ ｒ ｏ ｄ ｈｅ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｌｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｔｅ ｒ ｏ ｙ ｔ ｍ ｆｔ ｅ ｐ ａ ｔ ｒｔ ｅ ｓ ｉ ｃ ｎ ｅ ｖ ｔｏ ａ ｅ ｎ ｌａ ｎ ｎ ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ｔ ｏ ｇ ｔ ｎ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈ ｏ ｔｓ ｓｅ ｏ ｈ ｌ ｎ ｓｆ ｈ ｏｌ ｏ ｓ ｒ ａｉ ｎ ｂ ｓ ｄ ｏ ｅ ｒ ｉ ｇ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｈ ｕ ｈｓ ｏ ｏ

2．加筋垫层的厚度、土工合成材料的层数和网格密度应满足 上部结构物对地基强度和沉降的要求。
3．土工织物加筋层应位于垫层的中底部，且不宜直接置于下 卧层的顶面。大板基础的基底应力分布为中间大边缘小，故 在基础边缘部位至筋带弯折部位土工织物网格应加密，并在 弯折处用砂卵石袋压紧。
二、加筋土地基
对于公路、铁路、河海堤防等构筑物下的软土地基，采用 土工合成材料加筋处理，对提高软基上堤坝填土的极限高度、 增加地基稳定性、减少地基不均匀沉降量有显著的效果。
3、土工网
由连续的聚合物肋条以一定角度的连续网孔平行挤 出而成。较大的孔径使其形成了像网一样的结构，同 时能承受一定的法向压力孔径不显著减小。
主要功能主要应用于排水领域。在土中需和外包无 纺土工织物反滤层构成土工复合材料。
三维土工网
土工网
土工网作用： 草皮长成前，可保持土地表面免遭 风雨的侵蚀。 与植物形成的复合保 护层可经受高水位、大流速的水流 冲刷。 可替代混凝土、沥青、块石 等坡面材料，主要用于公路、铁路、 河道、堤坝、山坡等坡面保护。 效益： 可大幅降低工程造价，造价为混凝 土护坡和干砌石护坡的1/7，浆砌 块石护坡的1/8。 采用高分子材料以及抗紫外线稳定 剂，其化学稳定性高，对环境无污 染（降解型的网垫二年后在土中不 留痕迹） 施工简便，将地表平整后，即可施 工。
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(a)
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B
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在三轴试验中，用土工织物加筋与未加筋土体的应力应变 关系如下图所示。当应变较小时，加筋对土的应力应变关系基 本上无影响。当应变达到某一界限时，加筋对土的应力应变关 系的影响逐渐显著，强度随土的应变增大而增大。加筋对土的 抗剪强度提高在产生较大的应变后才得以发挥。

加筋土挡土墙一般 由基础 、 面板 、 拉筋带 、 填料 四部分组
成。加筋土挡土墙 由这四部分形 成 的“ 墙体 ” 到 了与重力 起
式圬工结构 、 扶壁结构 、 沉箱结构 等形 式的墙体 同样 的作用 。
１ １ 拉 筋带 ．
拉力 由筋带 强度 控制 。规范规定在计算 活载效应时 ， 只考虑
４ 后 期 观 测
４ １ 基 底 压 力 ．
面板大多数是钢筋混凝 土板 ， 凝土标号不低于 Ｃ 混 ∞。 １３ 填料 ．
加筋土挡土墙填料 一般 要求 为透水填料 ， 近几年 的实 践
