前 言
根据河北省住房和城乡建设厅《2020 年度省工程建设标准和标准设计第三批制(修)订计划的通知》(冀建节科函〔2020〕173 号)的要求,标准编制组经广泛调查研究,认真总结实践经验,参考有关国家标准和省外先进标准,并在广泛征求意见的基础上,制定本标准。
本标准共分 8 章,主要技术内容包括:1. 总则;2. 术语和符号;3. 基本规定;4. 材料;5. 结构型式;6. 设计;7. 施工;8. 质量验收。
本标准由石家庄市政设计研究院有限责任公司负责具体技术内容的解释,由河北省绿色建筑推广与建设工程标准编制中心负责管理。
本标准执行过程中如有意见或建议,请寄送石家庄市政设计研究院有限责任公司(地址:石家庄市建设南大街 35 号,邮编:050011,电话:0311-86040552,邮箱:1926558192@qq.com),以供今后修订时参考。
本标准主编单位、参编单位、主要起草人和审查人员名单:
主 编 单 位 : 石家庄市政设计研究院有限责任公司
石家庄铁道大学
中铁六局集团有限公司
参 编 单 位 : 石家庄市城市建设投资控股集团有限公司
唐山曹妃甸永泰实业有限公司
石家庄滹沱新区投资开发有限公司
秦皇岛市市政工程建设服务中心
青岛旭域土工材料股份有限公司
山东路德新材料股份有限公司
马克菲尔(长沙)新型支档科技开发有限公司
主要起草人:牛永贤 关彤军 霍胜东 王 贺 孙 宁
赵彦辉 徐银宝 许兵华 崔治永 刘影震
孟海英 靳 丽 李 怀 梅鹏飞 焦盘亮
邢智磊 李会波 白金安 刘程程 马志中
王志杰 刘伟超 戴征杰 梁训美 许福丁
陈丽丽 陆诗德 钟 正
审 查 人 员 : 王长科 李彦伟 谢 超 周保良 王京芳
杨素伟 刘敬宏
条文说明:
制定说明
《城市道路土工格栅加筋土挡墙工程技术标准》DB13(J)/T8489-2022,经河北省住房和城乡建设厅于 2022 年 9 月 21 日以第107 号公告批准发布。
为便于有关人员在使用本标准时能正确理解和执行条文规定,编制组按章、节、条顺序编制了本标准的条文说明,对条文规定的目的、依据以及执行中需要注意的有关事项进行了说明。但是,本条文说明不具备与标准正文同等的法律效力,仅供使用者作为理解和把握条文规定的参考。
1 总 则
1.0.1 为了适应河北省城市道路建设和发展的需要,规范城市道路土工格栅加筋土挡墙工程建设,做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量、保护环境,制定本标准。
1.0.2 本标准适用于河北省新建、改扩建各级城市道路中土工格栅加筋土挡墙工程的设计、施工和质量验收。
1.0.3 城市道路土工格栅加筋土挡墙工程的设计、施工和质量验收除应符合本标准的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
条文说明:
1.0.1 本条阐明了本标准的编制目的和意义。
1.0.2 规定了本标准的适用范围为各级新建或改扩建城市道路中土工格栅加筋土挡墙的设计、施工和质量验收,其它加筋土挡墙工程亦可参照使用。
1.0.3 本条阐明了本标准在设计、施工中应用时与其他标准、规范的关系与衔接原则。
2 术语和符号
2.1 术 语
2.1.1 加筋土挡墙 reinforced soil retaining wall
由墙面系、加筋材料和填料共同组成的一种支挡结构。
2.1.2 土工合成材料 geosynthetics
工程建设中应用的以人工合成或天然聚合物为原料制成的工程材料的总称。
2.1.3 加筋材料 reinforcement
具有一定抗拉强度,埋置于土体内适当位置,通过其与土体之间的相互作用,提高土工结构强度和稳定性的土工合成材料。
2.1.4 土工格栅 geogrid
由抗拉材料形成的具有规则网孔的平面网状结构土工合成材料。
2.1.5 拉伸塑料土工格栅 stretched plastic geogrid
以高密度聚乙烯(HDPE)或聚丙烯(PP)为主要原料,经塑化挤出、冲孔、整体拉伸而成的平面网状结构土工格栅。
2.1.6 焊接钢塑土工格栅 welded steel-plastic geogrid
以高强度冷拉钢丝通过聚乙烯塑化挤出包裹成复合型高强度条带,按平面经纬成直角,再经超声波焊接或熔接而成的表面有粗糙压纹的平面网状结构土工格栅。
2.1.7 焊接纤塑土工格栅 welded fiber-plastic geogrid
经特殊处理的以玻璃纤维、玄武岩纤维、聚酯纤维与聚乙烯或聚丙烯为主要原料,通过挤出成为复合型高强度条带,按平面经纬成直角,再经超声波焊接而成的表面有粗糙压纹的平面网状结构土工格栅。
2.1.8 抗拉强度 tensile strength
加筋材料试样被拉伸直至断裂过程中,单位宽度承受的最大拉力,单位为千牛每米(kN/m)。
2.1.9 标称抗拉强度 nominal tensile strength
相应规格加筋材料要求应达到的最小抗拉强度值,单位为千牛每米(kN/m)。
2.1.10 伸长率 elongation
试样在拉伸断裂后,有效标线部分的长度增量与初始有效标线部分长度的比值,以百分比(%)表示。
