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对用低透水性填料建加筋土挡墙的讨论 窦宝松 王正宏 (北京工业大学分部) 提要：修建加筋土挡墙，通常要求采用透水性土作回填料。但许多工程附近仅有低 透水性的粘性土料。若必须从外地购进透水粒料，却为工程费用所不允。事实上，如果采 取合适措施，用低透水性料将既安全又经济。目前排水加筋复合材料的问世即是一种有效 的解决途径。本文首先列举了以低透水性土作填料可能引起的一些问题，再介绍学者们对 上述复合料在排水与加筋效果方面的部分室内试验与现场观测的研究成果，最后就利用排 水加筋材时挡墙设计中的几个方面进行讨论。 1 低透水性加筋土挡墙的特点 将加筋材料按适当方式铺放于土体中修建加筋土陡坡或挡墙已是一项成功技术，并具 备了公认的实用设计和施工方法。回顾近代加筋土的发展历史，对于加筋材，从最早的金 属条带，逐渐演变为塑料加筋带、土工织物，乃至上世纪八十年代初发明的土工格栅。除 了无纺织物外，它们都缺少平面排水功能。与筋材相匹配，金属结构主体的回填料，从来 都强调用透水粒料，例如天然的砂砾料，有的甚至对粒料还规定了级配要求和对所含细粒 份额及塑性的限制。对回填料提出较严的要求，主要目的是为了尽量保证筋一土界面有良 好的相互作用：提高界面强度，保证土体不因长期浸水而弱化以及避免因渗流引起附加渗 流力等，核心的意图，是为了消减土体内的孔隙水压力，因为孔压会降低土的有效应力， 削减土强度，有损土体的稳定性。 但是，按理想条件采用透水粒料并不总能如愿。工程附近有时缺少透水填料，如果要 从外地输入，可能运距过远，或是费用太大，不能为工程所接受。反之，若通过合理措施， 继续充分利用当地材料，但又克服低透水料带来的不利影响，显然可节约工程投资。有的 文献报道，在加筋土挡墙建设中，土料费用可占总造价的60％；东南亚缺少粒料地区，改 用当地残积土取代，工程造价甚至可节省6～10倍! 低透水性土料并无严格定义。若考虑与砂砾料对比，其渗透系数K低二个数量级或以 上，则初步可估计为K10～cm／s。例如常见的淤泥、残积土及红土等应皆属此类。低透 水性土如不计及其性状和可能变化而蓦然采用，很容易导致工程事故，文献资料曾报道过 失败事例。经初步分析，低透水填料带来的负面效应可举例如下。 (1)填筑质量：粘性土填筑质量较难掌握，土过湿不易压实；过干也达不到要求密 度： (2)施工进程受降水影响； (3)墙后期沉降大：粘性土的压缩有明显的时间滞后效应，沉降延续较长时间方趋 稳定： (4)孔隙水压力影响墙体稳定： 施工期和继后加荷期在 a．当填筑含水率w高于填土的最优含水率wop，即wwop， 土中引起的孔隙压力U降低填土的强度而削弱土体稳定性。 b．如果填土WW。。，土体压不密，地面水及地下水入渗后，会引起浸水湿陷，既造 成土的附加沉挖方，也同样降低土强度。 c．粘性土填料易产生张裂缝，一旦雨水等浸入，填土内形成渗流，会助长土体失稳。 如果墙后系挖方，更易出现此情况。 (5)改变挡墙设计条件 填土饱和度过高时，土体中产生的孔隙水压力使墙背的土压力与水压力之和增大；使 挡墙中承担最大拉力的筋材位置改变；筋一土界面的摩阻力降低，致筋材所需的抗拔长度 加大；如果考虑墙面透水， 甚至填土内潜在破坏面的倾 角也有别于朗肯破裂角等。 以上分析归根结底，说 明低透水性填土表现种种不 良情况的根源乃在于填土中 衍生了明显的孔隙水压力。 为此，合理利用粘性土料的 有效途径，是尽量消除或消 2 3 ● 5 ‘ 减施工期和完建后填土中的 |J问(mla)‘封敛) “) 孔隙水压力。近几年，已经 图1是该产品力学强度的示意。它们的渗透 有一些为此目的的新材料问