表明， 除膨胀土 、 软土 、 泥炭类土 、 自垩土 、 可溶盐类土等工 程
可 由土压力盒测得基底 土压力 ， 一般埋设在最大墙高地
闫 涛
（ 河北省交通规划设计院 ） 摘 要： 本文 阐述 的是加筋土挡墙 的设 计 、 施工及原位观测分析 。 文章 编号 ：０ ８— ３３ ２ ０ ）４— ０ １— １ １０ ３ ８ （０ ７ ０ ０ ６ ０
关键词 ：ｎ 土挡 墙 ； ａ筋 设计 ； 测试 中图分类号 ： ４ ７ １ Ｕ １ ． １ 文献标识码 ： Ｃ
（） ３ 内部稳定 主要 是筋带 强度验算 及筋带抗 拔验算 ， 按
１ 引 言
照规范 内部稳定采用 应力分析法 。一般 而言 ， 上部 的筋 墙体
带数量及 长度 由抗拔控制 ， 下部 的筋带数量及长度 由强度控 制； 筋带根数 由强度控 制 ， 筋带 长度 由抗拔控 制。恒载下 ， 抗
测墙 面水平位移 。 ２ 设计 内容
依 据拉筋的布设 ， 层设置土压力盒 。每条拉筋拉力有 各 两个峰 值点 ， 第一 点在面板处 ， 也可视为是面板的土压 力 ； 第 二点离 面板不同距离 的填 土中 ， 主要 由竖 向填 土 自重和纵 向 拉 力组 成。拉筋最大拉 力 出现在第 一层 面板处 。两 个拉筋 接力峰值点 的连线 为两个 滑动 面。第一 滑动面在 面板 与填 土交接处 ， 第二 滑动面离面板有不 同的距离 。第二滑动面 的

200 113． 3 108． 2 128． 7 118． 5 99． 7 128． 2 128． 2 148． 7 123． 1 126． 5
300 150． 9 150． 9 159． 5 159． 5 169． 7 186． 3 176． 1 179． 5 181． 2 186． 3
实验数据中可以明显观察到，有水泥添加的加筋土在各垂直 压力下的强度变化差值较大，利用线性回归方法将其粘聚力与内 摩擦角算出，如表 3，表 4 所示。
试验按照 GB / T 50123-1999 进行，土经烘干、敲碎、过 2 mm 筛 后加 20% 质量分数的水配成天然含水率后使用，麦秸秆按照预设 的长度、配筋率均 匀 配 置 于 土 中，保 持 土 的 各 向 同 性。 试 验 用 土 配置完成后在保湿皿中放置 24 h 后制作试样。
2 试验结果及数据分析
试验用土取自上海浦东张江科技园约地下 5 m ～ 7 m 处，最 大干密 度 1． 62 g / cm3 ，塑 限 20． 56% ，液 限 42． 34% ，塑 性 指 数 21． 78。所用水泥为太仓海螺水泥有限责任公司所生产的 PC32． 5 复合硅酸盐水泥。麦秸秆直径 3 mm ～ 4 mm，去皮风干后裁剪配用。
在较大变异性，造 成 结 果 离 散 性 较 大。要 减 小 这 方 面 的 影 响，必
须严格控制实验 条 件 的 同 一 性，提 高 实 验 设 备 精 密 程 度，以 及 采
用多次重复试验取平均值的方法。由于加筋配比并非本实验主
要研究方向，且柴寿喜等人已有这方面研究，固此处不予深究。
表 1 10 mm 麦秸秆加筋土抗剪强度
·92·
第 39 卷 第 5 期 2013年2 月
山西建筑

对州
学 术 论 丛
李 东升
林西县公路管理工区 内蒙古 赤峰 ０ ２ ５ ２ ５ ０
加筋土技术公路路基施工中的应用