2.1.11 标称伸长率 nominal elongation
试样拉伸拉力达到标称抗拉强度时的伸长率,以百分比(%)表示。
2.1.12 土工袋
以无纺土工布为主要材料,加工成一定尺寸的敞口袋体。
条文说明:
本节列出了本标准有关章节中所引用的 12 个关键术语,并给出了释义。除本标准使用外,这些术语还可作为其它土工合成材料相关标准引用的依据。同时,还分别给出了相应推荐的英文表达,仅供参考。
2.2 符 号
bb——墙顶以上填料边坡坡脚至墙面的水平距离;
B——加筋墙体计算时采用的荷载布置宽度;
Bi——均布土层荷载扩散至第 i 层筋材处的分布宽度;
bi——筋材宽度;
D——多级加筋土挡墙级间平台宽度;
Ey——加筋墙体后主动土压力的竖向分量;
Ex——加筋墙体后主动土压力的水平分量;
Ea——加筋墙体后主动土压力;
fsg——填料与加筋材料之间的似摩擦系数;
H——加筋土挡墙墙高;
hF——墙顶以上填料换算荷载土柱高度;
hc——车辆、人群荷载作用在加筋墙体上时换算土层厚度;
H1——上级墙高;
H2——下级墙高;
Ki——加筋墙体内深度 zi处侧向土压力系数;
K0——静止土压力系数;
Ka——主动土压力系数;
Kb——全墙抗拔稳定系数;
Kc——抗滑稳定系数;
Kd——抗倾覆稳定系数;
loi——第 i 层加筋材料在非锚固区的长度;
lci——第 i 层加筋材料处从墙面背面至靠近墙面的等代均布土层荷载扩散线的距离;
Lai——加筋材料在锚固区的有效锚固长度;
L0i——zi深度处非锚固区内的加筋材料长度;
Li——zi深度处加筋材料设计长度;
Lwi——zi深度处加筋材料外端包裹土工袋所需长度或加筋材料与墙面连接所需长度;
Lwi?——整体现浇混凝土板式墙面加筋土挡墙 zi深度处加筋材料回折反包段长度;
m——墙顶以上填料边坡坡率;
q——车辆荷载附加荷载强度;
qr——人群荷载强度;
sy——加筋材料竖向间距;
Ti0——zi深度处加筋材料承受的水平拉力设计值;
Ti——zi深度处加筋材料承受的水平拉力;
Tpi——自重作用下,zi深度处加筋材料有效长度所提供的抗拔力;
Tal——加筋材料抗拉强度设计值;
Tult——加筋材料抗拉强度;
W——加筋墙体重力;
zi——加筋墙体顶面至第 i 层加筋材料的垂直距离;
∑Tpi——各层加筋材料所产生的摩擦力总和;
∑Ti——各层加筋材料承担的水平拉力总和;
∑N——作用于基底上的垂直力组合设计值;
γ0——结构重要性系数;
γQ1——恒载或车辆荷载、人群荷载的主动土压力分项系数;
γ1——加筋墙体填料重度;
γR1——加筋材料抗拔力计算调节系数;
γf——加筋材料抗拉强度综合折减系数;
σzi——加筋墙体填料作用于深度 zi处墙面上的水平土压力;
σbi——加筋墙体上路堤填料作用于深度 zi处墙面上的水平土压力;
σai——车辆、人群荷载作用于深度 zi处墙面上的水平土压力;
σEi——作用于深度 zi处墙面上的水平土压力;
σi——在 zi深度处,作用于加筋材料上的竖直压应力;
σ——加筋土挡墙基底压应力;
φ——加筋墙体填料的内摩擦角。
条文说明:
本节列出了本标准关键性参数所采用的符号,并从方便本标准使用的角度赋予了各符号相应涵义。
3 基本规定
3.0.1 城市道路土工格栅加筋土挡墙工程建设应以城市交通规划为指导,以道路总体设计为依据。
3.0.2 加筋土挡墙设计与施工应在保证结构安全可靠的前提下,积极采用新材料、新技术、新工艺、新设备。
3.0.3 加筋土挡墙类型应根据沿线地形地貌、地质和水文气象条件、道路等级、路基结构型式、地基承载能力等,经过技术经济比较后,综合确定。
3.0.4 加筋土挡墙应与周边环境相协调,并应与相邻建(构)筑物平顺衔接。
3.0.5 加筋土挡墙设计应满足强度、稳定性、变形和耐久性的要求,便于施工养护。
3.0.6 城市道路土工格栅加筋土挡墙的竣工验收应符合《城镇道路工程施工与质量验收规范》CJJ 1的规定。
条文说明:
3.0.1 城市道路土工格栅加筋土挡墙作为城市道路的组成部分,应遵循城市总体交通规划和道路总体设计。
3.0.2 目前我国土工格栅加筋土挡墙工程的相关技术发展较快,如加筋材料研发、工程应用、检测设备研制等,在铁路、水利、机场等其它建设领域也相继应用了大量先进产品和技术。城市道路土工格栅加筋土挡墙设计、施工和质量检验中,可根据工程需要采用技术相对稳定的新材料、新技术、新工艺和新设备,以推动河北省城市道路建设的发展。
3.0.3 加筋土挡墙有多种类型,在城市道路工程建设中应用时,其类型选择应结合工程实际条件综合确定,使设计切合实际、结构安全可靠、经济合理,尽可能发挥加筋土挡墙应有的效果。
3.0.4 环境保护是我国基本国策之一,而且城市道路穿越人口和建筑密集区域,加筋土挡墙作为城市道路的组成部分,在设计和施工中应采取各种措施,营造与周边环境和谐的氛围,减少对城市生态环境的影响。
4 材 料
4.1 加筋材料
4.1.1 城市道路土工格栅加筋土挡墙加筋材料类型根据工程需要可采用拉伸塑料土工格栅(HDPE)、焊接钢塑土工格栅和焊接纤塑土工格栅等。不应使用聚丙烯(PP)材料作为加筋材料。
