談土工格柵在軟土地基處理中的應(yīng)用

申請免費(fèi)試用、咨詢電話：400-8352-114

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。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，必須采取措施對路基底進(jìn)行處理。

　　三、路基中的土工格柵墊層

　?。?）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，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，平臺錯臺處的回包長度增長至3.5m.回包段應(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)及時回填，防止日曬老化，筋材暴露時間不宜超過24 h，上下層土工格柵的搭接縫錯開設(shè)置，錯開長度不應(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，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，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，對不均勻的沉降有調(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，可使整個斷面平衡。

　　五、幾點(diǎn)體會

　?。?）原設(shè)計(jì)對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，對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。