廢舊輪胎擋土墻國(guó)內(nèi)外應(yīng)用與研究綜述

黃留新 王麗艷 余曜宏

摘? 要：回顧了國(guó)外廢舊輪胎擋土墻的應(yīng)用歷史以及國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，得出廢舊輪胎擋土墻的使用可解決我國(guó)龐大數(shù)量的廢舊輪胎無處存放的問題，對(duì)廢舊輪胎的處理與再利用具有重要的應(yīng)用前景，并提出有必要開展?jié)M足承受超載荷及地震載荷等復(fù)雜工程條件需求的穩(wěn)定性研究。

關(guān)鍵詞：廢舊輪胎擋土墻;工程應(yīng)用;研究現(xiàn)狀

中圖分類號(hào)：TU43? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）16-0031-03

Abstract： The application history of waste tire retaining wall abroad and the research progress at home and abroad are reviewed. It is concluded that the use of waste tire retaining wall can solve the problem of nowhere to store a large number of waste tires in our country. There is an important application prospect for the treatment and reuse of waste tires， and it is necessary to carry out stability research to meet the requirements of complex engineering conditions such as overload and seismic load.

Keywords： waste tire retaining wall; engineering application; research status

1 國(guó)內(nèi)外工程應(yīng)用

隨著汽車數(shù)量的快速增加，每年將產(chǎn)生大量的需要數(shù)千年才能分解的報(bào)廢輪胎，造成嚴(yán)重的“黑色污染”，如何處置和有效利用這些廢舊輪胎已成為世界性熱點(diǎn)問題。如今，我國(guó)每年產(chǎn)生的廢舊輪胎數(shù)量已超出美國(guó)，位居世界第一，并且每年產(chǎn)生的廢舊輪胎急劇增加，每年的廢舊輪胎已達(dá)4億多條，龐大數(shù)量的廢舊輪胎無處存放也是我國(guó)需要面臨的嚴(yán)重問題之一，對(duì)廢舊輪胎的處理與再利用的研究是一個(gè)十分迫切而有趣的課題。

從全球來看，廢舊輪胎作為土建材料在美國(guó)尤為盛行，其次是歐洲、加拿大、日本，我國(guó)則正在起步[1-3]。整塊輪胎的土工使用最早始于1973年的美國(guó)，用廢舊輪胎加固路堤邊坡[4，5];1994年，在桑塔巴巴拉市的一項(xiàng)道路邊坡維修加固工程中，將整個(gè)的輪胎鋪筑在邊坡表面，筑起一座純輪胎墻，以免暴雨季節(jié)遭受水流的沖蝕，總工期僅花了10天，施工成本也低于一些常規(guī)擋土墻。90年代，美國(guó)蘇卡爾建筑有限公司設(shè)計(jì)的以塞滿土的整塊輪胎堆疊形成支檔面板的擋土墻稱為胎面擋土墻，墻壁可以用不同的角度建造，預(yù)期壽命100年，用于水庫(kù)堤防建設(shè)（圖1）[6]、山體森林道路建設(shè)（圖2）[7]。

還有如墨西哥每年有多達(dá)2500萬條輪胎遭廢棄，如今用輪胎做成的圍墻已成為墨西哥邊城一道獨(dú)特的景觀，利用廢舊輪胎阻尼大和抗震性能好的優(yōu)點(diǎn)構(gòu)成圍護(hù)墻用于住宅建設(shè)[8]，墻頂承受著超載，并要經(jīng)受地震載荷的考驗(yàn)（圖3和圖4，2016年，2018年）。