4.1.2 应根据工程设计与施工需要,按《公路工程土工合成材料试验规程》JTG E50 的规定对土工格栅的内孔尺寸、抗拉强度、2%和5%伸长率时的拉伸强度、标称伸长率等指标进行测试,有特殊要求时可增加其它试验项目。
4.1.3 拉伸塑料土工格栅(HDPE)的主要技术指标应符合表 4.1.3的规定。
4.1.4 焊接钢塑土工格栅的主要技术指标应符合表 4.1.4 的规定。
4.1.5 焊接纤塑土工格栅的主要技术指标应符合表 4.1.5 的规定。
条文说明:
4.1.1 加筋土挡墙中土工格栅处于长期受拉状态,不可避免要发生蠕变变形,材料的抗拉强度相应降低,不同材质的土工格栅抗拉强度降低的程度差异很大,根据有关试验研究,在长期拉伸荷载作用下,聚丙烯(PP)材质的土工格栅蠕变后抗拉强度降低幅度较大,因此不应使用聚丙烯(PP)材质的加筋材料。
4.1.2 加筋土挡墙中土工格栅应用的环境条件较为复杂,土工格栅的性能与其所处环境温度、荷载、填料等紧密相关,任何试验测试条件都很难完全符合工程实际,因此应尽可能结合工程实际条件及工程设计与施工需要对土工格栅进行物理力学性能测试。
4.1.3~4.1.5 规定了加筋材料的各项关键物理力学指标,其中炭黑含量是土工格栅抗老化性能的控制指标,要求其不小于 2%。如采用其它措施提升土工格栅的抗老化性能,在使用前应检查材料的抗老化性能试验报告,以保证材料的抗老化性能满足要求。
4.2 填 料
4.2.1 加筋土挡墙填料的选择应符合下列规定:
1 优先选用中粗砂、砾石或碎石土等水稳定性良好的材料;
2 可选用中低液限黏性土;
3 不应选用淤泥、腐殖土及中—强膨胀土等;
4 与加筋材料接触部分的填料不应含有尖锐棱角的块体,填料的最大粒径不应大于 10 cm。
4.2.2 填料设计参数应通过试验并结合工程现场情况确定,试验应按《公路土工试验规程》JTG E40 的要求进行。
4.2.3 加筋土挡墙填料还应符合《城市道路路基设计规范》CJJ 194的规定。
条文说明:
4.2.1 在土工格栅加筋土挡墙中,填料与土工格栅相互摩擦、嵌挤,施工中大型机械压实时可能造成一定施工损伤,使抗拉强度有所降低,已有研究表明,粒径大于15cm 的岩石颗粒对土工格栅造成的施工损伤,其抗拉强度折减系数为 1.1~1.2,因此规定填料最大粒径不应大于10cm。
4.3 其他材料
4.3.1 墙面后的排水层及土工袋充填物宜采用透水性的砂砾、碎石,含泥量应小于 5%。
4.3.2 反滤宜采用无纺土工布,其物理力学性能、挡土性能、透水性能、防淤堵性能等技术要求应符合《公路土工合成材料应用技术规范》(JTG/T D32)的规定。
4.3.3 土工袋应具有良好的抗老化、抗酸碱性能,可采用生态袋。
4.3.4 石笼网箱宜采用工程用机编钢丝网制成,网面钢丝直径不应小于2.7mm,网面拉伸强度不应小于 40 kN/m,翻边强度不应小于35kN/m,且应符合《工程用机编钢丝网及组合体》YB/T 4190 的规定。
4.3.5 石笼网箱内填充物宜采用质地坚硬、不易崩解和水解的片石或块石,石料饱和单轴抗压强度不应低于 30 MPa,石料粒径宜为100mm~300mm,小于100mm 粒径的颗粒不应超过15%,且不应用于石笼网箱的外露面,空隙率不应超过 30%。
5 结构型式
5.0.1 加筋土挡墙结构应包括:墙面系、加筋材料和填料(图 5.0.1)。
5.0.2 加筋土挡墙结构型式可采用预制混凝土模块式墙面加筋土挡墙、整体现浇混凝土板式墙面加筋土挡墙、石笼网箱式墙面加筋土挡墙等。
5.0.3 预制混凝土模块式墙面加筋土挡墙结构应包括:帽石、预制混凝土模块式墙面、墙面条形基础、碎石反滤层、加筋材料、填料、泄水孔等(图 5.0.3)。
5.0.4 整体现浇混凝土板式墙面加筋土挡墙结构应包括:帽石、整体现浇混凝土板式墙面、墙面条形基础、预埋锚固连接钢筋、袋装砂砾石、加筋材料、填料、泄水孔等(图 5.0.4)。
5.0.5 石笼网箱式墙面加筋土挡墙结构应包括:石笼网箱式墙面、土工布反滤层、加筋材料、填料等(图 5.0.5)。
条文说明:
5.0.1 加筋土挡墙中,墙面系包括墙面及其下条形基础,加筋材料和填料共同构成加筋墙体。
5.0.2 本标准结合城市道路实际情况,采用了目前在道路、铁路工程中常用的三种加筋土挡墙结构型式。
5.0.3~5.0.5 给出了本标准所采用的三种型式加筋土挡墙的结构组成,其较大的不同之处在于墙面型式及墙面与加筋材料之间的连接。
预制混凝土模块式墙面加筋土挡墙墙面由混凝土模块组成,墙面与加筋材料之间可采用预埋件、专用连接件或插销等进行连接,具体连接方式参见本标准第 7.3.2 条。
整体现浇混凝土板式墙面加筋土挡墙墙面为整体现浇混凝土板,混凝土板的浇筑在包裹式加筋墙体填筑完成且变形基本稳定后进行,墙面与包裹式加筋墙体之间采用加筋墙体填筑时预埋的锚固连接钢筋外挂钢筋网并整体浇筑进行连接。
石笼网箱式墙面加筋土挡墙墙面由石笼网箱组成,石笼网箱底钢丝网面向后延伸至加筋墙体内,长度不宜小于 2.0 m,加筋材料可直接压置于石笼网箱底面,以此形成墙面与加筋墙体之间的连接。
6 设 计
6.1 一般规定
