土工格栅加筋挡土墙在边坡治理中的应用研究

土工格栅加筋挡土墙在边坡治理中的应用研究

周东明

云南省水利水电投资有限公司，云南昆明 650000

【摘要】近年来，加筋土挡墙技术得到了迅速的发展和普及，其在各种工程中得到了广泛的应用。本文通过对某水利水电工程地质情况的分析，提出了一种采用加筋挡土结构的边坡治理方案，并在此基础上，提出了一种采用加筋挡土结构的边坡治理方案。

【关键词】土工格栅；加筋挡土墙；边坡

随着科技的进步，在土木建筑与工程中，出现了许多具有高科技含量，方便快捷，施工效果良好的人工材料，并被广泛使用。土工格栅就是其中一种，它作为一种新型的加筋材料，被持续地推广和应用在挡土墙施工、路基建设、边坡加固、路面铺设等工程中。挡土墙是一种用来支撑路堤上的填方或边坡，防止填方或边坡由于变形而失稳的结构，它的施工质量将直接关系到整个项目的质量。在加筋土挡墙工程中采用土工格栅具有重要的现实意义。

一、土工格栅加筋挡土墙概述

（一）土工格栅加筋挡土墙的基本原理

土工格栅加筋挡土墙是一种由三部分组成的整体复合式挡土结构。它的施工主要分为三个阶段，第一阶段是回填固地基，也就是在挡土墙的底面上建造地基；以土工格栅为加筋材料进行铺盖，并对其进行填筑、压实，直至其密实程度满足工程规范要求；最后，重复这一步骤，一层一层地进行，直至隔离墙的高度符合工程设计的标准。对于土工格栅加筋挡土墙来说，加入墙体的格栅在载荷的作用下会与施工的土体材料发生摩擦，进而产生摩擦力来控制土体材料的变形，进而起到稳定土体的作用。通过该方法，不仅能够保持土体材料的完整性，而且能够改善挡土墙的侧向变形，还能够改善挡土墙下的整体应力场和位移场，从而改善挡土墙的受力状态，改善挡土墙的差异沉降，提高挡土墙的受力性能，增强挡土墙的整体性和抗剪强度，保证挡土墙的质量。

（二）土工格栅加筋挡土墙的应用优势

（1）柔性结构

加筋土挡墙在处理基础变形时，具有较强的防灾减灾能力。

(2)建造优势

①施工速度快。土工格栅加筋挡土墙的施工技术要求较低，施工条件容易满足，因此，它的施工速度很快，能够显著的节约施工时间，保证工程质量达到有关的要求。②具有较高的经济价值。土工格栅加筋挡土墙对高度和坡度的限制小，能做到高而陡，节省用地及施工用料。

(3)适用面广。

土工格栅加筋挡土墙可以被划分成两种类型，一种是有面板的，另一种是无面板的，另外一种是有面板的，有面板的，可以通过不同的结构和形状，和对美感的要求，来达到与当地的环境相适应，匹配使用。无板式加筋土挡墙，其斜坡可以与本地的绿化护坡相结合，从而更好的保护本地的自然生态环境。

（三）带来的经济效益

土工格栅处理软土路基效果明显, 物理力学性能良好, 对于城市建筑垃圾和工业废渣垃圾也同样适用。对于城市改造, 特别是城市道路建设具有很高的推广价值。同时合理地利用了城市建筑垃圾和工业废渣垃圾,变废为宝,解决了环境保护的问题。

二、加筋土挡墙的机理

(一)加筋效果

加固后的砂砾石的峰值强度有明显地提高。在大部分条件下，材料的变形特性都有明显的提高，表现为材料在到达破坏强度时的轴向应变有所增加，而峰值后的强度损耗有所降低。但在脆性加筋材中，七号加筋板在缝制后仍然会出现较大的脆性破坏。加筋丰对土的侧向变形具有较强的抑制作用，并能有效地阻止剪切带的萌生和扩展。加固效果与加固层的数目、间距、布置方式、强度和刚度、加固层与土体的摩擦系数有很大关系。随着土层与基岩的摩擦系数增大，基岩的强化效果也随之增强。当加固层数大于某个值时，混凝土的抗剪强度就不能再提高了。在水平方向上设置钢筋时，钢筋的加固效果最佳，钢筋与钢筋的夹角为40~60。在这种情况下，钢筋的作用是最小的。

(二)破坏模式

加筋土的破坏形式有两种，即：加筋土相对滑动通常出现在周围压力较小、加筋的间距较大的情况下，加筋土的抗剪强度取决于加筋土界面的摩擦抗剪强度：当环境压力很大时，钢筋的间距很小时，钢筋的剪切强度由钢筋的拉伸强度决定。