2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

首次開展以塞滿土的整塊輪胎堆疊形成擋土墻支檔面板的研究是Garga和O'Shaughnessy兩位學(xué)者[9]，他們采用了約1萬只整輪胎建立了一個(gè)4米高的現(xiàn)場(chǎng)廢舊輪胎擋土墻測(cè)試，輪胎間用聚丙烯繩索連接在一起，分別研究了無粘性土和粘性土回填輪胎的工況，開展了平板加載和輪胎墊現(xiàn)場(chǎng)拉出等試驗(yàn)，首次論證了用廢輪胎加筋填土的實(shí)際可行性，并給出了使用廢舊輪胎擋土墻的設(shè)計(jì)建議。

同時(shí)，Taya[10]給出了整塊廢舊輪胎箍土形成的重力式擋土墻以及胎面加筋擋土墻的各種類型及其設(shè)計(jì)方法，重點(diǎn)給出了廢舊輪胎在擋土墻中的應(yīng)用，提供了廢舊輪胎重力式擋土墻和輪胎胎面加筋擋土墻的設(shè)計(jì)方法;其中，給出的胎面加筋擋土墻四種類型，型式之間主要區(qū)別是輪胎底部有無深入地表以下以及墻頂?shù)孛嬉陨嫌袩o堆載，然而，關(guān)于胎面加筋擋土墻墻頂受超載作用的工作性能還未開展研究。

Sayo[11]進(jìn)一步說明了廢舊輪胎是重力式擋土墻和土體加筋的理想材料。馬源[12]則以Taya[7]給出的廢舊輪胎“梯形”重力式擋土墻為研究對(duì)象開展了力學(xué)性能二維數(shù)值計(jì)算[12]，在計(jì)算之前將通過足尺抗壓試驗(yàn)研究了廢舊輪胎-土復(fù)合體的壓縮特性和通過縮尺直剪試驗(yàn)研究了復(fù)合體界面剪切特性，為數(shù)值計(jì)算提供參數(shù)依據(jù)。

整塊廢舊輪胎埋入土體內(nèi)作為加筋材料的研究較豐富，LaRocque等[13]將廢舊輪胎捆綁在一起作為加筋土材料，采用大型直剪試驗(yàn)方法研究了捆綁廢舊輪胎間的界面抗剪強(qiáng)度特性，Huat等[14]總結(jié)整塊廢舊輪胎在熱帶殘積土坡修復(fù)中的應(yīng)用[14]。另外，Yoon等[15，16]采用廢舊輪胎胎面制成新型輪胎胎圈，研究輪胎之間的連接螺栓數(shù)量、砂的相對(duì)密度、埋深、加筋層數(shù)等參數(shù)下的胎圈在砂土中的加筋效果，得出廢舊輪胎胎圈加筋效果比土工格室加固效果更為顯著。Yoon等[17]又用廢棄輪胎的胎面和胎側(cè)形成網(wǎng)格構(gòu)造加筋砂土，在相對(duì)密實(shí)度、埋深、加筋層數(shù)、輪胎網(wǎng)格尺寸和輪胎節(jié)段組合型式等影響下的加筋砂土承載力和沉降折減系數(shù)的變化，表明胎面和胎側(cè)結(jié)合的方式加筋砂土具有最高的承載能力。

國(guó)內(nèi)將整塊廢舊輪胎埋入土體內(nèi)作為加筋材料的研究是以李麗華教授為代表[18-25]，Li等[18]提出黏土與砂土相比，輪胎內(nèi)避免回填黏土，黏土?xí)斐晒ず蟪两?，輪胎?nèi)回填砂土是一種比較好的加筋模式。Li[19，20]等通過小型模型路堤試驗(yàn)研究廢舊輪胎加筋路堤的應(yīng)力和變形特征;之后又通過振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)和FLAC3D數(shù)值分析方法對(duì)廢舊輪胎加筋路堤邊坡在地震荷載作用下的響應(yīng)特性進(jìn)行系統(tǒng)的研究[21，22];李麗華等人[23，24]又將廢舊輪胎與雙向格柵組合形成共同加筋體;李麗華等人[25]對(duì)加筋土擋墻開展了超載模型試驗(yàn)。

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