6.1.1 加筋土挡墙工程建设应进行周围环境调查、岩土工程勘察、地形勘测等工作,提供的资料应准确可靠,满足设计要求。
6.1.2 加筋土挡墙应采用以极限状态设计的分项系数法为主的设计方法。
6.1.3 加筋土挡墙设计使用年限应符合《城市道路工程设计规范》CJJ 37 的规定。
6.1.4 对高度超过 12 m 或修建在陡坡、软土地基等特殊路段且高度超过 6 m 的加筋土挡墙宜设置永久性观测点对施工期间的稳定与变形进行监测,观测点位置和装置宜兼顾运营期观测需要。
6.1.5 加筋土挡墙设计压实度应符合《城市道路路基设计规范》CJJ 194 的规定。
6.1.6 加筋土挡墙工程应按国家规定工程所在地区的抗震标准进行设防,抗震强度和稳定性验算应符合《公路工程抗震规范》JTG B02的规定。
6.1.7 各类市政管线如穿越加筋墙体范围,应采取相应措施。
条文说明:
6.1.2 加筋土挡墙结构超过某一特定状态,致使其不能正常使用或不能在正常维护下正常使用,该特定状态称为功能的极限状态。极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。
承载能力极限状态可理解为与安全性有关的最大承载状态,加筋土挡墙组成构件若发生塑性变形而使其几何形状发生显著改变时,虽未达到完全破坏,但已严重影响安全,也应属于达到了承载能力极限状态。加筋土挡墙的正常使用极限状态是与适用性和耐久性有关的极限状态,可理解为加筋土挡墙及其组成构件在使用功能上允许达到某个限值的极限状态,仅涉及加筋土挡墙的工作条件和性能,往往需要采用一定的约束条件。
本标准根据加筋土挡墙的荷载效应组合特点,列出了按承载能力极限状态设计时的设计表达式。
6.2 荷 载
6.2.1 作用于城市道路土工格栅加筋土挡墙上的荷载计算应符合《城市道路路基设计规范》CJJ 194 的规定。
6.2.2 加筋土挡墙按承载能力极限状态设计时,除另有规定外,常用荷载分项系数应按《城市道路路基设计规范》CJJ 194 的规定采用。
6.3 设计与计算
6.3.1 加筋土挡墙的设计应进行内部稳定检算和外部稳定检算。内部稳定检算应包括加筋材料的抗拉强度和抗拔稳定检算;外部稳定检算应包括抗滑动稳定、抗倾覆稳定、地基承载力检算等。建于软土地基上的加筋土挡墙应作地基沉降计算。
6.3.2 内部稳定检算时,应将路堤式加筋土挡墙墙顶以上填料换算成等代均布填料荷载(图 6.3.2),荷载土柱高 hF应按式(6.3.2)计算;路肩式加筋土挡墙墙顶以上填料厚度应计入墙高内。进行外部稳定检算时,加筋土挡墙墙顶以上填料荷载应按填料几何尺寸计算。
6.3.3 加筋墙体非锚固区与锚固区的分界面可采用简化破裂面。当采用焊接钢塑土工格栅作为加筋材料时,简化破裂面宜按图 6.3.3(a)所示形状确定;当采用拉伸塑料土工格栅(HDPE)或焊接纤塑土工格栅作为加筋材料时,简化破裂面宜按图 6.3.3(b)所示形状确定。
6.3.4 内部稳定检算应符合下列规定。
1 墙面背部侧向土压力系数应按下式计算。
当 zi≤6 m 时
当 zi>6 m 时
式中:Ki—— 加筋墙体内深度 zi处侧向土压力系数;
K0—— 静止土压力系数;
Ka—— 主动土压力系数;
zi—— 加筋墙体顶面至第 i 层加筋材料的垂直距离(m);
φ—— 加筋墙体填料内摩擦角(°)。
2 加筋墙体填料作用于深度 zi 处墙面上的水平土压力应按下式计算。
式中:σzi——加筋墙体填料作用于深度 zi处墙面上的水平土压力;
γ1——加筋墙体填料的重度,当为浸水挡墙时,应按最不利水位上下的不同分别计入(kN/m3)。
3 加筋墙体上路堤填料作用于深度 zi 处墙面上的水平土压力应按下式计算。
式中:σbi——加筋墙体上路堤填料作用于深度 zi 处墙面上的水平土压力;
4 车辆、人群荷载作用于深度 zi处墙面上的水平土压力σai应按下列规定计算。
1)车辆、人群荷载换算为等代均布土层厚度应按下式计算。
式中:hc——车辆、人群附加荷载作用在加筋墙体上时换算土层厚度(m);
q——车辆附加荷载强度(kPa),墙高小于2m 时,应取20kPa;墙高大于 10 m 时,应取10kPa;
墙高在2m~10m 之内时,应采用直线内插法计算确定;
qr——人群附加荷载强度(kPa),应根据实际情况确定,可取3kPa。
2) σai的计算
车辆、人群附加荷载换算成等代均布土层后,可按 1:0.5的扩散坡率向下扩散传递荷载(图 6.3.4-1)。当 loi>lci 时,应按式(6.3.4-8)计算σai;当 loi≤lci时,则不应考虑σai。
式中:σai——车辆、人群附加荷载作用于深度 zi处墙面上的水平土压力;
loi——第 i 层加筋材料在非锚固区的长度(m);
lci——第 i 层加筋材料处从墙面背面至靠近墙面的等代均布土层荷载扩散线的距离(m);
B——加筋墙体计算时采用的荷载布置宽度(m),取路基全宽;
Bi——等代均布土层荷载扩散至第 i 层筋材处的分布宽度(m)。
5 作用于深度 zi处墙面上的水平土压力应按下式计算。
式中:σEi——作用于深度 zi处墙面上的水平土压力;
6 单层筋材的抗拔稳定应按下式检算。
