1、加筋土工合成材料使用时应注意的几个问题摘要：近年来加筋土工合成材料在水利工程中得到了大力推广，广泛应用于边坡加固、软基处理等领域。文中对材料应用中在设计、选材及施工中应重点注意的问题进行了详细介绍，具有较强的指导意义。 关键词：加筋；土工合成材料；使用 中图分类号： TU472 文献标识码： A 文章编号： 加筋类土工合成材料是在土体中与周围的物质相接触的，因此，有一些特殊的破坏形式也是与它们之间的相互作用机理相关的。也就是说，土工合成材料是与三维结构相结合的，许多使用了土工合成材料的结构物的破坏形式是由于二维土工合成材料和三维结构物之间的相互作用引起的。如果加筋材料不能起到其应有的加筋功能，
2、那么其事故的结构形式基本与土的结构破坏形式相同。 1、加筋土坡表层的不稳定性 这是加筋垫层间分离作用的一个迹象。也就是发生在土工合成材料加筋层之间的加筋土坡层的局部不稳定性。在加筋土结构中，这里可能是加筋材料没有对土的特性产生影响的部位，平面加筋筋材对土体的影响部位与立体加筋筋材相比，立体加筋筋材对土体的影响部位要大的多，就是说对被加筋的土体的失稳控制要强有力的多。相对于平面加筋筋材来讲，在土体中没有加筋的大部分区域，土的特性并没有因加筋材料的加筋作用而改变。所以，在这些部位，所表现出来的仍是没有加筋土的破坏形式。例：尤其是在高填方领域，随着填土高度的增加，土体的失稳破坏就会增大，平面筋材在一
3、定填土高度内是安全的，但随着填土高度的增加，筋材与土体累计接触面在被加筋土体中越来越小，因此随着填土高度的增加，使用平面筋材加筋的风险系数增大，这种高填方使用筋材加筋路堤的破坏，近年来在逐渐增加。例广东的汕梅高速公路西关坳高边坡 93 米，是广东高速公路最高边坡，虽然采用了加筋处理，但仍然在施工后期发生开裂，差一点造成重大质量事故。同时，在选择筋材时，也要考虑当地的土质情况，如果属于松散、黏结强度不高的粉性土质，应考虑采用立面的加筋筋材会更安全、可靠。 以上的这个例子显示，使用加筋材料的工程师应依据每个工程的特定岩土及修筑方案的情况，详细考虑在岩土工程中熟知的影响土坡及土体稳定性的力。这些力在
4、任何时候、任何部位都需被考虑并赋予一定的安全系数值。在一些较为特殊的修筑领域，对加筋材料的选择上，应考虑与土体结合更为紧密、更为广泛的立体加筋材料土工格室。 2、土体与加筋材料拉伸的相互作用 当加筋材料应用于土体加筋时，它将受到一个拉力的作用，这个拉力的产生是由于土体发生了位移，这将引起土工合成材料加筋土结构的变形。这个变形可能影响其使用的可靠性，进而应考虑其结构的破坏。 这个例子显示需要考虑的相关因素，一是土工合成材料加筋时施工预拉是减小土体和结构物变形需要的一个施工途径；二是在选择加筋材料时，对材料自身的变形性及变形时相对应的材料强度要考虑进去，也就是说对于在土体中使用的加筋材料，其关键指
5、标一是筋材的延伸率，如果材料的延伸率过大，加筋将失去意义，在土体静荷载与动荷载的压应力下，如果使用的筋材延伸率大，土体的变形就会大，并且宜在长期的荷载作用下，产生蠕变现象，所谓蠕变就是指筋材在不断的应力作用下，逐步被拉伸变形，虽然筋材本身没有发生断裂，但被无限（这里的无限是相对于岩土工程中土体允许变形量而言的）拉长的筋材就失去了对土体加筋、控制的意义。对于筋材第二个关键的指标就是使用的筋材强度指标。筋材在土体中承受应力水平的高低，与筋材的强度指标形成正比关系，筋材的强度越高，对土体的加筋效果会越好，当然这种强度指标也不是无限大就好。因为还要考虑筋材与土体结合的紧密程度（摩阻系数与抗拉拔系数）
6、。如果筋材的强度指标过低，筋材在应力的作用下，就会被拉断。因此对于应用于土体中的加筋材料来讲，延伸率的指标与强度指标缺一不可，延伸率高，土体易发生过量的变形，加筋失去意义，强度值低，筋材可能会被拉断。依据国内及国际土工加筋材料的发展及使用经验，例：目前在国内岩土工程中大量使用土工格栅中的双拉格栅及单拉格栅，在国标及部颁标准中，对它们的延伸率指标都是有严格要求的，双拉最大不能超过 16%；单拉最大不能超过 10%，强度指标最小也要大于 20kN/m，并且设计人员在取强度值时，要求的是相对应一定延伸率下的强度指标，这种可控的指标才是岩土工程中有效的强度指标。在一般情况下，加筋材料在国内取值为 10
7、%对应内的材料强度值。 3、土体与筋材的最低有效长度问题 当加筋材料的应用领域比较特殊时，如使用于填挖交界、老路拓宽的新旧交界处等特殊领域做加筋处理方案时，筋材在土体中属于应力集中的局部受力情况，此时，不仅要求设计人员在处理方案的选择上，不仅要采取传统的岩土处理方案，比如在交界面开挖一定的台阶，缓解应力集中的现象，而且，要采用加筋类的土工材料作需要的滑动验算。 在土工合成材料加筋路堤的公路行业规范中，要求加筋材料伸入到稳定土中的锚固长度，不得小于最小锚固长度 L m ，最小锚固长度采用下式计算： L m = TGc Fm / (20Gs) 式中 L m 最小锚固长度 （m） TGc 土工合成材
8、料抗拉强度 （kN/m） Fm 锚固安全系数，对无粘性土取 Fm = 1.5 ，粘性土取 Fm = 2.0 ； 0 作用在某层筋材上的上覆压力（kPa） ，按自重应力计算； Gs 土与土工合成材料的界面摩擦系数，其值按Gs = 0.9tgq 取用。 当计算的最小锚固长度小于 2.0 m 时，取为 2.0 m 。 （注：如果用于台阶处，台阶的宽度最少不能小于 2 m 。 ） 土工材料的铺设长度 L 为滑动面内的长度 L a 与锚固长度 L m 之和，即： L = L a + L m 无论怎样的加筋方式，在被加筋的土体中，都必须达到这个有效长度，否则加筋就会失去意义，就会对加筋土工程带来危害。 4
9、、结语 当选用的筋材为平面筋材时，与相应的台阶处理方式就会产生一个筋材锚固长度 Lm 与土体之间台阶长度的配合问题。一般的台阶深入稳固土体内为 1.5 米左右，有的甚至才达到 1 米左右，这样虽然在填挖交界采用了筋材进行加筋处理，防止不均匀沉降对路面造成的破坏，但因锚固长度达不到最低长度 2 米的要求，筋材往往会失去加筋的实际作用，进而土体的局部应力破坏照样产生。这时就需要设计人员在考虑筋材种类时，采用与土体结合面更广、更牢固的立面加筋材料。立面加筋材料不仅可以在有效的长度内达到加筋效果，也可以确保筋材被更好的锚固在台阶处（填土对筋材的锚固作用被最有效发挥） ，避免了平面筋材在土体中因应力作用可能产生的滑移现象。 作者简介李亚利， （1975-） ，女，吉林省吉林市人，工程师。
