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建筑施工职称论文:三凯高速公路工程土工格栅在软土地基处理中的应用研究
来源:文秘网 时间:2012/5/7 7:08:33 作者:yangmishu

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  一、工程概况
  三凯高速公路全长88.22公里,双向四车道,设计行车速度为80公里/小时。由于沿线地理环境及选线条件的限制,路线途经多处不良地质路段。本文所涉及的软土地基路段位于K102+700~K104+300地段,其路基横断面为半填半挖路基,填土高度为20米左右。
  二、沿线工程地质环境
  该段软土路基位于麻栗小河一级冲沟中,冲沟流向与路线走向相反,呈U字形,底宽40-180m,较平坦,两岸谷地呈30-40倾斜。冲沟上覆回填土、冲洪积及残积土。填土由板岩碎块石、杂色粘土混杂堆积,结构松散,层厚0.5-0.7m。冲积层软土。残坡积层由软至可塑状粘土、砂土组成,含板岩碎石,呈稍密至中密状。分布连续,强度低,层厚2.08-8.68m,为下层软土。下伏强风化粉砂质板岩,受区域地质构造的影响岩层节理发育,岩体破碎。根据地勘测报告K103+035-K103+460段软土厚度为2.40-11.90米,其状
态为软塑状。物理力学指标:天然含水量≥35%,亦大于液限;天然孔隙比为0.952-1.272,压缩系数a1~2=0.51-0.66MPa-1,属于高压缩性软塑土层。残坡积软土层[σ。]=103Kpa,冲洪积软土层[σ。]=68 Kpa。特别是在路线K103+700-K103+915及K103+035-K103+460段,为保证施工及运营阶段的安全性稳定性,并减小砼沉降,必须采取措施对路基底进行处理。
  三、路基中的土工格栅垫层
  (1)方案的确定。该段经设计单位、业主、监理三方共同研究决定采用换填,土工格栅垫层等措施进行软基处理,并同时布设纵、横向排水渗沟。(2)土工格栅垫屋综合处理地基的原理。土工格栅层文 秘杂 烩网专业代 写QQ8 00002 959电话13182 443908处理地基(软土地基)的机理表现在下面几个方面:①土工格栅有一定的刚度,从而使上面的负荷得到扩散,提高了地基的承载能力。②由于土工格栅的抗拉强度大,它的存在可增加路堤的稳定性。③土工格栅与砂垫层或填土层(0.5m厚)共同作为一层,这一层具有同路基及地基或软土地基不同的刚度,它既是路堤的柔性筏基,又是地基及软土的排水通道。所以在地基变形显得均匀,差异沉降较小。④由于格栅网眼的存在制约了颗粒材料的横向移动,形成了良好的嵌锁作用。通过这种机械咬合作用使土体具有较好的整体抗剪能力。(3)材料的性能及要求。砂垫层要求用洁净的中粗砂,含泥量应小于5%,以利形成排水通道。土工格栅是一种新型的聚合物材料,经双向定向拉伸后,它的纵、横向抗拉强度均匀,且具有良好延性、高抗疲劳性和耐腐蚀性。其重量较轻,方便施工。本次地基处理所用的土工格栅是QLGSG50-50型,延伸率为5%,其纵、横向抗拉强度均为50kN/m双向土工格栅,网孔尺寸为15mm×15mm,幅宽为4m,幅长为50m。(4)土工格栅垫层处理地基的施工程序及要点。①先平整场地,清表土并排干地表水。②在地基上铺一层10cm的砂垫层,然后铺上一层SS-20型土工格栅(采用横铺),土工格栅沿横断面铺设,格栅的强度高的方向(纵向)应垂直于路基的中线,应尽量避免沿这个方向的接缝,各层土工格栅的两端需进行回包,回包长度分别不小于1.5m、2m,平台错台处的回包长度增长至3.5m。回包段应折覆盖在压实的填料面上,平整顺适,外侧用土覆盖,格栅的铺设应平顺,保持一定的松紧度,表面严禁有碎、块石等坚硬凸出物,局部起伏差不得大于5cm,格栅的纵向搭接重叠宽度不小于30 cm,搭接缝采用塑料带绑扎,间距为50cm,对铺设好的格栅每隔1.5m用勾头钉固定于地面,以保证格栅以下承面密贴,铺设好的格栅应及时回填,防止日晒老化,筋材暴露时间不宜超过24 h,上下层土工格栅的搭接缝错开设置,错开长度不应小于50cm,并用下层土工格栅回包,与上层格栅形成一整体,两层格栅间的填土厚度为50cm。③路基土应分层填筑并满足相应规范要求,另外应避免运料车在已摊铺好并张紧定位的格栅上直接碾压。④施工中应控制路堤的填土速率并加强沉降和侧向位移的观测,防止路堤失稳。
 四、土工格栅的使用效果
  1.增加了路堤的稳定性,有效防止滑移、塌方、沉陷等现象的发生。另一方面,使其上部施加的荷载能均匀分布在地层中。也就是说,当软土地基在上覆荷载作用下可能产生剪砌破坏时,土工格栅将阻止破坏面的出现,从而提高地基的承载力。当土工格栅受到集中应力作用时,高弹性模量的土工格栅受力后将产生垂直分力,分散和抵消部分荷载,有效提高地基承载力,这一效果能有效提高路基加载速率,缩短工期。
  2.有效提高地基承载力,由于重型机械在软基路段容易沉陷,路基填土压实难于开展,但砂垫层结合土工格栅处理后,压路机等机械便可在其上开展作业。通常在未经处理的软土路基上填筑路堤,在一定的填筑高度内,都会出现不同程度的“弹簧”状态,填土难于压实,平整度差。经铺设土工格栅后,由于其约束作用,填料易于压实,表面平整。
  3.土工格栅在提高地基承载力和增加地基稳定的同时,对不均匀的沉降有调节作用,能较快的减少路基的沉降差异。土工格栅和砂砾层共同构成比软土刚度大得多的复合垫层,对上部施加的荷载起到重新分布的作用,其渗透排水作用又使地基受力趋于均衡,使软基加快排水固结,促成路堤均匀沉降,使路堤平顺。
  4.在一边软一边硬的地基上填筑路堤,使用土工格栅能更有效地保证路堤填筑时的安全,并能加快此类路堤的沉降均衡稳定。在此种地基上填上,由于沉降的差异,会造成路基断裂,甚至失稳。由于土工格栅具有均布力特性,可使整个断面平衡。
  五、几点体会
  (1)原设计对h>20m的软基采用清淤换填并加土工格栅加筋,我认为是可行的。(2)路堤填土的厚度及密实度要求,在土工格栅上的第一层甚至两层适当放松。实际施工中经过各方面技术研究,密实度要求达到85%,可略低于90%。该部分可作为沉降后低于地面线的原状土处理。(3)路堤横断面方向的弧形沉降对土工格栅的抗拉强度有较高要求,特别是沉降差异较大时,对土工格栅的横向搭接长度及搭接方式应给予关注,土工格栅的纵向搭接也有类似问题。

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