模塊式高填方加筋土擋墻力學行為的現場測試

劉院鎖

（中鐵十九局集團第五工程有限公司，遼寧 大連 116100）

1 工程概況

張承高速路部分路段線路兩側房屋密集，且還要修筑輔道。公路旁邊有灌渠，灌渠的斷面不可壓縮，為減少公路占地，采用模塊式土工格柵加筋土擋土墻，墻高4.8m～6.8m。

加筋土擋墻模塊尺寸為長×寬×高=0.5m×0.2m×0.2m。采用C25混凝土預制塊作為擋墻面板，HDPE單向土工格柵在模塊內預埋6cm，并外留一段完整肋條，加長土工格柵與預埋土工格柵通過連接棒連接。墻高低于3.2m的范圍內每0.4m（即每兩層模塊）鋪設一層土工格柵，在3.2m以上高度每0.6m鋪設一層土工格柵。路面結構的基層中鋪設兩層EG90土工格柵，要求其碳黑含量應為2%～2.5%，以滿足土工格柵拉筋長期抗老化性能。擋墻下部土工格柵的強度大于88kN/m，相對應變不大于10%，2%應變時的抗拉強度不小于23.7kN，5%應變時的抗拉強度不小于45.2kN，長期（120年）蠕變極限強度不小于34kN/m。擋墻上部土工格柵的強度應大于64.5kN/m，相對應變不大于10%，2%應變時的抗拉強度不小于16.1kN，5%應變時的抗拉強度不小于30.9kN，長期（120年）蠕變極限強度大于25.5kN/m。

由基礎至墻頂在加筋土擋墻背設置25cm砂礫反濾層。在砂礫層外2～4.5m范圍內填筑8%石灰土。素土填至3.0m，3.0m以上填筑粉煤灰，以降低路基整體重量，以達到減小填料對加筋土擋墻的壓力的目的。

2 測點布設方案

在現場選取三個斷面進行試驗。A斷面處地基采用深層水泥攪拌樁處理，灰土內3m高度填素土，3m以上填粉煤灰；B斷面同樣采用深層水泥攪拌樁復合地基，石灰土上填筑粉煤灰；C斷面采用擠密砂礫樁復合地基處理，灰土上填筑粉煤灰。

3 測試結果與分析

3.1 豎向土壓力

圖1為B測試斷面典型的墻面板基底兩個土壓力盒實測豎向土壓力的大小。

由圖可知，施工初期，基于土工格柵與墻面板的連接作用，在施工振動荷載效應下，擋墻有所內傾。隨著施工進度的發展，墻逐步填高，墻面板承受的土壓力也逐步增大，墻背在主動土壓力作用下會發生向外的水平位移，引起墻體外傾。施工完成后墻外側土壓力仍然大于內側土壓力，但兩者差值較路基填筑初期減少。上述土壓力結果與竣工后墻面板的小量水平變形結果具有一致性。

各斷面在施工期間基底豎向應力隨填土高度增長的分布曲線以及竣工后各時間的分布如圖2～3所示。

圖2與圖3表明：

（1）隨著填土高度的增大，基底豎向土壓力不斷增大，應力增長速率基本相當。

（2）竣工后的基底豎向應力隨時間基本呈下降的趨勢。這是由于在加筋土擋墻的自重荷載作用下復合地基發生沉降。有柔性土工格柵設置在土中會產生 "薄膜"或"網兜"效應，土工格柵對土體形成托舉力，從而改變了豎向應力分布，土體自重作用在基底上的豎向土壓力降低。

（3）由于深層水泥攪拌樁復合地基的樁土應力比大于擠密砂礫樁復合地基的樁土應力比，使得深層水泥攪拌樁復合地基中不同部位的豎向應力不均勻性較大。由于加筋土體與非加筋土體和墻面之間的相互作用，豎向土壓力沿筋長呈曲線分布，而設計中的豎向土壓力分布沒有考慮這種因素。

3.2 墻背側向土壓力

圖4是三個測試斷面中側向土壓力值隨填土高度提高的變化曲線。墻背土壓力規律分析如下：

（1）施工期間不同層位處的側向土壓力隨填土高度的提高而增大，土壓力增長速率隨高度增加而減小。這是由于隨著填土高度的增加，擋墻發生水平變形，從導致側向土壓力減少。當填土高度達4.5m以上時，擋墻最底部土壓力減小，并且擠密砂礫樁復合地基上擋墻土壓力減小量明顯大于水泥攪拌樁復合地基上擋墻的土壓力減小量。一則說明前者的水平位移大于后者，二則可能與擠密砂礫樁復合地基在荷載作用下發生排水固結，地基沉降量大于水泥攪拌樁符合地基沉降量有關。

（2）側向土壓力沿墻高呈非線性形式分布。在墻高的中部以下，擠密砂礫樁復合地基上加筋土擋墻的側向土壓力逐漸減小，在靠近墻底部位接近零，而水泥攪拌樁樁復合地基上加筋土擋墻的側向土壓力呈增大趨勢。

（3）各斷面實測側向土壓力均小于依照經典土壓力理論計算的靜止土壓力和主動土壓力。說由于土工格柵拉筋作用與筋土摩擦作用，以及格柵對土體嵌固作用，使加筋土擋墻具有一定整體穩定性，但擋墻面板實際受力很小。

（4）從圖可以看出，在施工期兩種復合地基上加筋土擋墻墻高3 m以下位置墻后填料相同，而實測水平土壓力也大致相當，說明了測試結果的可靠性。

結語

通過實測數據與經典理論解的對比分析，可以得出以下結論：

（1）基底豎向土壓力隨填土高度的提高而增大，但應力增長速率基本相同，沿筋長方向，呈非線性分布最大值發生在拉筋中間部位。

（2）施工期間不同層位側向土壓力隨填土高度的增加而增大，但是土壓力增長速率隨填土高度增加而減小，側向土壓力沿墻高呈非線性分布，各斷面的實測土壓力都小于按照經典土壓力理論計算的靜止土壓力和主動土壓力。

（3）在加筋土擋墻施工過程中，各拉筋拉力隨上覆填土厚度的提高而增大，增長速率逐漸減?。焕顚崪y應變都小于1.0%。

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