土工格柵在軟土地基處理中的應(yīng)用

　　 [摘要]結(jié)合高速公路路基設(shè)計(jì),介紹了土工格柵的基本性能以及路基土工格柵墊層的設(shè)計(jì)施工方案及要點(diǎn)和使用效果。
　　[關(guān)鍵詞]土工格柵軟土地基施工
　　
　　一、工程概況
　　三凱高速公路全長88.22公里,雙向四車道,設(shè)計(jì)行車速度為80公里/小時(shí)。由于沿線地理環(huán)境及選線條件的限制,路線途經(jīng)多處不良地質(zhì)路段。本文所涉及的軟土地基路段位于K102+700～K104+300地段,其路基橫斷面為半填半挖路基,填土高度為20米左右。
　　二、沿線工程地質(zhì)環(huán)境
　　該段軟土路基位于麻栗小河一級(jí)沖溝中,沖溝流向與路線走向相反,呈U字形,底寬40-180m,較平坦,兩岸谷地呈30-40傾斜。沖溝上覆回填土、沖洪積及殘積土。填土由板巖碎塊石、雜色粘土混雜堆積,結(jié)構(gòu)松散,層厚0.5-0.7m。沖積層軟土。殘坡積層由軟至可塑狀粘土、砂土組成,含板巖碎石,呈稍密至中密狀。分布連續(xù),強(qiáng)度低,層厚2.08-8.68m,為下層軟土。下伏強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)板巖,受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的影響巖層節(jié)理發(fā)育,巖體破碎。根據(jù)地勘測報(bào)告K103+035-K103+460段軟土厚度為2.40-11.90米,其狀態(tài)為軟塑狀。物理力學(xué)指標(biāo):天然含水量≥35%,亦大于液限;天然孔隙比為0.952-1.272,壓縮系數(shù)a1~2=0.51-0.66MP??a-1,屬于高壓縮性軟塑土層。殘坡積軟土層[σ。]=103Kpa,沖洪積軟土層[σ。]=68 Kpa。特別是在路線K103+700-K103+915及K103+035-K103+460段,為保證施工及運(yùn)營階段的安全性穩(wěn)定性,并減小砼沉降,必須采取措施對(duì)路基底進(jìn)行處理。
　　三、路基中的土工格柵墊層
　　(1)方案的確定。該段經(jīng)設(shè)計(jì)單位、業(yè)主、監(jiān)理三方共同研究決定采用換填,土工格柵墊層等措施進(jìn)行軟基處理,并同時(shí)布設(shè)縱、橫向排水滲溝。(2)土工格柵墊屋綜合處理地基的原理。土工格柵層處理地基(軟土地基)的機(jī)理表現(xiàn)在下面幾個(gè)方面:①土工格柵有一定的剛度,從而使上面的負(fù)荷得到擴(kuò)散,提高了地基的承載能力。②由于土工格柵的抗拉強(qiáng)度大,它的存在可增加路堤的穩(wěn)定性。③土工格柵與砂墊層或填土層(0.5m厚)共同作為一層,這一層具有同路基及地基或軟土地基不同的剛度,它既是路堤的柔性筏基,又是地基及軟土的排水通道。所以在地基變形顯得均勻,差異沉降較小。④由于格柵網(wǎng)眼的存在制約了顆粒材料的橫向移動(dòng),形成了良好的嵌鎖作用。通過這種機(jī)械咬合作用使土體具有較好的整體抗剪能力。(3)材料的性能及要求。砂墊層要求用潔凈的中粗砂,含泥量應(yīng)小于5%,以利形成排水通道。土工格柵是一種新型的聚合物材料,經(jīng)雙向定向拉伸后,它的縱、橫向抗拉強(qiáng)度均勻,且具有良好延性、高抗疲勞性和耐腐蝕性。其重量較輕,方便施工。本次地基處理所用的土工格柵是QLGSG50-50型,延伸率為5%,其縱、橫向抗拉強(qiáng)度均為50kN/m雙向土工格柵,網(wǎng)孔尺寸為15mm×15mm,幅寬為4m,幅長為50m。(4)土工格柵墊層處理地基的施工程序及要點(diǎn)。①先平整場地,清表土并排干地表水。②在地基上鋪一層10cm的砂墊層,然后鋪上一層SS-20型土工格柵(采用橫鋪),土工格柵沿橫斷面鋪設(shè),格柵的強(qiáng)度高的方向(縱向)應(yīng)垂直于路基的中線,應(yīng)盡量避免沿這個(gè)方向的接縫,各層土工格柵的兩端需進(jìn)行回包,回包長度分別不小于1.5m、2m,平臺(tái)錯(cuò)臺(tái)處的回包長度增長至3.5m�；匕�段應(yīng)折覆蓋在壓實(shí)的填料面上,平整順適,外側(cè)用土覆蓋,格柵的鋪設(shè)應(yīng)平順,保持一定的松緊度,表面嚴(yán)禁有碎、塊石等堅(jiān)硬凸出物,局部起伏差不得大于5cm,格柵的縱向搭接重疊寬度不小于30 cm,搭接縫采用塑料帶綁扎,間距為50cm,對(duì)鋪設(shè)好的格柵每隔1.5m用勾頭釘固定于地面,以保證格柵以下承面密貼,鋪設(shè)好的格柵應(yīng)及時(shí)回填,防止日曬老化,筋材暴露時(shí)間不宜超過24 h,上下層土工格柵的搭接縫錯(cuò)開設(shè)置,錯(cuò)開長度不應(yīng)小于50cm,并用下層土工格柵回包,與上層格柵形成一整體,兩層格柵間的填土厚度為50cm。③路基土應(yīng)分層填筑并滿足相應(yīng)規(guī)范要求,另外應(yīng)避免運(yùn)料車在已攤鋪好并張緊定位的格柵上直接碾壓。④施工中應(yīng)控制路堤的填土速率并加強(qiáng)沉降和側(cè)向位移的觀測,防止路堤失穩(wěn)。

