1、 第第1616章章 加筋法加筋法Chapter 16 Reinforcement Method 16.1 16.1 概概 述述16.1 Introduction 土的加筋是指在人工填土的路堤或擋土的加筋是指在人工填土的路堤或擋墻內鋪設土工合成材料，或在邊坡內打墻內鋪設土工合成材料，或在邊坡內打入土錨（或土釘、樹根樁等），這種人入土錨（或土釘、樹根樁等），這種人工復合土體稱為加筋土，它可提高地基工復合土體稱為加筋土，它可提高地基承載力、減小沉降和增加地基穩定性。承載力、減小沉降和增加地基穩定性。這種起加筋作用的人工材料稱為筋體。這種起加筋作用的人工材料稱為筋體。 加筋土法的基本機理是通過土體與筋

2、體間的加筋土法的基本機理是通過土體與筋體間的摩擦作用，使土體中的拉應力傳遞到筋體上，筋摩擦作用，使土體中的拉應力傳遞到筋體上，筋體承受拉力，而筋間土承受壓應力及剪應力，使體承受拉力，而筋間土承受壓應力及剪應力，使加筋土中的筋體和土體都能較好發揮自己的潛能。加筋土中的筋體和土體都能較好發揮自己的潛能。 土的加筋在我國古代漢武帝時就有以草枝建土的加筋在我國古代漢武帝時就有以草枝建造長城的記載。現代加筋土技術的發展始于造長城的記載。現代加筋土技術的發展始于2020世世紀紀6060年代初期，法國工程師年代初期，法國工程師Henri VidalHenri Vidal首先在首先在試驗中發現，當土摻有纖維材

3、料時，其強度可明試驗中發現，當土摻有纖維材料時，其強度可明顯提高到原有天然土強度的好幾倍，并由此提出顯提高到原有天然土強度的好幾倍，并由此提出了土的加筋概念和理論。了土的加筋概念和理論。 一、概述一、概述 加筋土擋墻（加筋土擋墻（Reinforced Earth Reinforced Earth wallwall）系由填土、在填土中布置一定量的）系由填土、在填土中布置一定量的拉筋以及直立的墻面板三部分組成一個整拉筋以及直立的墻面板三部分組成一個整體的復合結構。體的復合結構。 19651965年法國普拉聶爾斯成功地建年法國普拉聶爾斯成功地建成了世界第一座加筋土擋墻。成了世界第一座加筋土擋墻。19

4、791979年我國年我國云南田壩礦區貯煤場修建了加筋土擋墻。云南田壩礦區貯煤場修建了加筋土擋墻。16.2 16.2 加筋土擋墻加筋土擋墻16.2 Reinforced Retaining Wall加筋土擋墻示意圖加筋土擋墻示意圖 加筋土擋墻的特點：加筋土擋墻的特點： （1 1）它可做成很高的垂直填土；）它可做成很高的垂直填土； （2 2）充分利用材料性能，特別是土與拉筋）充分利用材料性能，特別是土與拉筋的共同作用，使擋土墻結構輕型化；的共同作用，使擋土墻結構輕型化； （3 3）面板、筋帶可在工廠中定型制造加工；）面板、筋帶可在工廠中定型制造加工； （4 4）施工簡便、快速；）施工簡便、快速；

5、（5 5）適應性好，具有柔性結構的性能，可）適應性好，具有柔性結構的性能，可承受較大的地基變形，適用于軟土地基；承受較大的地基變形，適用于軟土地基； （6 6）整體性較好，它所特有的柔性能夠很）整體性較好，它所特有的柔性能夠很好地吸收地震能量，具有良好的抗震性能；好地吸收地震能量，具有良好的抗震性能； （7 7）面板的形式可根據需要選擇，拼裝完）面板的形式可根據需要選擇，拼裝完成后造型美觀，適合于城市道路的支擋工程。成后造型美觀，適合于城市道路的支擋工程。二、加固機理二、加固機理 1 1 加筋土基本原理加筋土基本原理 2 2 加筋土擋墻破壞機理加筋土擋墻破壞機理 （1 1）加筋土擋墻的內部穩定