Hale Waihona Puke 摘要 ： 在公路路 基施工 中， 会遇到一些地 质较 差等特殊 的 的规格标准 、 强度要求 。 情 况， 需要做一些特殊处理 ， 采用加 筋土技 术是其 中的一种 处 ２ 、 实 际 施 工操 作 理 方式， 在软 土路基 ３ － ． 程、 路基 高填方工程、 路 基结合部工程 施工前 ，并根据工程规划与标准严格进行大 范围路基表 中等到 了广 泛 的 运 用 。本 文主 要 是 对 公 路路 基施 工 中加 筋 土 面土体清理作业 ， 使用相应 的工具将地 面碾压处理平整 ， 平稳 技 术在 路 基 中的 具 体 应 用和 施 工 工 艺做 了分 析 。 铺设格栅 ， 使用工具辅助平整处理格栅 ， 注意避免格栅 的过分 关键词 ： 公 路 路 基 施 工 加 筋土 技 术 扭 曲 和变 形 。 ３ 、 土 工 格栅 铺 设 注 意 事 项 ： 加筋土技术是土工结合施工应用的工程理论基础上发展 （ １ ） 搭接方式： 纬向（ 线路纵向） 在铺设时采用搭 接， 搭 接 起来 的，此种技术的应用不仅能够有效为工程施 工建设 提供 点可采用纤维带绑扎固定。经向（ 线路法 向） 采用 串接编织方 结构支持 ， 还 能有效增强工程施工 的整体性与稳定性 ， 且对 土 法连接， 不得搭接 。不 同层 的土工格栅接头必须错 开， 不得 在 工 系统及周边环境有极小 的扰动 。 加筋土本身是填土、 拉筋及 同一截面， 以增强其整体性 。 工程面板组合而成的一种结构 ， 材料则具有更好 的挠性 ， 能有 （ ２ ） 土工格栅必须拉 紧， 不得松弛 、 有褶 皱。为了防止土 效改善土体 系统 的受力特点与 自重特点 ，整体提升土体系统 工格栅起皱 、卷起， 现场可用钢筋制作 ｕ形钉呈梅花形布置 力 学性 能 。 加 以 固定 。 加筋土技术在软土路基工程 中的应用 （ ３ ） 铺 设时， 事先要根 据 图纸要 求有效长度 预 留出回折 １ 、 工 程 工 序 管 理 弯起段长度， 让其 自然垂掉于路基边坡 。填土分两层进行： 第 （ １ ）准备工作 。根据软土路基工程规划划 出路基 的坡脚 层填 ３ ０ ｃ ｍ （ 压实厚度） ， 待将松土铺好， 经过碾压检测合格 线， 使用石灰等材料沿线作 出标记 ， 并根据工程规划与标准严 后 ， 再铺设 ３ Ｉ ｌ ＇ ｌ 长加 强筋 Ｔ Ｇ ２ ５ ２ ５土工格栅。然后再填第二 格进行路基表 面土体清理作业 ， 保证土表平 整 ， 并严格根据施 层 ３ ０ ｃ ｍ （ 压实厚度） ， 经过碾压检测合格后， 最后将垂掉于 工指标进行路基 承载力检测。 路基边坡 的预留 回折段反折上 来， 把 土裹住 ， 并将 回折弯起 （ ２ ） 土工合成料铺设 。 首先 ， 认真检查合成材料质量 ， 对材 段 末 端 向下 埋 人 土 中， 再 进 行 上 面 一 层 的铺 设 ， 如 此 循 环 往 料存在 的变形 、 断裂等 问题 及时 、 妥善处 理 ， 杜绝工程 施工 中 复进行 。 的严重材料问题 ； 优先选用宽幅加筋土材料 ， 保持材料高强度 （ ４ ） 注意在 土工格栅 上机械铺土时， 汽车 、 装载机等重型 端侧与路基轴向的垂直分布 ；保持合成 材料在铺设过程 的平 机械不得直接碾压土工格栅 。 整性 ， 采用相应 的工具辅助进行铺设作业 ， 将材料 的搭接铺设 （ ５ ） 装载机等施 工机械在运土时， 不得有超速行驶 、 急刹 要匀速行驶， 防止将土下 的土工格栅卷起 。 宽度控制于 ８ － １ ３ ｅ ａ 范围内 ， ｒ 需要多幅连接 时 ， 采用绑扎法进 车等操作 ， 行 固定处理 ，绑扎距离为 １ ３ ｃ ｍ左 右 ；避免材料接缝重复铺 ４ 、 格栅夯实与沉降观测 设， 将各层之间接缝距离控制于 ３ ０ ｃ ｍ 以上。 