式中:γ0——结构重要性系数,应按现行行业标准《城市道路路基设计规范》CJJ 194 的规定采用;
Ti0——zi深度处加筋材料承受的水平拉力设计值(kN);
Ti——zi深度处加筋材料承受的水平拉力(kN);
γQ1——恒载或车辆荷载、人群荷载的主动土压力分项系数,应按《城市道路路基设计规范》CJJ 194 的规定采用;
Tpi——永久荷载重力作用下,zi深度处加筋材料有效锚固长度提供的抗拔力(kN);
σi——zi深度处,作用于加筋材料上的竖直压应力(kPa);
γR1——加筋材料抗拔力计算调节系数,应按表 6.3.4-1 的规定采用;
sy——加筋材料竖向间距(m);
fsg——填料与加筋材料之间的似摩擦系数,应按《公路工程土工合成材料试验规程》JTG E50 的规定通过拉拔摩擦特性试验确定,无可靠试验资料时,可按表 6.3.4-2 的规定采用,墙高大于 12 m 的高挡墙似摩擦系数取低值;
bi——加筋材料宽度(m),土工格栅满铺时应取 bi=1.0 m;
Lai——加筋材料在锚固区的有效锚固长度(m)。
全墙抗拔稳定检算时,分项系数应取 1.0,并应符合下式的规定。
式中,Kb——全墙抗拔稳定系数;
∑Tpi——各层加筋材料提供的抗拔力总和(kN);
∑Ti——各层加筋材料承担的水平拉力总和(kN)。
7 加筋材料的抗拉强度检算应符合下式的规定。
式中,Tal——加筋材料抗拉强度设计值(kN/m);
Tult——加筋材料抗拉强度(kN/m),按《公路工程土工合成材料试验规程》(JTG E50)通过拉伸试验确定。
γf——加筋材料抗拉强度综合折减系数,γf=γf1·γf2·γf3,γf1为加筋材料蠕变折减系数,γf2为加筋材料老化折减系数,
γf3为加筋材料施工损伤折减系数。γf1、γf2和γf3宜通过试验确定。当缺乏试验条件时,γf 可根据当地工程经验采用 2.5~5.0,当施工条件差、加筋材料蠕变大时,应取大值。
6.3.5 加筋土挡墙加筋材料设计长度应按式(6.3.5-1)计算,并应符合本标准第 6.4.4 条的规定。
式中:Li——zi深度处加筋材料设计长度(m);
L0i——zi深度处非锚固区内的加筋材料长度(m);
Lwi——zi 深度处加筋材料外端包裹土工袋所需长度或加筋材料与墙面连接所需长度(m);
Lwi?——整体现浇混凝土板式墙面加筋土挡墙 zi 深度处加筋材料回折反包段长度(m),为水平投影长(图 7.3.7),不宜小于 2.5m。
6.3.6 加筋土挡墙外部稳定检算时,可按《城市道路路基设计规范》CJJ 194 的规定进行检算。
6.3.7 地基下可能存在深层滑动时,可按《城市道路路基设计规范》CJJ 194 的规定,对加筋土挡墙与地基整体滑动稳定进行检算,稳定系数应大于 1.25。
6.3.8 建于软土地基上的加筋土挡墙,可按《城市道路路基设计规范》CJJ 194 的有关规定,对地基沉降进行检算。
6.3.9 多级加筋土挡墙设计时,应根据级间平台宽度及墙面基础位置(图 6.3.9),按下列要求并按本标准第 6.3.1 条至第 6.3.8 条的规定进行设计。
1 当上级墙面基础位于下级墙主动区,即 D<(H1+H2)/20 时,应按单级加筋土挡墙进行设计。
2 当上级墙面基础位于下级墙过渡区,即(H1+H2)/20≤D≤H2tan(90°-φ)时,应逐级进行设计。最上级墙体按单级加筋土挡墙进行设计,下级墙应将上级墙作为外加荷载进行设计。
3 当上级墙面基础位于下级墙稳定区,即 D>H2tan(90°-φ)时,各级墙体均应按单级加筋土挡墙进行设计。
条文说明:
6.3.3 参考美国联邦公路局(FHWA)《Design and Construction ofMechanically Stabilized Earth Walls and Reinforced Soil Slopes》和美国国家公路与运输协会(AASHTO)《AASHTO LRFD Bridge DesignSpecifications》的规定,在设计荷载下,当加筋土挡墙内加筋材料应变超过 1%时,宜采用朗肯破裂面作为简化破裂面,即破裂面与水平面的夹角为 45°+φ/2;当加筋土挡墙内加筋材料应变不超过1%时,宜采用0.3H折线形破裂面作为简化破裂面。
6.3.4 考虑到加筋材料的长期性能受材料性能、周围环境(如水土中的生化物质)、施工条件等方面的影响,因此在确定加筋材料抗拉强度设计值 Tal时,需结合不同设计工况,考虑加筋材料蠕变、老化、施工损伤等折减系数。各影响因素与原材料、制作工艺、周围环境条件、施工技术水平等有关,影响大小难以准确确定,有条件时可开展相关试验研究。本标准依据《土工合成材料应用技术规范》GB/T50290 的规定,结合既有工程经验,给出了当缺乏试验资料时加筋材料抗拉强度综合折减系数的取值范围。
6.3.9 对于多级加筋土挡墙,由于级间平台宽度不同时上下级墙体相互作用程度不同,同时参考美国联邦公路局(FHWA)《Design andConstruction of Mechanically Stabilized Earth Walls and ReinforcedSoil Slopes》的规定,因此在多级加筋土挡墙设计时,应根据级间平台宽度及墙面基础位置分别进行考虑。
