浅谈结构性生态袋挡土墙内部稳定分析方法
作者:王汝安技师(台湾)
一、前言
/nt%VLms % 结构性生态袋挡土墙工法主要是采用高强度不织布缝制成生态袋，不织布具有透水不透土的过滤功能，能防止袋内的砂质土壤（植生土、养分、保水等混合物）流失。配合连接扣、水泥砂浆粘剂等传统的加固法而形成牢固的墙体护坡结构，如果袋子单元间没有足够的抗剪强度，遇地震或暴雨时、地下水会从背填土壤缝隙中渗流至堆栈生态袋墙体，大量的渗流压力，可能造成生态袋墙体坍塌。
b `cH.v 二、生态袋挡土墙内部稳定分析方法
[s%uE+``S 结构性生态袋挡土墙在设计上除要充分考虑外部稳定(倾倒、滑动、承载力分析)以外 更重要是详细分析内部稳定。
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^jU 7 内部稳定分析方法，主要在检讨各个生态袋自身材质及连接扣加上粘合剂的抗剪强度是否足够，参考图一，当侧向土压力作用于生态袋时各生态袋不能发生破坏
$z5C+K@ 
YW8Odm 图一
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(kKUv k^s7s{ 1、 内部稳定分析说明如下
' k<~HQr 内部稳定分析主要在检讨各个生态袋单元间的抗剪强度，是否能安全抵抗作用在生态袋挡土墙背侧之主动土压力，分析方法如下：
/CbM-jf 作用在生态袋间之主动土压力公式
Cs,t:ajP Pa=1/2 *［Ka*γeq*H-2C*√Ka ］*H +Pe+Pw
+<f+kh2L
Ka为Coulomb或Rankine主动土压力系数，
y>r^ MQ γeq为坡顶承受均布载重或车辆及其它载重时对土壤单位体积重之修改如下：γeq=γsoil+［sinβ/sin(β+θ ) ］*［2q/H］
C
[8='i26 Pe=地震时额外土压力
uw`J5TND Pw=渗流水压力
0nR_I^ 生态袋堆栈范围内各层抗滑动作用力及安全系数如下所示：
hsI9{j]f Fr(bag)=Σσi,bag*Ai,bag*tanΦ+Sc+Sw=Nbag*tanΦ(bag-soil) +Sc+Sw
x51 xY$M 式中Fr(bag)：为生态袋抗滑动作用力
<){J|O Σσi,bag：为生态袋底部各节点之有效接触应力
<c
[X^8 Ai,bag：为生态袋各节点分担面积
k4"O} jQ O Sc：连接扣抗剪强度
`#j;\ Sw：草根或树根抗剪强度
e4 .G9( 各层生态袋单元间的抗剪强度安全系数
H~0B5Hl!F Fs(bag)= Fr(bag)/Pa >1.5
g\a q#QV 2、各个生态袋自身材质及连接扣加上粘合剂抗剪强度计算如下
N'21I$ D 连接扣可以采用任何材质、任何结构型式的构件，水泥砂浆可以涂布在连接扣上下两个面，或单独涂布在袋子与袋子侧面接缝处及靠坡面侧的袋子接缝处，甚至也可以不采用连接扣，直接采用与袋子等强度的黏合剂来粘结袋子，分析方法如下述：
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rC ,ZRFF =}F$r5] 生态袋连接扣示意图1 生态袋连接扣示意图2
!4$o*{9Lx: WtMDHfwqu\ (a).连接扣+水泥砂浆黏合剂总抗剪强度
P Qi= 黏合剂抗剪强度=0.45√FC*B*D=0.45X√350x30cmx1cmX2个面=502KG
P4s,N|bs` 黏合剂抗压强度FC=350kg/cm2
Uo|T6N B ：黏合剂宽度=30cm
`mN5s q D：黏合剂厚度=1cm
\YsLVOv%:d 连接扣剪力钉强度=0.4fy=0.4X236kg/cm2x(6-10)只剪力钉=755KG
i/,IG+4vI 一处连接扣+黏合剂总抗剪强度=502+755=1257KG
bHz H0v]: 每个生态袋采用两处连接扣+黏合剂总抗剪强度=1257kgx2个扣=2514KG
N_VWA.JHt (b).生态袋自身材质总抗剪强度
SMA' VU 生态袋自身抵抗横向的抗拉强度=12.20kn/m=1220KG
/86PqKU(P 施工时在每个生态袋上涂布宽10*长100公分的水泥砂浆粘合剂，则
pJ@->V_ 每个生态自身抵抗横向有上下两个接触面积范围的抗拉强度=12.20kn/Mx2接触面=2440KG
QG XR< Y 综合(a).连接扣+水泥砂浆黏合剂总抗剪强度(b).生态袋自身材质总抗剪强度综合比较结果，得到各个生态袋自身材质及连接扣加上粘合剂抗剪强度为Fr(bag)=2440KG(强度较低者控制设计)
4L&Rs; 该强度尚不包含生态袋间因重量生的摩差力、草根剪力强度及跨桥效应(BRIDGE OVER)。因此结构性生态袋挡土墙会随草根或灌木的生长而趋向安全侧。
M-C> I;a 3、水泥砂浆涂抹方式及位置的考虑
l<s6U u" 为确保袋子与袋子单元间能发挥足够的抗剪强度，水泥砂浆涂抹方式及位置，除考虑增加抗剪强度外，须兼顾避免地下水把背填土带出。
, mt=)Ac 过去实作案例中，袋子与袋子间如果只有连接扣而无水泥砂浆时，当遇大下暴雨时、雨水从背填土裂缝中渗流到生态袋墙体的侧向压力大于800kg/m时，会造成生态袋墙体坍塌，连接扣上下两面如果涂布水泥沙浆加固，使生态袋墙体整体受力，经测试改进后的堆栈结构袋体拉力可高达2500kg/m。
~eekv5 水泥砂浆也可以涂抹在袋子与袋子侧面接缝处及靠坡面侧的袋子接缝处，这种设计方法可以大量降低地下水渗出时将背填土带出，同时也提高袋子单元间的抗剪强度，另外如果不采用连接扣时可以直接涂抹与生态袋相同墙度的粘合剂也能达成相同效果，设计方法如下图示：
]sB%j@G <bh !w f6; 
方法1
方法2
N6!9QIu~i v-B&"XGy: x J\>;$CY 
方法3 三、结论与建议
*k;%H'2g{} 在实际应用中发现，当自立式生态挡墙或者护坡在做结构分析时各生态袋虽然已经加上水泥砂浆，但当需要承受超过自身所能承受的侧向土压力时，需要增加加劲格网以提高单元抗剪强度。生态袋加上水泥砂浆犹如砌砖块时加上砂浆一般是传统老工法的应用。早期欧美日及台湾较常使用植生袋加上加劲格网工法，但过去的植生袋强度很低易老化，是最大的弱点。如果把生态袋加上加劲格网等于是把过去的植生袋换成高强度袋子而已，但因为生态袋强度高可以部分取代加劲格网的功能，因此加劲格网的长度设计上可以短一些。如果有厂家把生态袋加上水泥砂浆或生态袋加上加劲格网的工法申请成新型专利，该专利是与传统工法的延伸应用原则相违背的，可以举证抗诉撤销该新型专利，让生态袋工法单纯及普遍使用。
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