土工袋挡土墙的应用与研究现状综述

潘基先 周 洲 文 华

(1.西南科技大学土木工程与建筑学院，四川 绵阳 621000； 2.四川蜀渝石油建筑安装工程有限责任公司，四川 成都 610000)

土工袋挡土墙的应用与研究现状综述

潘基先1周 洲2文 华1

(1.西南科技大学土木工程与建筑学院，四川 绵阳 621000； 2.四川蜀渝石油建筑安装工程有限责任公司，四川 成都 610000)

介绍了土工袋挡土墙的含义及种类，分析了国内外土工袋挡土墙的发展历程及其研究成果，论述了土工袋挡土墙的应用现状，并对土工袋挡土墙的发展方向给出建议，以供参考。

挡土墙，土工袋，研究现状，发展方向

1 土工袋挡土墙

挡土墙是以保持土体稳定为目的，用来支挡边坡的结构物，是一种常见的挡土结构，被广泛应用于道路工程中。例如衔接路堤的桥台；支撑路堤路堑的边坡；隧道支撑及河流两岸的边坡支护等。挡土墙的种类繁多，按不同地区可分为：1)地震地区挡土墙；2)浸水地区挡土墙；3)一般地区挡土墙。按结构可分为：1)重力式挡土墙；2)衡重式挡土墙；3)扶壁式挡土墙；4)加筋土挡土墙；5)悬臂式挡土墙；6)土钉式挡土墙；7)锚定板挡土墙；8)板桩墙挡土墙等。按建筑材料可分为：砌块挡土墙；素混凝土挡土墙和钢筋混凝土挡土墙。而按不同刚度可分为柔性挡土墙和刚性挡土墙。

土工袋在工程中的运用伴随土工结构物发展而越来越广。如我们所介绍的挡土墙工程；另外在基坑护壁工程；围海造地工程海岸护堤工程都有运用。土工袋挡土墙是使用一定填充料填充的土工袋构筑的挡土墙，属于重力式挡土墙(如图1所示)。它具有一定的柔性，可以通过一定的变形减小墙后的土压力，增加挡土墙的安全性。

2 发展历程以及工程运用

挡土墙是随着人类文明产生而发展的，是人类文明的产物，体现了人类改造自然的意愿。早在我国春秋战国时期，举世闻名的长城、诸多遗址城墙、古墓、栈道、以都江堰为代表的水利工程等，挡土墙就开始产生发展。

土工袋技术开始运用于堤岸工程是在20世纪50年代。荷兰鹿特丹最早将土工编织袋大规模运用于工程中，自1955年开始，持续30多年，为了抵御海啸冲击，用土工编织袋修建大规模海坝堤岸工程，并获得了良好的工程效益[1，2]；1966年，美国在水利工程上首先运用了模袋技术；1973年开始，同样在美国，土工袋技术运用于密西西比河防波堤加高工程[1]；1984年，澳大利亚开始开发在防洪堤、冲刷控制和有毒废物的围堵[3]等工程领域中土工编织物的应用；2005年的韩国仁川人工岛项目[4]；德国Muara Karangsong和Eider storm surgebarrier的工程中也是土工袋的典型应用[5]。我国在土工袋挡土墙的应用相对较晚，天津港海堤工程；广东海安新港荔枝湾码头工程；上海浦东国际机场围堰工程；上海油浸化学园区工程都是土工袋挡土墙的堤坝工程应用。

3 土工袋挡土墙的结构性能研究

1)国外对挡土墙结构性能的研究。

国外的学者主要对挡土墙在工程试验和应用方面做了研究。作为在工程运用领域处于领先地位的美国，早在1902年，Hilfike Retaining walls公司成立；随后出现了诸多挡土墙公司。相继在日本、美国等国，编制了比较完善的挡土墙设计和施工规范及规程。Vargin[6]通过实验，对离挡土墙墙背不同距离连续超载作用下土压力的分布规律做了探究；Colas[7]运用了全面的实地试验和数值模拟的方法，进行了干砌片石挡土墙的稳定性研究和数值模拟结果的对比；有关影响干砌片石挡土墙稳定性的因素的研究，Villemus等[8]进行了5处2 m～4 m高干砌片石挡土墙的原型试验和砌筑材料的实验室试验，得出了铺砌方法的参数，确定了表征砌筑用片石不规则性；有关挡土墙最佳的截面尺寸，Klein等[9]利用统计方法进行分析和研究；Rudykh[10]运用了有限元法研究计算了挡土墙回填土压力。

2)土工袋的抗压性与减震性能的研究。

刘斯宏与Matsuoka[11]通过激震器实验，还对土工袋的抗震性做了研究，土工袋不仅强度高而且还具有很好的稳定性，土工袋的抗震性包括单体的抗震稳定性和组合的抗震稳定性。土袋单体的减振是由于在振动荷载作用下，各单体的袋内部土颗粒间的摩擦运动和伸缩变形各消耗一部分能量。土袋组合体的减振是因为振动无法通过土袋之间由于不连续而存在的空隙。

