土工格栅加筋路堤的机理分析及其应用

研究与探讨广东建材2011年第2期土工格栅加筋路堤的机理分析及其应用陈锐(江苏省交通科学研究院股份有限公司)摘要：目前，土工格栅加筋路堤的方法在高填方路堤工程中正获得越来越多的应用。本文首先分析了十工格栅加筋路堤的机理，包括三个方面的因素：承担水半荷载，提高地基土承载力；增人地基上的约束力，提高峰向承载力；抑制上拱效应，减小路基沉降营。然后以某十工格栅加筋在公路路堤_L：程中的应用为例，论述了该技术的施上流程、技术参数、施_[要点和质量控制等，表明了土工格栅具有较高的工程应用价值。关键词：土上格栅；加筋；路堤；原理；应用1引言传统的高填方路堤需用较缓的边坡，占地面积大，且露肩边缘不易压实，边坡稳定性差，受雨水浸蚀后易坍塌失稳。采用土工格栅对路堤边坡进行加固，能有效阻止土体侧向位移，保持路基稳定、耐久，同时可大幅减少占地面积，降低工程造价。土工格栅是一种新型的岩土工程材料，它是将聚乙(丙)烯或聚酯等高分子化合物挤压成薄片，形成有规则图案的网眼，在加热控制下拉伸成薄片，使杂乱长链分子变成有序从而提高聚合物的抗拉强度和刚度，根据需要可形成单向格栅、双向格栅及多功能格栅等形式。将土工格栅置于土体表层或各层土体之间，可以起到保护或加强土体的作用[1]。具有防渗、过滤、排水、防护、隔离、加筋和加固等多种功能，同时具有重量轻、易搬运、强度高、抗腐蚀、运输方便和价格低廉等优点。近年来被广泛应用于各类岩土工程，特别是在路堤加固工程中应用较多。2土工格栅加筋路堤的机理土工格栅是一种良好的路用加筋材料，其加筋路堤的作用主要通过土工格栅筋材的拉力激发来实现。十工隔栅的加筋作用体现在三个方面。2．1承担水平荷栽，提高地基土承载力对于地基土来说，最主要的荷载是竖向荷载，即路基填料的自重。另一个重要的荷载是路堤填料由轴线向束柚麓±lll堪_-g一12一图1加筋土承担水平推力示意图两侧的水平推力，由于这个水平向推力的存在，使得地基承受竖向的荷载能力下降。在加筋路堤中，利用一层或几层土工格栅加筋来承担水平荷载，就能显著地提高地基承载力。2．2增大地基土的约束力，提高竖向承载力对于未加筋路堤，由于路堤填料是松散材料，不能约束地基表层土由路堤传来的竖向荷载作用卜的侧向变形。约束地基表层十的侧向变形，就能提高地基土的竖向承载力。地基表层土侧向变形的约束作用，即地基土表面水平位移的约束，主要取决于路堤基底粗糙程度。土工格栅能够有效地增加基底的粗糙度，对此的解释是土工格栅与十基十相互作用的结果。这种相互作用可归纳为土工格栅表面与土粒的摩擦作用、士粒对十工格栅筋肋的被动阻抗作用和土工格栅孔眼对土基土的“锁定”作用。这三种作用均能充分约束土粒的侧向位移，达到增大地基土的约束力，提高竖向承载力的目的。2．3抑制土拱效应，减小路基沉降量工程实践证明，加筋体协调地基沉降的能力是很强的。目前，对于土上格栅抑制十拱效应的发展、协调地基变形的理论研究较少，而且对于土工格栅能否减少路基沉降量，工程界尚有不同看法。一般认为：地基表面和路堤基底间铺设土工格栅后能明显减小地基的不均匀沉降量(定义为堤轴处与堤趾处沉降量之差)，但对减小路基整体沉降量不太明显Ⅲj。3工程实例3．1工程简况某城市公路，路基宽度1lm，路基填方高度22m左右。该高填方公路路堤坡面内侧设置了土工格栅以增加 广东建材2011年第2期研究与探讨坡体和路堤的稳定性。该土工格栅加筋坡体的结构简图如图2所示。图2土工格栅加筋坡体结构简图3．2施工工艺流程该路堤工程的施工流程为：施工准备一地基处理一检测、清理下承层一铺设上工格栅一填士摊平碾压---肖0除边坡宽填部分一土T格栅向上包边一铺设上层土工格栅一两层土工格栅绑扎崮定。3．3施工技术参数土工格栅加筋路堤边坡坡率为1：1．227，每3m设置一宽2m的平台。在路堤施工中，每填筑lOOcm沿受力方向设置一层单向拉伸士上格栅，至上而下全部设置。土工格栅长度：路床顶面以下3m范围内，土工格栅长llm；路床顶面以下3～6m范围内，土工格栅长6m；路床顶面以下6～9m范围内，十工格栅长6m；路床顶面以下9～12m范围内，土工格栅长6m；路床顶面以下12m以外，土_T格栅长12m。每层土工格栅均向路基外伸出2．5m，用以向一}：翻折包边，与上层土rT格栅搭接2m，并绑扎牢固。包边格栅外覆盖50cm厚素士，并植草防护。