潘基先 周 洲 文 華

(1.西南科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，四川 綿陽(yáng) 621000； 2.四川蜀渝石油建筑安裝工程有限責(zé)任公司，四川 成都 610000)

土工袋擋土墻的應(yīng)用與研究現(xiàn)狀綜述

潘基先1周 洲2文 華1

(1.西南科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，四川 綿陽(yáng) 621000； 2.四川蜀渝石油建筑安裝工程有限責(zé)任公司，四川 成都 610000)

介紹了土工袋擋土墻的含義及種類，分析了國(guó)內(nèi)外土工袋擋土墻的發(fā)展歷程及其研究成果，論述了土工袋擋土墻的應(yīng)用現(xiàn)狀，并對(duì)土工袋擋土墻的發(fā)展方向給出建議，以供參考。

擋土墻，土工袋，研究現(xiàn)狀，發(fā)展方向

1 土工袋擋土墻

擋土墻是以保持土體穩(wěn)定為目的，用來(lái)支擋邊坡的結(jié)構(gòu)物，是一種常見的擋土結(jié)構(gòu)，被廣泛應(yīng)用于道路工程中。例如銜接路堤的橋臺(tái)；支撐路堤路塹的邊坡；隧道支撐及河流兩岸的邊坡支護(hù)等。擋土墻的種類繁多，按不同地區(qū)可分為：1)地震地區(qū)擋土墻；2)浸水地區(qū)擋土墻；3)一般地區(qū)擋土墻。按結(jié)構(gòu)可分為：1)重力式擋土墻；2)衡重式擋土墻；3)扶壁式擋土墻；4)加筋土擋土墻；5)懸臂式擋土墻；6)土釘式擋土墻；7)錨定板擋土墻；8)板樁墻擋土墻等。按建筑材料可分為：砌塊擋土墻；素混凝土擋土墻和鋼筋混凝土擋土墻。而按不同剛度可分為柔性擋土墻和剛性擋土墻。

土工袋在工程中的運(yùn)用伴隨土工結(jié)構(gòu)物發(fā)展而越來(lái)越廣。如我們所介紹的擋土墻工程；另外在基坑護(hù)壁工程；圍海造地工程海岸護(hù)堤工程都有運(yùn)用。土工袋擋土墻是使用一定填充料填充的土工袋構(gòu)筑的擋土墻，屬于重力式擋土墻(如圖1所示)。它具有一定的柔性，可以通過(guò)一定的變形減小墻后的土壓力，增加擋土墻的安全性。

2 發(fā)展歷程以及工程運(yùn)用

擋土墻是隨著人類文明產(chǎn)生而發(fā)展的，是人類文明的產(chǎn)物，體現(xiàn)了人類改造自然的意愿。早在我國(guó)春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，舉世聞名的長(zhǎng)城、諸多遺址城墻、古墓、棧道、以都江堰為代表的水利工程等，擋土墻就開始產(chǎn)生發(fā)展。

土工袋技術(shù)開始運(yùn)用于堤岸工程是在20世紀(jì)50年代。荷蘭鹿特丹最早將土工編織袋大規(guī)模運(yùn)用于工程中，自1955年開始，持續(xù)30多年，為了抵御海嘯沖擊，用土工編織袋修建大規(guī)模海壩堤岸工程，并獲得了良好的工程效益[1，2]；1966年，美國(guó)在水利工程上首先運(yùn)用了模袋技術(shù)；1973年開始，同樣在美國(guó)，土工袋技術(shù)運(yùn)用于密西西比河防波堤加高工程[1]；1984年，澳大利亞開始開發(fā)在防洪堤、沖刷控制和有毒廢物的圍堵[3]等工程領(lǐng)域中土工編織物的應(yīng)用；2005年的韓國(guó)仁川人工島項(xiàng)目[4]；德國(guó)Muara Karangsong和Eider storm surgebarrier的工程中也是土工袋的典型應(yīng)用[5]。我國(guó)在土工袋擋土墻的應(yīng)用相對(duì)較晚，天津港海堤工程；廣東海安新港荔枝灣碼頭工程；上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)圍堰工程；上海油浸化學(xué)園區(qū)工程都是土工袋擋土墻的堤壩工程應(yīng)用。