制定科学合理 的沉降观测标准与参数 ，并根据工程实际 （ ３ ） 砂砾 垫层铺设 。 根据路基施工实际铺设相应厚度的砂 设置格栅铺设作业沉降观测 点，于加筋土施工过程中随时进 砾层并进行压实处理 ， 保持铺设层表面平整。 需要采用 中粗砂 行沉降观测 与记录 ， 并辅 以相应的裂缝检测 ， 及时发现施 工中 铺垫 时，将材料 中泥含量控制于 ８ ％ 以 内。选用砂砾石铺 垫 的裂缝与沉降问题并技术进行处理 ， 以保 障路基施工质量 。 时， 将材料粒径控制 于 ７ ｃ ｍ以内， 泥含量控制于 ８ ％ 以内。 三、 加筋土技术在 路基结合部工程施工中的应用 （ ４ ） 合成材料二次铺设 。 砂砾垫层铺设并压实平整处理完 路基结合部施工前 ，并根据工程规划与标准严格进行大 毕后 ， 进行合成料二次铺设 ， 铺设要求同第一次 。 范围路基表面土体清理作业 ，使用相应 的工具将地面碾压处 （ ５ ） 填土碾压 。上述操作妥当后 ， 使用卡车将加筋土载人 理平整 ， 从准备工作开始 ， 基本依 照软土路基加筋土作业流程 工程现场 ， 沿路线标记将加筋土卸下 ， 尽量将加筋土卸于 已铺 实施 。 施工 中需对加筋土等材料进行锚固作业 ： 在施工路基边 设的层 面之上 ， 控制卸土范 围与卸土高度 ， 避免局部土体堆积 坡处挖 出台阶 ，将加筋料铺设于开挖好 的台阶与施工路基之 引起 地基垮塌 ； 卸土完毕后 ， 沿路线两侧 向中心进行平行于路 处 。 基中心线进行填土作业 ， 填土完毕后 ， 进行碾压平整处理 。 四、 结语 （ ６ ） 施工检测 。进行路基压力检测 、 变形检测与 回弹模量 近年来 ， 加筋土技术不断得 到完善与改进 ， 总体效益非常 试验 ， 任何一项检测不合格则立 即进行强化施 工 ， 直至各项试 显著 。 加筋土技术具有一定的复杂性与特殊性 ， 在工程建设 中 验均符合既定 指标为止 。 常需要精确 的工艺控制作为辅助 ，工程单位需 在充分 了解加 ２ 、 施 工 质 量 控 制 筋土技术的原理 、 结构与应用特点 的基础上 ， 根据软土路基 、 软土路基工程中的加筋土技术控制主要 通过 流程控制实 路基结合部等不 同工程施工特点加强技术控制 ，提升路基工 现。 从 技术准备工作直至最终的施工检测环节 ， 均有专门人员 程质量。 负责监督管理 ， 对施工材料 、 施工技术进行严格管理。 参考文献 ： 二、 加筋土技术在路基高填方工程中的应用 ［ １ 】罗志刚 ， 王 随原 ， 曾俊 ， 等． 加筋土技术及加 筋土 路基 １ 、 土工合成料 的选取与制备 研 究现状［ Ｊ 】 ． 公路交通技术， ２ ０ １ １ ， （ １ ） ： １ － ４ ． 选取综合性能 良好 的材料作为工程施工材料 ，其中的砂 ［ ２ ］肖风龙 ． 加筋 土技术在 高填方路堤 施工 中的应用 ［ Ｊ ］ ． 砾应根据路基工程既定 的渗透性指标进行选取 ，一般控制粒 山西建筑 ， ２ ０ １ ０ ， ３ ６ （ ９ ） ： ２ ８ ４ — ２ ８ ５ ． 径与 １ ３ ｍ ｍ以内， 砂砾材料 含泥量控制 与 ５ ５ ％ 以内 ， 其不 均 【 ３ 】 汤建 军． 加筋 土挡墙 新技术［ Ｊ 】 ． 中 国西部科 技 ， ２ ０ ０ ８ ， ７ 匀系数 Ｃ ｕ：ｄ ６ ０ ／ ｄ ｌ ０维持在 ２ ． ５ — ８ ． １之 间 ，材料 的干密度应 （ ６ ） ： １ ５ — １ ６ 保持在 １ ８ ５ ０ ｋ ｇ ／ ｍ ３范围 内， 材料含水率维持在 １ ０ ％ 以内 。土 工格栅需严格依照路基工程建设指标进行制作 ，应符合不同