廢舊輪胎擋土墻國內外應用與研究綜述

黃留新 王麗艷 余曜宏

摘? 要：回顧了國外廢舊輪胎擋土墻的應用歷史以及國內外研究進展，得出廢舊輪胎擋土墻的使用可解決我國龐大數量的廢舊輪胎無處存放的問題，對廢舊輪胎的處理與再利用具有重要的應用前景，并提出有必要開展滿足承受超載荷及地震載荷等復雜工程條件需求的穩定性研究。

關鍵詞：廢舊輪胎擋土墻;工程應用;研究現狀

中圖分類號：TU43? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）16-0031-03

Abstract： The application history of waste tire retaining wall abroad and the research progress at home and abroad are reviewed. It is concluded that the use of waste tire retaining wall can solve the problem of nowhere to store a large number of waste tires in our country. There is an important application prospect for the treatment and reuse of waste tires， and it is necessary to carry out stability research to meet the requirements of complex engineering conditions such as overload and seismic load.

Keywords： waste tire retaining wall; engineering application; research status

1 國內外工程應用

隨著汽車數量的快速增加，每年將產生大量的需要數千年才能分解的報廢輪胎，造成嚴重的“黑色污染”，如何處置和有效利用這些廢舊輪胎已成為世界性熱點問題。如今，我國每年產生的廢舊輪胎數量已超出美國，位居世界第一，并且每年產生的廢舊輪胎急劇增加，每年的廢舊輪胎已達4億多條，龐大數量的廢舊輪胎無處存放也是我國需要面臨的嚴重問題之一，對廢舊輪胎的處理與再利用的研究是一個十分迫切而有趣的課題。

從全球來看，廢舊輪胎作為土建材料在美國尤為盛行，其次是歐洲、加拿大、日本，我國則正在起步[1-3]。整塊輪胎的土工使用最早始于1973年的美國，用廢舊輪胎加固路堤邊坡[4，5];1994年，在桑塔巴巴拉市的一項道路邊坡維修加固工程中，將整個的輪胎鋪筑在邊坡表面，筑起一座純輪胎墻，以免暴雨季節遭受水流的沖蝕，總工期僅花了10天，施工成本也低于一些常規擋土墻。90年代，美國蘇卡爾建筑有限公司設計的以塞滿土的整塊輪胎堆疊形成支檔面板的擋土墻稱為胎面擋土墻，墻壁可以用不同的角度建造，預期壽命100年，用于水庫堤防建設（圖1）[6]、山體森林道路建設（圖2）[7]。

還有如墨西哥每年有多達2500萬條輪胎遭廢棄，如今用輪胎做成的圍墻已成為墨西哥邊城一道獨特的景觀，利用廢舊輪胎阻尼大和抗震性能好的優點構成圍護墻用于住宅建設[8]，墻頂承受著超載，并要經受地震載荷的考驗（圖3和圖4，2016年，2018年）。

2 國內外研究現狀

首次開展以塞滿土的整塊輪胎堆疊形成擋土墻支檔面板的研究是Garga和O'Shaughnessy兩位學者[9]，他們采用了約1萬只整輪胎建立了一個4米高的現場廢舊輪胎擋土墻測試，輪胎間用聚丙烯繩索連接在一起，分別研究了無粘性土和粘性土回填輪胎的工況，開展了平板加載和輪胎墊現場拉出等試驗，首次論證了用廢輪胎加筋填土的實際可行性，并給出了使用廢舊輪胎擋土墻的設計建議。

同時，Taya[10]給出了整塊廢舊輪胎箍土形成的重力式擋土墻以及胎面加筋擋土墻的各種類型及其設計方法，重點給出了廢舊輪胎在擋土墻中的應用，提供了廢舊輪胎重力式擋土墻和輪胎胎面加筋擋土墻的設計方法;其中，給出的胎面加筋擋土墻四種類型，型式之間主要區別是輪胎底部有無深入地表以下以及墻頂地面以上有無堆載，然而，關于胎面加筋擋土墻墻頂受超載作用的工作性能還未開展研究。