6.4 构造要求
6.4.1 加筋挡土墙墙面坡率宜陡于 1:0.5,单级墙高不宜大于 12m。
当高度超过 12m 时宜采用多级设计,每级墙高不宜大于 10m,总高度不宜大于 20m,上下级墙体之间应设置宽度不小于 2.0m 的平台。
当总高度超过 20m 时应进行专题论证。
6.4.2 墙面平面线形可采用直线、折线和曲线,相邻墙面间的内夹角不宜小于 70°。
6.4.3 加筋材料竖向间距宜为 30cm~60cm。
6.4.4 加筋材料长度除应满足结构稳定要求外,还应符合下列规定:
1 墙高大于 3.0m 时,加筋材料长度不应小于 0.8 倍墙高,且不小于 5 m。当采用不等长加筋材料时,同长度加筋材料的墙段高度不应小于 3.0m。相邻不等长加筋材料的长度差不宜小于 1.0m;
2 墙高小于 3.0m 时,加筋材料长度不应小于 3.0m,且应采用等长加筋材料。
6.4.5 加筋材料之间可采用连接棒等形式的连接件进行连接(图6.4.5),连接件的材质和耐久性能不应低于所连接加筋材料的性能,连接强度不应小于加筋材料抗拉强度的 90%。
图 6.4.5 加筋材料之间采用连接棒连接的示意图
1—连接棒;2—加筋材料
6.4.6 道路两侧均采用加筋土挡墙,并且道路宽度较小,导致两侧加筋材料重叠时,加筋材料应上下错开布置,避免重叠。
6.4.7 墙面条形基础宜采用混凝土或片石混凝土条形基础,并应符合下列要求:
1 应按本标准第 6.3.6 条的规定进行条形基础地基承载力检算;
2 基础宽度不宜小于 0.8m,厚度不宜小于 0.4m;
3 基础混凝土强度等级不宜低于 C20;
4 基础埋置深度应符合《城市道路路基设计规范》CJJ 194 的规定;
5 位于斜坡上的基础,其形式和埋置条件应符合《城市道路路基设计规范》CJJ 194 的规定。
6.4.8 加筋土挡墙面顶面宜设置混凝土或钢筋混凝土帽石。
6.4.9 预制混凝土模块式墙面加筋土挡墙模块可采用素混凝土或钢筋混凝土预制,混凝土强度等级不宜低于 C20,高度不宜小于 150mm,厚度不宜小于 200mm。
6.4.10 整体现浇混凝土板式墙面加筋土挡墙墙面混凝土强度等级不宜低于 C20;厚度不宜小于 200mm;预埋锚固连接钢筋直径不宜小于 20mm,预埋长度不宜小于 3.0m,垂直与水平方向的间距均不宜大于 2.5m;混凝土墙面钢筋直径不宜小于 10mm,钢筋网间距不宜大于 200mm。
6.4.11 石笼网箱式墙面加筋土挡墙石笼网箱底钢丝网面应向后延伸,长度不宜小于 2.0 m,加筋材料可直接压置于石笼网箱底面。
6.4.12 加筋土挡墙墙面沿墙长每隔 15m~25m 或与其它建筑物相接处,应设置伸缩缝或沉降缝。
条文说明:
6.4.1 根据既有工程经验,高度大于 12 m 的加筋土挡墙要严格控制填料质量,一般选择粗粒土等作为填料;墙高超过 20 m 时,考虑到结构的安全稳定,需要提供试验资料或参考挡墙所在地地质条件相近的已建挡墙资料及设计方法,采用可靠的计算参数进行专题论证设计。
6.4.3 对于高度较小的加筋土挡墙,通常只选用同一强度的加筋材料沿墙高等竖向间距布置,而对于高度较大的加筋土挡墙,可根据实际情况采用多种强度的加筋材料,也可沿墙高非等竖向间距布置。
加筋材料的竖向间距不是越小越好,如果间距过小,一是不比适度加筋的效果增强多少,二是造成经济上的不合理和施工难度的增加,因此必须确定合理的加筋材料竖向间距。
6.5 防渗与排水要求
6.5.1 加筋土挡墙排水设计应根据道路排水总体设计的要求,结合沿线水文、气象、地形、地质等自然条件,设置必要的地表排水和地下排水设施,并应满足城市防洪要求。
6.5.2 加筋土挡墙墙面应设置泄水孔,孔径不应小于 100 mm,沿墙面自下而上按 2 m~3 m 间距梅花型布置,其排水坡度不应小于 4%。
6.5.3 加筋土挡墙墙面后应设置厚度不小于 0.5 m 的碎石排水层,当加筋墙体填料为细粒土时,排水层与填料之间应设土工布反滤层且应符合本标准第 4.3.2 条的规定。碎石排水层顶部和最低一排泄水孔的进水口下部应设置隔水层。
6.5.4 石笼网箱式墙面加筋土挡墙石笼网箱和加筋墙体填料之间应设置土工织物反滤层,并应符合本标准第 4.3.2 条的规定。
6.5.5 墙前应设4%的横向排水坡,在无法横向排水地段应设纵向排水沟,基础底面应设置于外侧排水沟底以下。
6.5.6 多级加筋土挡墙级间平台顶部应采用厚度不小于 0.15m 的C15 混凝土板防护并设不小于 2%的横向排水坡。上级墙面基础下应设置宽度不小于 1.0m,厚度不小于 0.5m 的垫层(图 6.5.6)。
6.5.7 加筋土挡墙顶面应设防渗层。
6.5.8 加筋土挡墙防渗与排水设计除应满足上述规定外,尚应符合现行行业标准《城市道路路基设计规范》CJJ 194 的规定。
条文说明:
6.5.1 如果水进入加筋墙体无法排出时,对加筋土挡墙会造成侧压力的增加,填料与加筋材料之间摩擦作用的降低等不利影响,威胁挡墙的安全稳定。因此进行加筋土挡墙排水设计的目的是使水分不受阻碍地流过加筋墙体或在水分进入加筋墙体前将其拦截并排出,从而不影响结构的安全稳定。