(三)抗剪强度包线

在加筋土中，当其剪切强度包线为两条直线时，其扭转点所对应的环境压力被称为“临界环境压力”。临界周围压力的最小与筋土界面的摩擦抗切强度和加筋的抗拉强度有关，筋土界面的摩擦强度越大，临界周围压力越小。当周边压力低于临界周边压力时，在加筋土体上发生的破坏为加筋土体相对滑移破坏，由于F摩擦角的增大，使加筋土体的剪切强度得到了提高：当环境压力超过临界值时，加筋土体的破坏形式为拉裂，其内聚力增大，从而使加筋土体的剪切强度得到提高。

（四）加筋效果的分析模式。

在加固过程中，加筋土的剪切强度明显高于无加筋土，这是加固设计的基础。通过对加筋土的剪切性能进行分析，得出了两个等值的结论：当量围压法和拟凝聚法。通过对加筋砂和非加筋砂二轴实验数据的比较，发现加筋砂的强度曲线基本是平行的，但由于加筋沙的强度曲线较短，且在纵轴上存在一定的截断，所以，在加筋砂中，它的内摩擦角是恒定的，而是“粘聚力”。

三、加筋土挡墙在水利工程中的应用

我国水利水电工程建设投资规模在逐步加大， 对国民经济产生重要影响， 起到良好的促进作用。 在整个水利水电工程施工进行过程中， 高边坡的温度稳定性直接关系着整个水电施工过程质量和整个施工进度。 因此， 把握好水利水电工程高边坡的治理至关重要，在我们现实中的水利水电工程施工过程中， 由于高边坡施工质量不佳， 导致整个工程质量安全出现重大问题， 影响整个工程施工安全的重大事故时有发生。

水利工程中，土工格栅也有着重要的应用，主要是用于河堤、防洪堤、渠道和水库等土石工程结构的加固和保护。通过使用土工格栅，可以有效地增加土石体的强度和稳定性，抵御自然灾害和人类活动对水利工程的破坏。

在施工现场，需要大量的土方，采用回填法是最省、最方便、最快捷的方法，但是，由于该项目是水利工程，要考虑到水平面变化对回填法的影响。特当出现了水泡之后，土与筋带之间的摩擦力就会下降，在进行了计算和推断之后，我们把墙后的填充物分成了两个部分，一个是在水位变化之下，用一定的数量和宽度的中粗砂和粗砂来填，另一个是在水位变化之下，用同样的方法来填，而在水位变化之下，则用同样的方法来填。该方法不仅解决了围护结构的稳定性问题，而且使项目投资相对节约。

施工方法是影响加固效果的主要因素。在施工时，必须预先将土工格栅置于受拉状态，这样当其发生变形时，其抗拉强度才能得到充分的发挥，因此，在施工时，应尽可能地将其拉平、拉紧，以免将其压扁。根据下列施工程序，能够确保土工格栅在受荷初期有足够的应变：首先铺土工格栅，然后拉平拉紧两端，两端折起包裹砂砾并在两端填砂，然后在中心填砂，两端砂增高后，最后中心填砂。

在这个工程中，加筋土挡墙的施工非常顺利，在这个过程中，他们遇到了最大的施工困难，那就是在基础开挖的时候，遇到了淤泥质十基础，在挖掘的过程中会发生坍塌，不能形成稳定的基坑。以现场的特殊地质情况为依据，在淤泥质土的范围内，对原挡墙基础进行扩大，边开挖，边抛石，并增铺格栅。在形成一个稳固的基坑后，进行浆砌石基础的填筑。发现问题及时修改设计方案，保证加筋上挡墙施工工期，如期在一个枯水期完工。

加筋环相对于常规的加筋土挡墙而言，更具优势：（1）填充物适应能力强。(2)加强筋的抗腐蚀性能较好；(3)既有加筋土挡墙采用的条形筋层间间距小、布筋技术要求高，施工时采用先铺筋后覆土碾压的方式，难以避免在碾压时造成布筋损伤、变形。而加筋环法的施工工艺恰好与之相反，即先将其碾压平整，然后将其冲割成沟槽，并将其安放在加筋环上，二者互不干涉。

结语：

在建造土工格栅加筋土挡土墙时， 必须把握其自身特性， 遵循其作用原理， 做好施工技术分析， 并在确定施工基础上积极运用各种先进技术点。 做好各个参数的计算，并选择相应的措施进行优化， 努力不断提高工程建设质量。与传统的刚性挡土墙相比， 土工格栅加筋的挡土墙具有更大的柔韧性， 并且可以灵活地适应不同的地基变形， 尤其是在基础结构较差的情况下， 具有更大的优势。

参考文献：

[1] 丘启木. 土工格栅加筋挡土墙在边坡治理中的应用研究[J]. 工程技术研究,2022,7(22):116-118.