Sayo[11]進一步說明了廢舊輪胎是重力式擋土墻和土體加筋的理想材料。馬源[12]則以Taya[7]給出的廢舊輪胎“梯形”重力式擋土墻為研究對象開展了力學性能二維數值計算[12]，在計算之前將通過足尺抗壓試驗研究了廢舊輪胎-土復合體的壓縮特性和通過縮尺直剪試驗研究了復合體界面剪切特性，為數值計算提供參數依據。

整塊廢舊輪胎埋入土體內作為加筋材料的研究較豐富，LaRocque等[13]將廢舊輪胎捆綁在一起作為加筋土材料，采用大型直剪試驗方法研究了捆綁廢舊輪胎間的界面抗剪強度特性，Huat等[14]總結整塊廢舊輪胎在熱帶殘積土坡修復中的應用[14]。另外，Yoon等[15，16]采用廢舊輪胎胎面制成新型輪胎胎圈，研究輪胎之間的連接螺栓數量、砂的相對密度、埋深、加筋層數等參數下的胎圈在砂土中的加筋效果，得出廢舊輪胎胎圈加筋效果比土工格室加固效果更為顯著。Yoon等[17]又用廢棄輪胎的胎面和胎側形成網格構造加筋砂土，在相對密實度、埋深、加筋層數、輪胎網格尺寸和輪胎節段組合型式等影響下的加筋砂土承載力和沉降折減系數的變化，表明胎面和胎側結合的方式加筋砂土具有最高的承載能力。

國內將整塊廢舊輪胎埋入土體內作為加筋材料的研究是以李麗華教授為代表[18-25]，Li等[18]提出黏土與砂土相比，輪胎內避免回填黏土，黏土會造成工后沉降，輪胎內回填砂土是一種比較好的加筋模式。Li[19，20]等通過小型模型路堤試驗研究廢舊輪胎加筋路堤的應力和變形特征;之后又通過振動臺模型試驗和FLAC3D數值分析方法對廢舊輪胎加筋路堤邊坡在地震荷載作用下的響應特性進行系統的研究[21，22];李麗華等人[23，24]又將廢舊輪胎與雙向格柵組合形成共同加筋體;李麗華等人[25]對加筋土擋墻開展了超載模型試驗。

[15]Yoon Yeo Won， Heo Seung Beom， Kim Keun Soo. Geotechnical performance of waste tires forsoil reinforcement from chamber tests[J]. Geotextile and Geomembranes， 2008，26：100-107.

[16]YoonYeo WonH.Engineering characteristics of tire treads for soil reinforcement[C]. Proceedings of the International Workshop on Scrap Tire Derived Geomaterials - Opportunities and Challenges. 2008，83-105.

[17]Yoon Yeo Won，Cheon Sung Han，DaeSeong Kang. Bearing capacity and settlement of tire-reinforced sands[J]. Geotextile and Geomembranes， 2014， 22： 439-453.

[18]Lihua Li， Huiming Tang，Benlin Xiao. Discarded tire implications in reinforced slope[C]. Advanced Materials Research Vols. 2012，374-377：1430-1433.

[19]李麗華，肖衡林，鄭俊杰，等.廢舊輪胎加筋路堤邊坡模型試驗研究[J].工程力學，2015，32（11）：79-85.

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[23]楊俊超.交通荷載作用下輪胎-格柵加筋土擋墻力學性能研究[D].湖北工業大學，2017.

[24]崔飛龍.廢舊輪胎與土工格室加筋路堤邊坡性能研究[D].湖北工業大學，2017.

[25]李麗華，石安寧，肖衡林，等.加筋土擋墻靜載模型試驗及其力學性能研究[J].巖土力學，2018，39（12）：79-85.

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