3)土工袋挡土墙模型试验的研究。

土工袋挡土墙的发展仍处于初步探索阶段，薛向华等[12]在土工袋挡土墙模型试验上做了深入研究。并就土工袋在土压力下的形变得出结论：土工袋位移在墙上部为平动，在墙下部为绕墙趾转动。在土压力方面得出结论：土工袋挡土墙墙后土压力接近于库仑主动土压力，且由于墙体具有一定柔性和随着高度的增加，柔性变形越大，土压力值减少越快，最终上部土压力小于库仑土压力，合力作用点下移。由土工袋通过层间摩擦传力推断出，远离填土墙的土压力和摩擦力减小，甚至减小为零。

4)以碎石为填充物的土工袋挡土墙。

孙见松等[13，14]对以碎石为填充物的土工袋挡土墙做了研究。作为一种新型的重力式挡土墙，得出了在常用土压力和超载作用下的土压力计算方法。在常用土压力的情况下通常用朗金土压力理论和库仑土压力理论为主；在超载的情况下用假想的土重代替作用在土体表面的作用力。并对装袋后的多级碎石挡土墙的设计给予说明。采用把上层的挡土墙作为超载计算增加的土应力，并按照常用土压力理论进行计算。

5)土工袋加筋技术的研究。

乔丽平等[15]在土工袋加筋的方面做出研究，研究表明加筋土工袋的运用具有了以下优点：提高地基承载力、减小车辆产生的振动影响、寒冷地区防止地基冻胀、建筑废弃物再利用以及施工简单无噪声污染。

6)柔性挡土墙在地震区的应用。

李兴华等[16]以四川西北侧映秀镇(基本地震烈度为8度)的实际堤防工程为研究对象，堤身设计采用土工栅格反包土工袋与自嵌式挡土墙相结合结构。堤身临水侧用自嵌式挡土墙，临土侧采用土工栅格反包土工袋的全柔性封闭结构，为增强挡土墙的柔性，用碎石填充于土工栅格反包土工袋与自嵌式挡土墙之间。土工格栅层距为45 cm。在工程即将竣工时，映秀爆发了“8·14”特大泥石流。本结构在经过泥石流的正面冲刷及漫顶淘刷下，主体结构没有任何破坏变形。

4 结语

通过以上的论述，可以总结出以下结论及建议：

1)通过以上学者的研究，土工袋挡土墙由于土工袋的张力的存在，提高了其抗压性能，也有良好的减震性能，并有着节约占地，与环境保持一致的优点。

2)目前缺少现行的土工袋挡土墙的设计和施工规范，土工袋挡土墙的应用仍处于探索阶段，相关计算理论还不够成熟。

3)在土工袋挡土墙填充物的研究方面，以碎石为填充物的土工袋挡土墙，具有施工简单，就地取材，工程性能好的优点。但是碎石等材料作为不可再生资源，在我国很多地区日渐匮乏，另一方面，随着城市化的进程和工业化的发展，建筑垃圾的产生与日俱增，怎样处理这些建筑垃圾便成了新的问题。若将建筑垃圾作为填充物用于土工袋挡土墙，不但可以满足其结构受力上的要求，还节约了资源，具有良好的经济效益和社会效益。因此，以建渣(建筑垃圾)为填充物的土工袋挡土墙将成为今后挡土墙的发展方向之一。

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[12] 薛向华，刘斯宏，樊科伟，等.土工袋柔性挡土墙模型试验研究[J].南水北调与水利科技，2014,12(3)：81-142.

[13] 孙见松，马石城，印长俊，等.一种新型重力式挡土墙设计[J].工程建设与设计，2011(4):131-134.

[14] 孙见松.一种袋装碎石重力式挡土墙的设计理论与应用研究[D].湘潭：湘潭大学,2011:5.

[15] 乔丽平，王 钊.土工袋加筋技术及其应用[A].全国第六届土工合成材料学术会议论文集[C].2004:11.

[16] 李兴华，李峙松.柔性挡土墙在地震区的应用[J].黑龙江水利科技,2011,4(39):47- 48.

The research and application status of geotextile bag retaining wall

Pan Jixian1Zhou Zhou2Wen Hua1

(1.CivilEngineeringandArchitecturalInstitute,UniversityofSouthwestScienceandTechnology,Mianyang621000,China; 2.SichuanShuyuPetroleumConstructionandInstallationEngineeringCo.,Ltd，Chengdu610000,China)

Introduces the definition of geobay retaining walls, analyze geotextile bag retaining wall development process and the research, discusses the application status geotextile bag retaining wall, and give advice for the development direction of geotextile bags retaining walls, so as to reference.

retaining wall, geotextile bag, research status, development direction

1009-6825(2015)07-0074-02

2014-12-30

潘基先(1994- )，男，在读本科生； 周 洲(1963- )，男，工程师； 文 华(1978- )，男，博士，硕士生导师，副教授

TU476.4

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