变电站土工格栅加筋技术简介

　　摘要：土工格栅加筋土挡墙和护坡是近年来工程中应用的新技术、新工艺，具有施工简单、造价低、施工工期短等特点。 　　关键词：变电站；土工格栅；摩擦加筋 　　加筋的定义和意义 　　“加筋”一般是将加筋材料埋在土体之中，起到分散土体应力，增加土体模量，传递拉应力，限制土体侧向位移，提高土体及有关构筑物的稳定性。加筋材料的应用自古有之，在五六千年前我国便以天然植物纤维与土石材料混合用于土木建筑工程，但未形成系统的理论和技术，20世纪60年代初，法国工程师亨利·维达尔（Henri.Vidal）首先通过实验证明在土中掺入纤维材料可以明显提高其强度，并在法国成功建造了第一座加筋土挡墙，自此加筋技术得到飞速发展，加筋材料也越来越多样化，加筋材料从天然植物发展到金属材料、合成材料、复合材料等。 　　加筋土结构形式和加筋材料 　　加筋技术应用于工程结构中形成加筋土结构，按工作性质和设计方法的不同，加筋土工程可分为加筋土挡墙、加筋土边坡（陡坡）和加筋土地基。 　　加筋材料是加筋土结构的关键部分，正是因为加筋材料的研究开发才使加筋土技术得以广泛应用和不断向前发展。根据材质情况，加筋材料可分为4大类：第一类属天然植物，如竹筋（竹片）、柳条等，一般用于临时工程、临时抢险工程等；第二类为金属材料，如扁钢带、带肋钢带、镀锌钢带、不锈钢钢带等；第三类为合成材料，如聚丙烯、聚乙烯、聚酯、尼龙、玻璃纤维材料等，其形式主要有聚丙烯条带、土工格栅、土工网、土工织物（俗称土工布）、土工格室等；第四类为复合材料，如钢筋混凝土带、钢-塑复合加筋带等。 　　加筋土工程中使用的加筋材料大部分都属于土工合成材料，第三、第四类材料目前用得比较普遍；其中的钢-塑复合加筋带、土工格栅应用十分广泛，占市场多数份额；钢-塑复合加筋带仅用于加筋土挡墙，而土工格栅可用于加筋土挡墙、加筋土边坡（陡坡）和加筋土地基。 　　加筋土主要设计内容 　　设计原则 　　（1）工程性质、使用要求、工程特点和发展需要； 　　（2）安全、适用、经济、美观的要求； 　　（3）因地制宜、合理取材、有利施工、便于维护； 　　（4）多方案比选。 　　保证结构各部分具有足够的强度、耐久性，保证加筋体的整体稳定性和安全性。 　　设计内容 　　（1）构造设计； 　　（2）结构计算； 　　（3）施工图绘制和明确施工技术要求； 　　（4）工程概算或预算。 　　加筋土工程与其它相比，有一个显著特点，由于加筋材料种类繁多、规格品种复杂、性能指标差异较大，填料的种类和物理力学指标不尽相同，各工程项目间可参考性较差。 　　加筋土工程能形成独立的使用功能，可作为单位工程编制相应的概算或预算，同时也便于工程施工组织和工程成本核算。 　　内部稳定计算是加筋土工程设计的一个特点，公路、水运、铁路、水利等部门基本上相同。外部稳定计算可按各行业或部门规定进行计算（有关计算方法和安全系数取值等）。内部稳定计算和外部稳定计算均采用单一安全系数法（没有采用分项安全系数法）。 　　荷载计算和组合 　　（1）荷载类型 　　加筋土挡墙：a） 加筋体重力；b） 加筋体上填土重力；c） 水的浮力和加筋体后方的剩余水压力、水流力；d） 加筋土体后方土的侧压力；e） 车辆的等代荷载、固定设备、堆货等使用荷载（包括垂直力和侧压力）；f） 地震荷载。 　　加筋土地基：a） 加筋体重力；b） 加筋体上填土重力；c） 地面建（构）筑物重力；d） 地（路）面车辆等使用荷载 ；e） 水的浮力 。 　　（2）荷载计算 　　永久荷载：a） 加筋土体的自重力；b） 加筋土体上填土重力；c）加筋体后填土引起的土压力；d）水浮力和剩余水压力。 　　可变荷载：a） 车辆荷载；b） 堆货荷载；c） 其它流动机械荷载；d）施工荷载。 　　偶然荷载：偶然荷载一般指地震荷载。加筋土结构是柔性结构，具有很好的抗震性能。地震基本烈度小于6度的地区，不计算地震力，地震基本烈度为7度、8度、9度地区，只考虑水平地震力；大于9度的地区，其地震力计算应进行专门研究。 　　（3）荷载组合 　　加筋土结构的荷载组合有：持久组合、短暂组合、偶然组合。 　　构造设计 　　（1）断面型式 　　断面型式根据地形和地质条件、结构稳定要求拟定。 　　常用的有矩形，倒梯形，正梯形和锯齿形。 　　加筋体墙高6米以下者，一般选用矩形断面。墙后边坡较陡，地基基础条件较好，宜选用倒梯形断面。加筋体地基条件较差，后方边坡平缓，宜选用正梯形断面。墙体较高，或墙基础本身较高，为满足整体稳定要求和地基承载力要求时，可选用锯齿形断面。 　　断面型式应考虑地形、地质条件，满足结构稳定要求（外部稳定和内部稳定），方便施工，尽量节约材料和造价，经稳定计算和多方案技术经济比较后确定。 　　（2）基础 　　基础分为面板下的条形基础和加筋体下的基础。 　　条形基础的作用主要是便于安砌墙面板，起支托、定位的作用。其尺寸大小视地基、地形条件而定，宽度不宜小于30cm，厚度也不宜小于30cm。可采用C15素混凝土或浆砌条石。 　　基础的埋深在无浸水地区，一般可取60～100cm；浸水工程应根据水流的冲刷和淘刷作用大小而定，一般不少于150cm。 　　面板下的基础及加筋体下的基础都应满足地基承载力要求。若承载力不满足，应进行地基处理，处理方法与其它地基处理方法一样，如换填、挤密、抛石、桩基和加筋地基处理等。 　　条形基础沿纵向可根据地形、地质、墙高等条件设置沉降缝，其间距一般取10～30m，岩石地基可取大值。 　　加筋体基础在纵向同条形基础，在横向可做成阶梯形，但台阶最好2阶为宜，第1级的宽度不小于墙高的40%，且不小于4m 。 　　加筋材料 　　加筋材料应具有较高的强度，受力后变形小，表面粗糙、能与填料产生足够的摩擦力，抗腐蚀性好，加工、接长方便，与面板的连接简单、可靠。加筋材料的铺设一般为平铺。 　　复合加筋带——钢～塑复合加筋带是以高强细钢丝为主受拉元件，外包裹抗老化塑料层，塑料层既使钢丝能协调共同工作，又保护钢丝免遭锈蚀。但塑料层较容易在施工阶段遭到破坏从而影响其长期强度。 　　土工格栅——与土共同作用形成复合结构体系，受力均匀，整体稳定性好，目前变电站边坡治理应采用高密度聚乙烯土工格栅，下文中提到的土工格栅均指高密度聚乙烯土工格栅。■ 　　参考文献 　　1.《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011） 　　2.《土工合成材料 塑料土工格栅》（GB/T17689-2008） 　　3.《土工合成材料应用技术规范》（GB50290-98） 　　作者简介：杨永华（1979-），男，云南昆明人，大学本科，工程师，主要从事电力系统变电站设计工作。