6.5.7 加筋土挡墙顶面设置防渗层的目的是防止雨水从墙体顶面渗入加筋墙体内。
7 施 工
7.1 一般规定
7.1.1 施工过程中应控制加筋土挡墙墙面坡率和平整度。
7.1.2 加筋材料在运输、工地存储、施工中的管理应符合下列规定:
1 加筋材料运输时应避免与尖锐物品混装,避免雨淋、水泡和曝晒不应抛摔,避免剧烈冲击。
2 加筋材料进场后应分批次、分类别整齐堆放在料棚(库)内,标识清晰,并应注意避光、通风、干燥、防潮、防冻、远离热源和火源,储存时间超过 12 个月时,使用前应重新进行检测。
3 施工中,应合理选择施工机具,减少施工对加筋材料的损伤,铺设后应及时回填、覆盖。
7.2 施工准备
7.2.1 加筋土挡墙施工前应根据设计和相关规范要求完成管线迁改、场地平整、地基处理、排水设施布设等工作。
7.2.2 应进行图纸会审、设计交底、现场核查和测量等工作。
7.2.3 应收集施工现场地形、地质、水文、环境等资料。
7.2.4 应根据调查资料、设计和工期要求等,做好实施性施工组织设计。
7.2.5 墙底范围内的地面应按设计要求进行清表、开挖、平整和压实。
7.2.6 应根据设计要求选择代表性路段进行施工工艺试验。
7.2.7 应对施工人员进行岗位安全培训和技术交底,并在施工现场设置醒目的安全、警示标志和安全防护设施。
7.2.8 加筋材料进场前应进行检查,检查合格的产品方能进场,检查内容应包括:出厂检验报告、产品合格证等,并应符合下列规定。
1 出厂检验报告应包括:外观、尺寸、标称抗拉强度、2%和5%伸长率时的拉伸强度、标称伸长率等。
2 每卷产品均应附有产品合格证,并盖有质检员章。合格证上应标明:产品名称、规格、尺寸,产品执行标准,生产日期、批号,生产企业名称、地址及商标等。
7.2.9 加筋材料进场后应进行抽样检验,以同一批原料、相同工艺、连续生产的同一规格的产品为一批,每批数量不超过 10 万平方米,每批产品中,每 2.5 万平方米抽样至少一次,检验合格后方可使用。
检验项目应包括:外观、尺寸、抗拉强度、2%和 5%伸长率时的拉伸强度、标称伸长率等。检验方法应符合《公路工程土工合成材料试验规程》JTG E50 的规定。
7.3 施工工艺
7.3.1 预制混凝土模块式墙面加筋土挡墙施工流程应符合图 7.3.1的规定。
7.3.2 预制混凝土模块式墙面加筋土挡墙墙面模块安装应符合下列规定:
1 模块应分层安装、找平,相邻上下层模块应错缝布置;
2 墙面坡度应符合设计要求,为防止填料压实时墙面外倾,在安装模块时宜内倾 1%作为预留度;
3 安装的模块应逐层调整误差;
4 应待本层填料压实完成后再安装上一层模块;
5 墙面与加筋材料之间可采用预埋件、专用连接件或插销等进行连接,连接方式应符合表 7.3.2 的规定。
7.3.3 整体现浇混凝土板式墙面加筋土挡墙施工流程应符合图 7.3.3的规定。
7.3.4 整体现浇混凝土板式墙面加筋土挡墙墙面的施工应符合下列规定:
1 土工袋码砌时,应使长边沿线路纵向且上下层错缝,并人工整平、夯实;
2 现浇混凝土墙面应在加筋墙体施工完成并待变形基本稳定后浇筑;
3 加筋墙体中预埋的锚固钢筋前端弯钩应与现浇混凝土墙面的钢筋网牢固连接;
4 浇筑墙面之前,应采取临时遮盖措施防止紫外线长时间照射外露的土工格栅;
5 浇筑墙面时,宜采取措施防止混凝土浆液渗入到土工袋中。
7.3.5 石笼网箱式墙面加筋土挡墙施工流程应符合图 7.3.5 的规定。
7.3.6 石笼网箱式墙面加筋土挡墙墙面安装应符合下列规定:
1 石笼网箱网面之间、相邻石笼网箱之间应采用绑扎钢丝或 C形钉连接牢固且应符合《工程用机编钢丝网及组合体》YB/T 4190的规定;
2 摆放组装石笼网箱时应采取临时固定措施,防止变形;
3 石笼网箱内石料应分层装填,分层厚度宜为 250mm~350mm,装填过程中应增设加固钢丝限制前后网面变形,顶部应适当超填预留沉降变形量;
4 墙面背面土工布反滤层应与墙体同步施工。
7.3.7 加筋材料铺设与连接应符合下列规定:
1 铺设加筋材料时,强度高的方向应垂直于道路轴线方向;
2 加筋材料应根据设计长度裁剪,避免在主受力方向连接,必须连接时,连接强度应符合本标准第 6.4.5 条的规定;
3 铺设加筋材料的填料表面不应有尖锐凸出物;
4 加筋材料的铺设应平整、无褶皱,宜人工拉紧并沿长度方向采用 U 形钉等将加筋材料固定于填料表面,间隔不宜大于 2.0 m;
5 预留加筋材料回折反包段长度应符合设计要求及本标准第6.3.5 条的规定,回折反包段加筋材料应采用连接棒等形式与上层加筋材料或自身加筋材料连接固定(图 7.3.7),采用连接棒连接时应符合本标准第 6.4.5 条的规定。
7.3.8 加筋土挡墙填料摊铺压实应符合下列规定:
1 填料应分层摊铺、分层碾压,分层压实厚度应结合加筋材料竖向布置间距,根据试验确定;
2 加筋土挡墙任何部位都不应采用羊足碾、冲击碾压、强夯等方式进行压实;
3 应避免施工机械直接在张紧定位的加筋材料上行进;
4 填料的碾压应沿线路纵向行进,从加筋材料中部逐步靠近尾部(自由端),再从加筋材料中部逐步靠近墙面;