3 土工袋擋土墻的結(jié)構(gòu)性能研究

1)國(guó)外對(duì)擋土墻結(jié)構(gòu)性能的研究。

國(guó)外的學(xué)者主要對(duì)擋土墻在工程試驗(yàn)和應(yīng)用方面做了研究。作為在工程運(yùn)用領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位的美國(guó)，早在1902年，Hilfike Retaining walls公司成立；隨后出現(xiàn)了諸多擋土墻公司。相繼在日本、美國(guó)等國(guó)，編制了比較完善的擋土墻設(shè)計(jì)和施工規(guī)范及規(guī)程。Vargin[6]通過(guò)實(shí)驗(yàn)，對(duì)離擋土墻墻背不同距離連續(xù)超載作用下土壓力的分布規(guī)律做了探究；Colas[7]運(yùn)用了全面的實(shí)地試驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法，進(jìn)行了干砌片石擋土墻的穩(wěn)定性研究和數(shù)值模擬結(jié)果的對(duì)比；有關(guān)影響干砌片石擋土墻穩(wěn)定性的因素的研究，Villemus等[8]進(jìn)行了5處2 m～4 m高干砌片石擋土墻的原型試驗(yàn)和砌筑材料的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，得出了鋪砌方法的參數(shù)，確定了表征砌筑用片石不規(guī)則性；有關(guān)擋土墻最佳的截面尺寸，Klein等[9]利用統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行分析和研究；Rudykh[10]運(yùn)用了有限元法研究計(jì)算了擋土墻回填土壓力。

2)土工袋的抗壓性與減震性能的研究。

劉斯宏與Matsuoka[11]通過(guò)激震器實(shí)驗(yàn)，還對(duì)土工袋的抗震性做了研究，土工袋不僅強(qiáng)度高而且還具有很好的穩(wěn)定性，土工袋的抗震性包括單體的抗震穩(wěn)定性和組合的抗震穩(wěn)定性。土袋單體的減振是由于在振動(dòng)荷載作用下，各單體的袋內(nèi)部土顆粒間的摩擦運(yùn)動(dòng)和伸縮變形各消耗一部分能量。土袋組合體的減振是因?yàn)檎駝?dòng)無(wú)法通過(guò)土袋之間由于不連續(xù)而存在的空隙。

3)土工袋擋土墻模型試驗(yàn)的研究。

土工袋擋土墻的發(fā)展仍處于初步探索階段，薛向華等[12]在土工袋擋土墻模型試驗(yàn)上做了深入研究。并就土工袋在土壓力下的形變得出結(jié)論：土工袋位移在墻上部為平動(dòng)，在墻下部為繞墻趾轉(zhuǎn)動(dòng)。在土壓力方面得出結(jié)論：土工袋擋土墻墻后土壓力接近于庫(kù)侖主動(dòng)土壓力，且由于墻體具有一定柔性和隨著高度的增加，柔性變形越大，土壓力值減少越快，最終上部土壓力小于庫(kù)侖土壓力，合力作用點(diǎn)下移。由土工袋通過(guò)層間摩擦傳力推斷出，遠(yuǎn)離填土墻的土壓力和摩擦力減小，甚至減小為零。

4)以碎石為填充物的土工袋擋土墻。

孫見松等[13，14]對(duì)以碎石為填充物的土工袋擋土墻做了研究。作為一種新型的重力式擋土墻，得出了在常用土壓力和超載作用下的土壓力計(jì)算方法。在常用土壓力的情況下通常用朗金土壓力理論和庫(kù)侖土壓力理論為主；在超載的情況下用假想的土重代替作用在土體表面的作用力。并對(duì)裝袋后的多級(jí)碎石擋土墻的設(shè)計(jì)給予說(shuō)明。采用把上層的擋土墻作為超載計(jì)算增加的土應(yīng)力，并按照常用土壓力理論進(jìn)行計(jì)算。

