铁路工程中加筋土技术的应用

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　　摘要：随着现在加筋土挡土墙的不断发展，其应用得到了极大的推广，本文通过对加筋土挡土墙的介绍和应用分析，给后续的加筋土挡土墙的施工提供了帮助。
　　关键词：加筋土；铁路工程；挡土墙
　　Abstract: with the reinforced soil retaining wall now developments, its application got huge promotion, based on the introduction of the reinforced soil retaining wall and application analysis, to the follow-up of the reinforced soil retaining wall construction to provide the help.
　　Keywords: reinforced; Railway engineering; Retaining wall
　　
　　
　　中图分类号： U213.1+52.3 文献标识码：A 文章编号：
　　所谓加筋土，就是由筋体和土组合成的复合体，是一种合成的土工材料。在实际填土的施工过程中，可以铺设土工织物、土工格栅、加筋带等材料，通过土与这些材料间的摩擦作用，来增加土的抗拉强度、抗剪强度、稳定性等，达到改善土体的性能和可施工性的目的。自上世纪70年代加筋土引入到我国以来，加上我国这些年的工程实例证明，使用加筋土技术替代原先工艺来做支挡结构物，一部分能够节约成本，同时丰富了施工方法等。加筋土在铁路的施工中常作为挡墙结构来替代传统的挡墙结构。
　　使用加筋土作为挡土墙具有以下几点优势：
　　1.节约成本：现代工业和材料科学的发展，提供了越来越多种类功能齐全的拉筋材料，并且拉筋材料的价格越来越低，加筋土挡土墙的理论也越来越完善，工程质量得到了保证，同时大幅度的节约了成本。
　　2.施工工艺简化，劳动强度低，施工方便，进度快，对施工现场的适应能力强，不需要特制或者特殊的机械设备支持。
　　3.制作材料简单，不管是在任何地区，加筋土挡土墙原材的获取都很容易。
　　一、 原理
　　加筋土在作为挡墙时，具有很大优势。根据朗金理论，当加筋土挡墙受到外力而产生破坏时，受力破坏面会将受损墙体分为主动区和稳定区。在主动区里，受损破坏的部分由于自重下滑，从而对墙体内的拉筋材料形成拉力，产生的拉力欲将拉筋材料从墙体中拔出；而在稳定区，由于土体与拉筋材料的摩擦力，这样会使得其中固定的部分阻止拉筋材料的拉出，这样整个墙体就不会因为破损而出现断面，加筋土墙体稳定性得到保障。从整个过程来看，拉筋材料和土体之间的摩擦力起到了十分关键的作用，因此，拉筋材料的选择十分重要，要满足以下要求：一是拉筋材料与土体之间的摩擦系数要大，其表面要粗糙，以保证充分的摩擦力；二是拉筋材料的弹性模量和强度要足够大，以保证在主动区滑移拉动时，拉筋材料不至于断裂，从而更好的保证加筋土挡墙的整体稳定性。
　　二、 结构设计
　　加筋土挡土墙的结构设计包括：面板、拉筋、背面填土、防排水、基础等各个环节的结构设计。
　　1.面板：面板材料通常使用钢筋混凝土或者直接使用钢板，根据实际工程需求，结合美观考虑，面板的形状不做要求，一般以各种几何图案较多。现在面板施工以钢筋混凝土使用较为广泛，一方面可以节约成本，另一方面可以减少后期维护等，面板厚度是根据墙体背面的填土高度确定的，通常在10-15cm。
　　2.拉筋：拉筋环节主要是确定拉筋材料，土工织物、土工格栅、加筋带等材料都可以作为拉筋材料使用，在选择时要注意拉筋材料的与土体摩擦系数和强度、弹性模量等。拉筋材料的尺寸由墙体高度确定，其摩擦系数f=0.3-0.4。同时拉筋材料要注意防老化防腐蚀等处理。
　　3.背面填土：填料一般使用砂土、砾石、碎石、卵石夹砂等，当填料使用卵石时，卵石含量要小于30%，其最大粒径要不大于10cm。填土材料要注意压实，压实系数要达到0.95以上。一般填料的性能指标为：φ=35°，γ=18kN/m3。
　　4.防排水结构：为了防止浸入水而降低的墙体的整体稳定性能，或者发生内部腐蚀等情况，在加筋土挡土墙的设计施工时，防排水结构也同样重要，通常在墙体背面都加设了反滤层或者渗滤布等，在墙顶通常设置帽石。
　　5.基础：加筋土挡土墙的施工基础承载力小，所以对基础要求低，一般直接作用在经过夯实整平处理后的砂粘土上或者使用C15混凝土处理。
　　三、 工艺流程
