试析土工织物加筋垫层法处理软土路基

试析土工织物加筋垫层法处理软土路基

作者：李 坚

来源：《价值工程》2010年第18期

摘要:结合工程实例,基于土工织物作用机理,对加筋垫层法的施工工艺,及在软基处理应用中的效果加以介绍。

Abstract: Combining the project cases and basing on geotextile mechanism of acticn,the paper iutroduces the construction technology of strend thened cusion mexhod and its application in soft soil subgrade.

关键词:土工织物;软土地基;加筋垫层法

Key words: geotextile;soft soil subgrade;strend thened cushion

中图分类号:U416 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)18-0124-01 0引言

某在建一级公路工程,是该市公路网中的重要组成部分,全长50.354km,设大型立体交叉7处,大桥5座,隧道一座。由于路线有多个路段经过农业生产基地的鱼塘区,因此,在地质条件较差的地方采用了多种软基处理方法。在此对利用土工织物加筋垫层处理软土地基作一介绍。土工织物加筋垫层是近几年发展起来的土工合成新材料,用其处理大面积软土地基乃是一项新课题。加筋垫层既具有钢筋混凝土刚性板的抗剪抗拉能力,又具有一定的塑性,能够适应地基变形,是一种比较理想的软基处理方法,加筋垫层与其他地基处理方法联合使用,同样具有广阔的发展前景。

1工程实例

该一级公路K12+120～K12+270段为老河床位置,地质条件差,上部为杂土层,厚度2.3m～4.0m,土质密度极不均匀;下部为5m～10m厚的淤泥。天然地基承载力很低。经过处理方案比较,决定采用土工织物加筋垫层进行地基处理。 2土工织物的作用机理

2.1 软土地基加筋作用。地基土抗剪强度较低不足以承受路堤填料引起的基底应力时,用一层或数层土工织物沿地基面铺设,能增加地基的承载力,提高地基和路堤的稳定性,减小土堤的水平位移和基底的沉降差。其作用机理包括:①路堤铺设土工织物后,抗剪强度的提高是因为作用

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在剪切滑动面的正应力增加,同时剪应力减少。②抗剪强度的提高与土工织物铺设方向有关。若土工织物沿剪切滑动面铺设时,因为界面摩擦角小于土内摩擦角,土工织物反而使抗剪强度降低。③土工织物沿路堤中最大抗应变方向铺设,可得最佳加固作用效果。

2.2 路堤与软基的隔离作用。在软土地基上填筑路堤时,若不铺设土工织物,由于自重和荷载作用下,填筑路堤的粗粒材料有可能陷入软土层中,这样就会破坏软土表层的结构,降低其强度以及增加道路的变形。若在软土上铺设土工织物,路堤填料与软土隔离,可防止路堤填料沉入软弱土基中;土工织物的抗拉力使荷载分散提高软土地基承载力;土工织物的横向排水作用促进软土固结,使软土地基强度增加以达到稳定性要求。

在土工织物的各种应用中,往往是几种功能同时发挥的,但在不同场合,其中的一种起主导作用,其他起次要或不起作用。作为路堤和地基的隔离层,防止地基局部破坏区的发展,隔离堤体和地基塑性破坏区的发展,防止整体破坏;作为堤基的反滤层,提高地基的固结效果;作为加筋垫层,保持垫层的完整连续,约束浅层的侧向变形,扩散和均化应力,改变地基的位移场,调整不均匀沉降和提高地基的稳定性等。 3施工工艺

加筋垫层采用一层强度较高的编织土工布,加筋垫层厚度为1.1m,主要利用原地基填土,将其中土质不符合要求的部分换填。加筋垫层设置在回填土中,下部仍保留一定厚度的原状回填土。土工布下0.3m原填土按90%密实度压实,土工布上0.8m按95%密实度压实。加筋土工布经向抗拉强度40kN/m,延伸率为18.0%。面层隔离土工布采用150g/m2,幅宽2.0m的针刺无纺土工布。施工时沿短边方向铺设,铺设前先将土工布每两条拼接成一个施工宽幅,铺设时施工缝搭接0.8m,每隔1m～1.5m用U型钉固定搭接缝,两头翻卷3m。

具体做法是:在平铺织物两端先建一道压堤,然后间隔填一道道平行的窄戗台,最后再填土料将戗台向两侧拓宽,使织物形成波浪网而被绷紧,加固效果良好。因此,填筑路堤的基本原则,是让土工织物尽早处于受拉状态,改善地基土的强度和变形特性。土工织物铺设张拉愈紧,路堤变形愈小;反之,张拉较松则沉陷较大。为达到这一要求,软基填筑次序见图1。要求铺设平整,土工布上填土按0.3米/层分层填筑压实,施工中为避免雨季影响将填土的密实度调整为93%控制、确保加筋垫层的良好刚度。 4效果分析

4.1 填筑路堤的次序对土工织物加筋效果有影响。土工织物强度只有在路基变形时才得以发挥作用。因此,铺设土工织物时,尽量拉平拉紧土工织物,不允许出现土工织物折皱,使得土工织物受荷载作用时具有足够的变形。许多研究资料指出,为使土工织物获得最佳效果,最好对土工织物施加预应力,像预应力混凝土那样,产生初应变。在以土工织物加固该公路软基时,采用间隔施工法,使土工织物初应变达到4%～8%,被拉得很紧。

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4.2 土工织物与上部填土的共同作用,能约束横向变形,扩散地基应力,提高地基稳定性,在垫层中土与土工织物的拉伸模量是一般土工织物的2倍～3倍,抗拉强度较高。土与土工织物界面特性十分重要,土工织物的摩擦力和拉力同时发生。当相对位移大于3.0mm时,摩擦力即可充分发挥。

4.3 抗拉加筋材料不仅限制横向变形,而且能起到一种张力膜的作用,减少垂直变形,阻断剪切带的产生,从而提高了加筋垫层的承载力。

4.4 结构合理的加筋垫层应力扩散角可达50°左右。土工织物加筋垫层的厚度越大,则扩散应力和调整沉降的功能越好,地基稳定性越强、加筋垫层的厚度对其作用效果的影响最为显著。 5结语

该一级公路路基分项工程现已完工近一年时间,经过一年时间的路基沉降观测,未发现路基有明显沉降现象,该分项工程竣工验收时,各项指标均达到优良工程的标准。因此利用土工织物加筋垫层处理软土地基取得的成果在理论和实践上都是令人满意的。 参考文献:

[1]闫澍旺,王翠,于志强.加筋垫层土工织物中应力现场测试分析[C]//第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集,2007.