5)土工袋加筋技術(shù)的研究。

喬麗平等[15]在土工袋加筋的方面做出研究，研究表明加筋土工袋的運(yùn)用具有了以下優(yōu)點(diǎn)：提高地基承載力、減小車輛產(chǎn)生的振動(dòng)影響、寒冷地區(qū)防止地基凍脹、建筑廢棄物再利用以及施工簡(jiǎn)單無(wú)噪聲污染。

6)柔性擋土墻在地震區(qū)的應(yīng)用。

李興華等[16]以四川西北側(cè)映秀鎮(zhèn)(基本地震烈度為8度)的實(shí)際堤防工程為研究對(duì)象，堤身設(shè)計(jì)采用土工柵格反包土工袋與自嵌式擋土墻相結(jié)合結(jié)構(gòu)。堤身臨水側(cè)用自嵌式擋土墻，臨土側(cè)采用土工柵格反包土工袋的全柔性封閉結(jié)構(gòu)，為增強(qiáng)擋土墻的柔性，用碎石填充于土工柵格反包土工袋與自嵌式擋土墻之間。土工格柵層距為45 cm。在工程即將竣工時(shí)，映秀爆發(fā)了“8·14”特大泥石流。本結(jié)構(gòu)在經(jīng)過(guò)泥石流的正面沖刷及漫頂淘刷下，主體結(jié)構(gòu)沒(méi)有任何破壞變形。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上的論述，可以總結(jié)出以下結(jié)論及建議：

1)通過(guò)以上學(xué)者的研究，土工袋擋土墻由于土工袋的張力的存在，提高了其抗壓性能，也有良好的減震性能，并有著節(jié)約占地，與環(huán)境保持一致的優(yōu)點(diǎn)。

2)目前缺少現(xiàn)行的土工袋擋土墻的設(shè)計(jì)和施工規(guī)范，土工袋擋土墻的應(yīng)用仍處于探索階段，相關(guān)計(jì)算理論還不夠成熟。

3)在土工袋擋土墻填充物的研究方面，以碎石為填充物的土工袋擋土墻，具有施工簡(jiǎn)單，就地取材，工程性能好的優(yōu)點(diǎn)。但是碎石等材料作為不可再生資源，在我國(guó)很多地區(qū)日漸匱乏，另一方面，隨著城市化的進(jìn)程和工業(yè)化的發(fā)展，建筑垃圾的產(chǎn)生與日俱增，怎樣處理這些建筑垃圾便成了新的問(wèn)題。若將建筑垃圾作為填充物用于土工袋擋土墻，不但可以滿足其結(jié)構(gòu)受力上的要求，還節(jié)約了資源，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此，以建渣(建筑垃圾)為填充物的土工袋擋土墻將成為今后擋土墻的發(fā)展方向之一。

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The research and application status of geotextile bag retaining wall

Pan Jixian1Zhou Zhou2Wen Hua1

(1.CivilEngineeringandArchitecturalInstitute,UniversityofSouthwestScienceandTechnology,Mianyang621000,China; 2.SichuanShuyuPetroleumConstructionandInstallationEngineeringCo.,Ltd，Chengdu610000,China)

Introduces the definition of geobay retaining walls, analyze geotextile bag retaining wall development process and the research, discusses the application status geotextile bag retaining wall, and give advice for the development direction of geotextile bags retaining walls, so as to reference.

retaining wall, geotextile bag, research status, development direction

1009-6825(2015)07-0074-02

2014-12-30

潘基先(1994- )，男，在讀本科生； 周 洲(1963- )，男，工程師； 文 華(1978- )，男，博士，碩士生導(dǎo)師，副教授

TU476.4

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