　　加筋土挡土墙的施工工艺流程大体为：前期准备→基础施工→面板施工和安装→拉筋材料的铺设→填料→墙顶处理和帽石的制作→封顶
　　1.前期准备：前期准备就是检查施工各个环节要用到的机械是否备齐，人员是否就为；最重要的一点是面板的预制。
　　面板的预制：面板一般使用C20的混凝土进行钢模制作，浇筑混凝土要严格按照配合比进行施工，注意预留孔的制作，面板表面要抹平，注意预制面板的养护，预制面板时要注意到各个环节，准确施工，这样才能使得面板质量达标。
　　2.基础施工。地面基础的处理,前面已经提到，加筋土挡土墙的地面处理比较简单，要求较低，但基本要求地面无杂物，夯实，必要时要进行混凝土硬化处理。进行混凝土浇筑处理时，要严格控制浇筑厚度，保证浇筑的水平面平直，并准确定位，预留面板的安装槽，以确保面板的顺利安装。
　　3.面板的施工和安装。在进行安装面板前，要进行准确的防线定位，安装时，要进行垂直挂线，严格控制面板的倾斜度，底层面板在安装时，注意与地基预留槽的对接，安装完毕后，要对其与地基接触处进行浆体封实。面板每层安装都应当用垂线进行检查核对，发现倾斜误差要及时进行逐层调整，安装采用从两端向中间的方法，以保证面板间沉降缝的垂直度和宽度，最终确保面板的安装顺利。
　　4.筋带的铺设。筋带在下料时要富余设计两倍长度，两头在靠紧面板拉环处使用铁丝绑扎固定，并且尽量靠拢同一根筋带对折的两部分，筋带尾部一定位置安装工字钢，通过调节期间的螺栓，将筋带拉紧，以此防止筋带出现因松弛而卷曲等情况发生。筋带的铺设应当采用辐射性的铺设方法，中心聚集，尾部间相距20cm，对于挡墙出现转弯处，应当加多筋带的铺设，铺设筋带要确保筋带紧贴填层面。
　　5.填料。填料材料一般使用各种沙石、或者砂土、石粒等为主，在填料粒径质量等控制的前提下，也可以使用废弃渣进行代替部分砂土填料。填料的性能要求要严格进行把关检测，严格控制填料的最大粒径在10cm内，填料的级配是考察的一项重要指标。在进行填料填充时，要确保填料运输车与面板之间的距离，避免填料运输车在卸载填料时，滑动的填料挤压到面板，可派专人对填料运输车的卸料进行指挥。筋带安装检验合格后，先采用人工，在筋带表面铺设一层填料，而后在进行运输车铺设，以防止运输车对筋带的碾压而影响筋带的松紧。在进行填料的压实处理时，先从筋带的中部开始，逐渐向筋带的尾部，靠近面板时，要小心施工，以免影响到面板。压实时先全面静压，达到一定密实性后进行振动。
　　反滤层的安装也在这一步骤完成。反滤层的安装方法是：在将接近面板的填料夯实，使其达到设计要求后，微调该层的面板，使其倾斜，向内倾斜1cm，将反滤层定位好后填放第一层筋带与第二层筋带间的反滤层，而后在安装第二层筋带。每一层在压实后都应达到以下指标：填层表面与面板拉环位置在同一水平面，并有1%-3%的坡度，即就是路基中部相对高出5-10cm。路堤基底的反滤层的厚度一般控制在0.5m，并且安装在坡度2%-3%的填层上，即填层面路基中部高出15-20cm。
　　6. 墙顶的处理与帽石的制作及封顶。当面板安装完成并且填料填充完毕达到设计标高后，墙顶面采用C15混凝土制作帽石，并将面板顶部固定。帽石制作时按照帽石的不同设计伸缩层级进行分段浇筑，帽石强度养护至设计强度的70%时，进行封顶。封顶时，先拆卸帽石的模具，然后分层压实墙顶部的填料，使用C15混凝土进行封顶，厚度大致在0.2m左右。
　　四、 存在问题
　　1.影响拉筋材料的强度因素较多不稳定，例如拉筋材料的拉花、徐变及环境对其的影响等，如何将其量化并控制住是其应用过程的难点。
　　2.加筋土挡土墙的整体力学性能指标不确定。不同拉筋材料、不同填料的是使用都会影响到加筋土挡土墙的整体力学性能，具体组合以达到稳定要求需进一步研究。
　　3.在地震多发地区，或地震高烈度地区，加筋土挡土墙的强度指标达不到相应要求，其推广在这些地区受到极大限制。
　　五、 总结
　　与传统挡土墙相比，加筋土挡土墙的应用，不管是从节约成本、缩短工期等经济角度考虑，还是从施工工艺简便等角度出发，加筋土挡土墙都是一种性价比较高的施工方法，加之其对基地的要求不高，整体承载力小，其应用必将得到更大程度的推广和普及。
　　
　　
　　参考文献：
　　[1]陈彬.加筋土挡土墙在工程中的应用[J].建材技术与应用.2003（06）
　　[2]赵志芳，杜毓格.加筋土挡土墙在山区铁路工程中的应用[J].山西建筑.2005,31（18）
　　[3]浦毅.加筋土技术在铁路工程中的应用[J].矿业快报.2003,19（10）
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