土工格栅与土工格室在公路软土地基路堤的应用

　　本文介绍了北海营闸二级公路A段工程No.2合同段的工程概况，并通过该工程的实际施工案例，阐述了对软土地基的现状分析和评价，处理原则和方法，以及采取土工格栅和土工格室处治的施工应用技术。

　　工程概况、软土地基分析和评价北海营盘经石头埠至闸口二级公路A段工程为广西沿海基础设施大会战一期工程，路线位于北海市东部沿海地带，北部湾附近，共分2个合同段。No.2合同段全长4.935km，其中约3.062km经过滨海平原地貌区，蜂巢格室用于土地拦固，地势平坦、低洼，蜂巢格室用于负载支撑，多为开阔的盐田和虾塘，路基设计以填方为主，路段内均为软基，主要以淤泥、淤泥混砂为主，多呈软、流塑状，分布段落长，且软土厚度较大，具有普遍力学强度较低、高压缩性等特征，工程地质条件极差。路堤未经处理直接填筑，路基会产生较大的沉降，且多呈不均匀性，使路堤存在横、纵向断裂甚至造成路堤滑移等安全隐患，必须对其进行软土处治。二、软土地基处理原则和方法由于原设计中采用的换填法、强夯片石挤淤法、桩基处治法等处治软土，软土处治较彻底，沉降安全稳定性好，但工程造价相对较高;而采用加筋法处治软土，具有降低地基实际负荷，提高地基承载力，增强路堤安全稳定，减少地基不均匀沉降，且工程造价相对较低等特征。所以在修改设计中，考虑到投资的实际情况，蜂巢格室稳固公路路基，主要对软土地基采取土工格栅和土工格室的加筋处理方法，处治后的软土路基虽然会存在较大的自然沉降，但以均匀沉降为主，经过一定的沉降稳定周期，以时间换取金钱和质量，达到降低处理成本，路基安全稳定得到相对的保证。

基于文克尔假定的土工格室加筋体受力分析

　　针对土工格室加筋体的受力变形特性，将格室体视为置于弹性地基上的梁基于文克尔假定建立考虑水平摩阻力，影响的土工格室加筋体的挠曲变形微分方程从而得到了土工格室加筋体在集中荷载和均布荷载共同作用下的挠曲变形幂级数半解析解。在此基础上分析了格室体长度格室，体刚度地基反力系数及筋土界面水平摩阻力，等因素对格室体挠曲变形及内力的影响结果表明格室体的设置可有效地减小路基沉降但也存在着尺寸效应，地基土体地基的反力系数对路基沉降有较大的影响该系数越大，路基沉降越小筋土界面水平摩阻力对格室体的挠曲变形及弯矩有一定程度的削弱作用在工程设计中值得考虑。

　　土工格室是世纪年代研发的一种新型，土工合成材料它是由高强度的高密度聚乙烯焊接或组装而成的三维蜂窝状结构，具有材质轻耐磨耐熟拉伸强度高刚性韧性好抗冲击力强等特点。可与格室内填充的砂石土等填料共同构成具有一定抗弯抗剪和抗压能力的柔性筏板基础来提高地基承载力，减少沉降和不均匀沉降目前该类土工合成材料不仅广泛应用于软土地基加固边坡防护挡土墙修建等岩土工程，而且因其与砂石等填料共同作用后形成良好的反滤排水隔离加筋保护及防渗等作用，而广泛应用于渠道防渗及水库大坝反滤排水防渗等水利工程中土工格室是一种极具发展前景的土工合成材料。国内外许多学者从不同角度对其进行了研究但因格室体的加固机理复杂。到目前为止其理论研究尚处于发展阶段其变形计算。尚无统一方法而变形是路堤设计的一个重要方面。因此有不少学者对格室体的受力变形进行研究取得了一些成果。如殷建华谈至明张福海等对传统的弹性地基梁理论进行改进在土工格室加筋体的竖向变形分析中考虑了筋土界面水平摩阻力的影响取得了良好的效果。但这些方法仍存在一些问题与不足如只给出了格室体在无限或半无限假定条件下的具体解答未给出其有限长梁解，且不能反映筋材拉力沿轴向变化实际情况为此本文拟对传统的弹性地基梁理论加以修正基于文克尔假定考虑筋土界面水平摩阻力的影响给出格室体荷载作用下受力变形的有限长梁幂级数解答。

土工格室加筋路堤边坡离心模型试验研究

　　以边坡高度12m，坡度为1∶0.75，共铺设土工格室20层，蜂巢格室，层厚为0.6m的某二级公路为原型路堤，设计和制作了9组土工格室加筋和1组未加土工格室边坡相似模型，对土工格室加筋边坡变形和破坏力学机理进行了离心模型试验研究。在试验加载过程中，采用位移传感器测量坡顶的变形，通过摄影照相记录边坡破坏全过程。试验发现，土工格室加筋边坡破坏过程可划分为变形、开裂、局部剪切塑性变形和破坏四个阶段。土工格室加筋边坡的破坏模式表现为加筋区的整体破坏，并与未加筋区有明显的分界线。加大格室高度与层厚比和提高格室长度与坡高之比有利于增加边坡的稳定性，但存在一个临界值。填料强度对土工格室加筋边坡的影响十分突出，边坡坡度对其稳定性的影响则不大。

　　在公路、铁路等的软基加固与处理中，土工格室加筋土作为重要的措施之一，在工程上已经获得了广泛的应用，并取得了良好的工程效果。为了研究其加固力学机理，许多学者开展了该领域的试验研究。采用0.10，0.15和0.20m高的土工格室进行整治铁路基床下沉病害的试验。从列车荷载作用下基床土动应力的实测数据，分析了不同高度土工格室的轨下动应力衰减差异及设计所需的换填厚度。表明，采用的格室高度愈高，轨下动应力衰减愈明显，所需换填厚度愈小。进行了基床换填土工格室加筋砂夹卵石垫层的现场动静态试验，表明换填土工格室加筋砂夹卵石垫层的基床加固方案，能有效地改善基床的动力特性，十分显著地降低基床产生的残余变形。进行了5组土工格室和砂构成的基床垫层和土工网和砂构成的基床垫层静态原型尺寸模型试验。两种材料的试验结果对比表明，与土工网垫层相比，土工格室垫层能够更有效地提高基床以及整个线路结构的刚度和强度。

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