　　四、土工格柵的使用效果
　　1.增加了路堤的穩(wěn)定性,有效防止滑移、塌方、沉陷等現(xiàn)象的發(fā)生。另一方面,使其上部施加的荷載能均勻分布在地層中。也就是說,當(dāng)軟土地基在上覆荷載作用下可能產(chǎn)生剪砌破壞時(shí),土工格柵將阻止破壞面的出現(xiàn),從而提高地基的承載力。當(dāng)土工格柵受到集中應(yīng)力作用時(shí),高彈性模量的土工格柵受力后將產(chǎn)生垂直分力,分散和抵消部分荷載,有效提高地基承載力,這一效果能有效提高路基加載速率,縮短工期。
　　2.有效提高地基承載力,由于重型機(jī)械在軟基路段容易沉陷,路基填土壓實(shí)難于開展,但砂墊層結(jié)合土工格柵處理后,壓路機(jī)等機(jī)械便可在其上開展作業(yè)。通常在未經(jīng)處理的軟土路基上填筑路堤,在一定的填筑高度內(nèi),都會(huì)出現(xiàn)不同程度的“彈簧”狀態(tài),填土難于壓實(shí),平整度差。經(jīng)鋪設(shè)土工格柵后,由于其約束作用,填料易于壓實(shí),表面平整。
　　3.土工格柵在提高地基承載力和增加地基穩(wěn)定的同時(shí),對(duì)不均勻的沉降有調(diào)節(jié)作用,能較快的減少路基的沉降差異。土工格柵和砂礫層共同構(gòu)成比軟土剛度大得多的復(fù)合墊層,對(duì)上部施加的荷載起到重新分布的作用,其滲透排水作用又使地基受力趨于均衡,使軟基加快排水固結(jié),促成路堤均勻沉降,使路堤平順。
　　4.在一邊軟一邊硬的地基上填筑路堤,使用土工格柵能更有效地保證路堤填筑時(shí)的安全,并能加快此類路堤的沉降均衡穩(wěn)定。在此種地基上填上,由于沉降的差異,會(huì)造成路基斷裂,甚至失穩(wěn)。由于土工格柵具有均布力特性,可使整個(gè)斷面平衡。
　　五、幾點(diǎn)體會(huì)
　　(1)原設(shè)計(jì)對(duì)h>20m的軟基采用清淤換填并加土工格柵加筋,我認(rèn)為是可行的。(2)路堤填土的厚度及密實(shí)度要求,在土工格柵上的第一層甚至兩層適當(dāng)放松。實(shí)際施工中經(jīng)過各方面技術(shù)研究,密實(shí)度要求達(dá)到85%,可略低于90%。該部分可作為沉降后低于地面線的原狀土處理。(3)路堤橫斷面方向的弧形沉降對(duì)土工格柵的抗拉強(qiáng)度有較高要求,特別是沉降差異較大時(shí),對(duì)土工格柵的橫向搭接長度及搭接方式應(yīng)給予關(guān)注,土工格柵的縱向搭接也有類似問題。
　　
　　:
　　[1]公路軟土路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范(JTJ017-01).人民出版社,2001.
　　[2]黎軍,林延鵬.土工格柵在公路邊坡及路基中的應(yīng)用.公路,2000,(9).
　　[3]公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范(JTJ/T019-98).人民交通出版社,1998.

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