5 大型压实机械与加筋土挡墙墙面的距离不应小于 2.0m,在此范围内应采用轻型压实机械分层压实,分层压实厚度不宜大于15cm。
条文说明:
7.3.6 摆放组装石笼网箱时,前后钢丝网面之间宜设置水平加固钢丝,以限制装填时网面变形,保证墙面平整。
装填石笼网箱时填料应有一定量的超填,为填料预留沉降变形的空间,超填的高度与石笼网箱高度、填料类型和级配等因素有关,宜进行现场装填试验确定超填高度,也可根据既有工程经验超填2cm~3cm,以满足后期沉降变形要求。
8 质量验收
8.1 主控项目
8.1.1 地基承载力应符合设计要求。
检查数量:全数检查。
检验方法:检查试验报告。
8.1.2 墙面和基础混凝土强度应符合设计要求。
检查数量:每班或每 100 m3取 1 组(3 块),少于规定按 1 组计。
检验方法:查强度试验报告。
8.1.3 加筋材料的各项指标应符合设计要求。
检查数量:每品种、每检验批。
检验方法:查检验报告。
8.1.4 加筋材料数量、安装位置应符合设计要求,且应铺设平整,连接牢固。
检查数量:全部。
检验方法:观察,查试验报告。
8.1.5 填料的各项指标应符合设计要求。
检查数量:全部。
检验方法:观察,查填料性能鉴定报告。
8.1.6 填料压实度应符合设计要求。
检查数量:每压实层、每 500 m2取 1 点,不足 500 m2取 1 点。
检验方法:环刀法、灌水法或灌砂法。
条文说明:
城市道路土工格栅加筋土挡墙质量检验与验收的相关规定,参考了《城镇道路工程施工与质量验收规范》CJJ 1、《公路工程质量检验评定标准第一册土建工程》JTG F801 等相关标准、规范的规定,同时结合了城市道路土工格栅加筋土挡墙工程的特点。
8.2 一般项目
8.2.1 加筋土挡墙基底应无明显凹凸不平或积水现象。基底工程实测项目应符合表 8.2.1 的规定。
8.2.2 加筋墙体填料应分层填筑压实,每层表面平整,路拱合适。每层表面不平整的累计长度不应超过总长度的10%。
8.2.3 加筋土挡墙墙面后排水反滤层材料、厚度应符合设计要求。
检查数量:长度不大于 50 m 时测 5 处,每增加 10 m 增加 1 处。
检验方法:尺量。
8.2.4 加筋材料质量和规格应满足设计要求,且铺设应平整、无褶皱,外观无破损,无污染。加筋材料实测项目应符合表 8.2.4 的规定。
8.2.5 加筋土挡墙墙面应符合下列要求:
1 外观应平整光洁,无裂缝、孔洞、露筋、蜂窝等缺陷,板缝均匀,线形顺畅,沉降缝上下贯通顺直;
2 石笼网面不应有断丝、破损、锈蚀;
3 石笼网箱式墙面加筋土挡墙外露面石块应砌筑平整;
4 无漏土、外凸等严重缺陷;
5 泄水孔通畅。
8.2.6 预制混凝土模块式墙面加筋土挡墙预制模块实测项目应符合表8.2.6的规定。
8.2.7 预制混凝土模块式墙面加筋土挡墙墙面安装实测项目应符合表8.2.7的规定。
8.2.8 整体现浇混凝土板式墙面加筋土挡墙现浇混凝土墙面实测项目应符合表8.2.8的规定。
8.2.9 石笼网箱式墙面加筋土挡墙石笼网箱墙面实测项目应符合表8.2.9-1至表8.2.9-3的规定。
8.2.10 加筋土挡墙排水边沟应沟底平整、不渗漏、线条顺直、曲线圆滑、排水畅通。排水边沟实测项目应符合表 8.2.10 的规定。
8.2.11 加筋土挡墙总体应墙面顺直、线形顺适、排水及附属工程齐全。加筋土挡墙总体实测项目应符合表 8.2.11 的规定。
本标准用词说明
1 为便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
1)表示很严格,非这样做不可的:
正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;
2)表示严格,在正常情况下均应这样做的:
正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;
3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:
正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;
4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。
2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为“应符合……的规定”或“应按……执行”。
引用标准名录
1 《城镇道路工程施工与质量验收规范》CJJ 1
2 《城市道路工程设计规范》CJJ 37
3 《城市道路路基设计规范》CJJ 194
4 《公路工程抗震规范》JTG B02
5 《公路土工试验规程》JTG E40
6 《公路工程岩石试验规程》JTG E41
7 《公路工程土工合成材料试验规程》JTG E50
8 《公路土工合成材料应用技术规范》JTG/T D32
9 《工程用机编钢丝网及组合体》YB/T 4190
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