6、性）加筋土擋墻的內部穩定性 拉筋拔出破壞、拉筋斷裂、面板與拉筋拔出破壞、拉筋斷裂、面板與拉筋間接頭破壞、面板斷裂、貫穿回填拉筋間接頭破壞、面板斷裂、貫穿回填土破壞、沿拉筋表面破壞。土破壞、沿拉筋表面破壞。 （2 2）加筋土擋墻的外部穩定性）加筋土擋墻的外部穩定性 土坡整體失穩、滑動破壞、傾覆破土坡整體失穩、滑動破壞、傾覆破壞、承載力破壞。壞、承載力破壞。 三、設計計算三、設計計算 1 1 加筋土擋墻的型式加筋土擋墻的型式 可分為路肩式和路堤式擋墻。可分為路肩式和路堤式擋墻。 根據拉筋不同的配置方法，可分為根據拉筋不同的配置方法，可分為單面加筋土擋墻、雙面分離式加筋土擋單面加筋土擋墻、雙面分離式

7、加筋土擋墻、雙面交錯式加筋土擋墻以及臺階式墻、雙面交錯式加筋土擋墻以及臺階式加筋土擋墻。加筋土擋墻。 2 2 加筋土擋墻的荷載加筋土擋墻的荷載 應根據可能同時出現的作用荷載，應根據可能同時出現的作用荷載，選擇荷載組合。選擇荷載組合。 3 3 面板面板 面板一般采用混凝土預制構件，其面板一般采用混凝土預制構件，其強度等級不應低于強度等級不應低于C18C18，厚度不應小于，厚度不應小于80mm80mm。 4 4 拉筋拉筋 拉筋應采用抗拉強度高、伸長率小、拉筋應采用抗拉強度高、伸長率小、耐腐蝕和柔韌性好的材料，同時要求加耐腐蝕和柔韌性好的材料，同時要求加工、接長以及與面板的連接簡單。如鍍工、接長以及

8、與面板的連接簡單。如鍍鋅扁鋼帶、鋼筋混凝土帶、聚丙烯土工鋅扁鋼帶、鋼筋混凝土帶、聚丙烯土工聚合物等。聚合物等。 5 5 填土填土 加筋土擋墻內填土一般應具有易壓實、加筋土擋墻內填土一般應具有易壓實、能與拉筋產生足夠的摩擦力以及水穩定能與拉筋產生足夠的摩擦力以及水穩定性好的要求。一般要求填土的塑性指數性好的要求。一般要求填土的塑性指數小于小于6 6，內摩擦角大于，內摩擦角大于3434度，小于度，小于0.015mm0.015mm的細顆粒重量少于的細顆粒重量少于1515。應優先。應優先采用有一定級配的礫類土或砂類土。采用有一定級配的礫類土或砂類土。 6 6 加筋土擋墻構造設計加筋土擋墻構造設計 7

9、7 加筋土結構計算加筋土結構計算 （1 1）加筋土擋墻的內部穩定性計算）加筋土擋墻的內部穩定性計算 1 1）土壓力計算）土壓力計算 2 2）拉筋所受拉力計算）拉筋所受拉力計算 3 3）拉筋的斷面計算）拉筋的斷面計算 4 4）拉筋的長度計算）拉筋的長度計算 5 5）拉筋的總長度計算）拉筋的總長度計算（2 2）加筋土擋墻的外部穩定性計算）加筋土擋墻的外部穩定性計算 包括擋墻地基承載力、基底抗滑穩定包括擋墻地基承載力、基底抗滑穩定性、抗傾覆穩定性和整體抗滑穩定性等性、抗傾覆穩定性和整體抗滑穩定性等的驗算，與一般重力式擋土墻的計算方的驗算，與一般重力式擋土墻的計算方法相同。法相同。四、施工技術四、施工

10、技術 1 1 基礎施工基礎施工 2 2 面板安裝面板安裝 3 3 拉筋鋪設拉筋鋪設 4 4 填土的鋪筑和壓實填土的鋪筑和壓實 一、概述一、概述 土工合成材料已有土工合成材料已有100100年左右的歷史，年左右的歷史，但應用于土木工程是但應用于土木工程是2020世紀世紀3030年代末才開始年代末才開始的。我國于的。我國于6060年代中期將有紡織物應用于河年代中期將有紡織物應用于河道、涵閘及防治路基翻漿冒泥等工程。道、涵閘及防治路基翻漿冒泥等工程。8080年年代中期，土工合成材料在我國水利、鐵路、代中期，土工合成材料在我國水利、鐵路、公路、軍工、港口、建筑、礦山、冶金和電公路、軍工、港口、建筑、礦

11、山、冶金和電力等部門逐漸推廣。力等部門逐漸推廣。19861986、19891989、19921992年分年分別在天津、沈陽和江蘇儀征召開了三屆土工別在天津、沈陽和江蘇儀征召開了三屆土工合成材料學術會議。合成材料學術會議。16.3 16.3 土工合成材料土工合成材料16.3 Geosynthetics單向土工格柵加筋橋臺單向土工格柵加筋橋臺 單向土工格柵加筋橋臺單向土工格柵加筋橋臺 土工加筋帶土工加筋帶單向土工格柵加筋土路堤單向土工格柵加筋土路堤 單單向向土土 工工格格柵柵加加筋筋土土路路堤堤 二、土工合成材料產品類型二、土工合成材料產品類型 （一）有紡型土工織物（一）有紡型土工織物（Woven

12、 Woven geotextilegeotextile） （二）無紡型土工織物（二）無紡型土工織物（Nonwoven Nonwoven geotextilegeotextile） 1 1 熱壓處理法；熱壓處理法；2 2 針刺機械處理法；針刺機械處理法；3 3 化學化學粘結處理法。粘結處理法。 （三）合成型土工織物（三）合成型土工織物 1 1 土工膜（土工膜（GeomembraneGeomembrane） 2 2 土工格柵（土工格柵（GeogridGeogrid） 3 3 土工網（土工網（GeonetGeonet，GeowebGeoweb） （四）復合型土工織物（四）復合型土工織物（Geocom

13、positeGeocomposite） 1 1 復合土工膜復合土工膜 2 2 土工塑料排水帶土工塑料排水帶 3 3 土工墊土工墊 4 4 土工格室土工格室 三、三、 土工合成材料特性土工合成材料特性 （一）物理特性（一）物理特性 1 1 相對密度相對密度 2 2 單位面積質量單位面積質量 3 3 厚度厚度 （二）力學特性（二）力學特性 1 1 壓縮性壓縮性 2 2 抗拉強度抗拉強度 3 3 撕裂強度撕裂強度 4 4 握持強度握持強度 5 5 頂破強度頂破強度 6 6 刺破強度刺破強度 7 7 穿透強度穿透強度 8 8 摩擦系數摩擦系數（三）水理性特性（三）水理性特性 1 1 孔隙率孔隙率 2

14、2 開孔面積率開孔面積率 3 3 等效孔徑等效孔徑 4 4 垂直滲透系數垂直滲透系數 5 5 水平滲透系數水平滲透系數（四）耐久性和環境影響（四）耐久性和環境影響 1 1 抗老化抗老化 2 2 徐變性徐變性四、土工合成材料的主要功能四、土工合成材料的主要功能 （一）排水作用（一）排水作用 （二）隔離作用（二）隔離作用 （三）反濾作用（三）反濾作用 （四）加筋作用（四）加筋作用 1 1 用于加固土坡和堤壩用于加固土坡和堤壩 2 2 用于加固地基用于加固地基 3 3 用于加筋土擋墻用于加筋土擋墻 五、設計計算五、設計計算（一）作為濾層時的設計（一）作為濾層時的設計（二）作為加筋時的設計（二）作為加

15、筋時的設計 1 1 地基加固地基加固 2 2 路堤加固路堤加固 3 3 加筋土擋墻加筋土擋墻六、施工技術六、施工技術一、概述一、概述 土釘是將拉筋插入土體內部，常用鋼土釘是將拉筋插入土體內部，常用鋼筋做拉筋，尺寸小，全長度與土粘結，筋做拉筋，尺寸小，全長度與土粘結，并在坡面上噴射混凝土，從而形成土體并在坡面上噴射混凝土，從而形成土體加固區帶，其結構類似于重力式擋墻，加固區帶，其結構類似于重力式擋墻，用以提高邊坡的穩定性，適用于開挖支用以提高邊坡的穩定性，適用于開挖支護和天然邊坡加固，是一項實用有效的護和天然邊坡加固，是一項實用有效的原位巖土加筋技術。原位巖土加筋技術。16.4 16.4 土土

16、釘釘16.4 Soil Nailing 土釘墻施工土釘墻施工土釘墻施工土釘墻施工錨桿施工錨桿施工土釘墻施工（噴射混凝土面層）土釘墻施工（噴射混凝土面層）土釘墻土釘墻二、土釘的類型、特點及適用性二、土釘的類型、特點及適用性 按施工方法，土釘可分鉆孔注漿型按施工方法，土釘可分鉆孔注漿型土釘、打入型土釘和射入型土釘三類。土釘、打入型土釘和射入型土釘三類。 土釘具有如下特點：土釘具有如下特點：（1 1）形成的土釘墻復合體，顯著提高了）形成的土釘墻復合體，顯著提高了邊坡整體穩定性和承受坡頂超載的能力。邊坡整體穩定性和承受坡頂超載的能力。（2 2）施工簡單，施工效率高。）施工簡單，施工效率高。（3 3）對

17、場地鄰近建筑物影響小。）對場地鄰近建筑物影響小。（4 4）經濟效益好。）經濟效益好。 土釘適用于地下水位低于土坡開挖段或經過降土釘適用于地下水位低于土坡開挖段或經過降水使地下水位低于開挖層的情況。為了保證土釘的水使地下水位低于開挖層的情況。為了保證土釘的施工，土層在分階段開挖時應能保持自立穩定。為施工，土層在分階段開挖時應能保持自立穩定。為此，土釘適用于有一定粘結性的雜填土、粘性土、此，土釘適用于有一定粘結性的雜填土、粘性土、粉土、黃土類土及弱膠結的砂土邊坡。粉土、黃土類土及弱膠結的砂土邊坡。三、土釘與加筋土擋墻的比較三、土釘與加筋土擋墻的比較 1 1 土釘施工土釘施工“自上而下自上而下”；加

18、筋土擋墻則；加筋土擋墻則是是“自下而上自下而上”。 2 2 土釘是原位加筋技術，不像加筋土擋土釘是原位加筋技術，不像加筋土擋墻那樣，能夠預定和控制加筋土填土的性質。墻那樣，能夠預定和控制加筋土填土的性質。 3 3 土釘技術通常包含使用灌漿技術，土釘技術通常包含使用灌漿技術，使筋體和其周圍土層粘結起來，載荷通使筋體和其周圍土層粘結起來，載荷通過漿體傳遞給土層。在加筋土擋墻中，過漿體傳遞給土層。在加筋土擋墻中，摩擦力直接產生于筋條和土層間。摩擦力直接產生于筋條和土層間。 4 4 土釘既可水平布置，也可傾斜布土釘既可水平布置，也可傾斜布置。加筋土擋墻的拉筋一般水平設置。置。加筋土擋墻的拉筋一般水平設置。四、四、 土釘與土層錨桿的比較土釘與土層錨桿的比較 1 1 土層錨桿在安裝后便于張拉，土釘土層錨桿在安裝后便于張拉，土釘則不予張拉，發生少量位移后才可發揮則不予張拉，發生少量位移后才可發揮作用。作用。2 2 土釘的絕大部分和土層相接觸，而土土釘的絕大部分和土層相接觸，而土層錨桿多通過在錨桿末端固定的部分傳層錨桿多通過在錨桿末端固定的部分傳遞荷載，兩者在土體中產生的應力不同。遞荷載，兩者在土體中產生的應力不同。3 3 土釘的安裝密度很高，單筋破壞的后土釘的安裝密度很高，單筋破壞的后果不嚴重。果不嚴重。4 4 因錨桿承受