3．4施工准备在施工准备阶段，应认真符合设计文件，清楚设计意图，掌握设计要点、施工工艺及施工方法，熟悉施工规范和质量标准，严格按照设计要求选择合格的上工格栅，做好试验段的施工。(1)土工格栅技术指标。土工格栅采用钢塑复合十工格栅，要求原材料为高密度聚乙烯(HDPE)，必须采用全新的原始颗粒原料，严禁采用粉状和再造粒状颗粒原料。每延米破裂托力纵向≥50kN，横向破裂拉力30kN。土工格栅原料鉴定和性能指标应经过国家级试验室进行测试。(2)试验段施工。根据工程实际结合现有的机械设备选择一段高填方路堤进行试验段的施工，通过试验段的施工确定最佳含水量、填土厚度(施工中，每lOOcm铺设一层士工格栅，故填土的压实厚度均按25cm控制)、最佳机械组合、压实遍数等。3．5施工要点(1)施工放样。在施工现场精确放出路堤边坡坡脚线(加筋路堤要求宽填50cm，所以测量放样时也应当按设计坡脚线外50cm进行)，做桩并洒灰线标记。(2)地基处理。按照《公路路基施工技术规范》的要求，对原地面进行清表，并将淤泥、杂草及松散土体清除干净。再对原地面做强夯处理(施工中采用2000kN·m的夯击能)，然后铺筑30cm厚天然砂砾。为降低地卜．水位，在路基两侧设置排水沟。(3)士工格栅铺设。士工格栅铺设前，路基底面应平整、密实，沿着受力方向平铺、拉直，不得卷曲、扭结。土工格栅要向路堤边坡外伸出2．5m，以备包边固结路堤。在铺设的I七工格栅上，每2m用U犁钉固定于路基上。(4)路基填筑。①通过焖土或翻晒的方式控制填土的施工含水量在最佳含水量±2％之间；②土工格栅铺设完毕后，不可长时间暴晒，应及时按试验段确定的厚度和施工方法填十摊平压实；③填土的粒径要控制在15am以下，填料中不可夹杂石块，以免损伤十工格栅；④填十时，应先填格栅两端，然后依次扩大，车辆不可直接在铺好的格栅卜行走，避免格栅隆起；⑤每层填料要用推土机和半地机整平，确保路基与十工格栅密贴[3]。(5)边坡整修及包边。土工格栅上填筑两层(压实厚度50cm)填土后，将宽填部分削除至下层(顺便将F50cm的包边格栅覆盖，以免格栅日晒老化)，人．T将边坡边缘整修平顺后将下层伸出的土工格栅翻折上来，将边坡包起。(6)铺设上层十工格栅。按第三条所述方法铺设土工格栅，与下层包起的上工格栅搭接部分用塑料带绑扎牢固，绑扎间距为lm。每填筑50cm后，铺设一层土工格栅并包边，以此类推，直至完成路基填筑。(7)边坡防护。路基填筑完成后，及时做好坡脚防护，并进行边坡整修，将包边格栅外的覆盖士人工夯拍密实、植草。3．6施工质量控制施工中要严格按设计及规范要求控制基底处理、路基填筑、土工格栅铺设、路堤边坡整修、包边施工及边坡防护等的施工质量。土工格栅的铺设质量除在施工中控制外，完工后可通过红外线遥感观测仪检测十上格栅的破损和位移。路堤的施工质量除用常规的方法检测外，亦可用荷载板检测评价其施工质量。3．7效益评价一13— 研究与探讨广东建材2011年第2期广东怀集大坪地区铁铜多金属矿成矿地质特征及成因探讨陈梓文(广东省地质调查院)摘要：阐述了广东怀集大坪地区铁铜多金属矿的地质特征，并对其矿床成冈进行T探i,4。关键词：广东怀集大坪地区，铁铜多金属矿；碳酸盐岩和钙质砂岩；矽卡岩型及蚀变破碎带型矿床广东怀集大坪及其周边地区，铁、银、铜、铅、锌、锡、金等矿床(点)上百处，但中型矿床仅有一处。前人普遍认为这些矿床成因相似，成矿物质来源于连阳岩体，矿床成因为岩浆热液和接触交代。通过大调查工作发现，大坪矿区产于寒武系高滩组、泥盆纪老虎头组和泥盆纪东岗岭组内的铁铜多金属矿床并非岩浆热液和接触交代类型，而是非岩浆热液成因的区域变质并叠加构造的产物，矽卡岩型及蚀变破碎带型的多金属矿床，这一认识，对指导本区的找矿具有十分重要的意义。1矿区地质特征怀集大坪地区处于北东向郴州—怀集断裂带与东西向佛冈一丰良构造岩浆岩带的交汇部位，成矿地质条件十分有利。1．1地层区内出露地层主要有：寒武纪高滩组、泥盆纪老虎头组和泥盆纪东岗岭组，为一套夹有碳酸盐岩和钙质砂岩的类复理石碎屑岩建造。由于受岩浆活动的影响，地层出露零散，断续分布。高滩组：为一套类复理石碎屑岩沉积建造。地层总体走向为北东或北东东向，倾向北西或南东。其岩性丰要为变质细粒长石石英杂砂岩、石英细砂岩、石英粉砂岩。老虎头组：大致呈北东向带状展布，岩性主要为细粒石英砂岩、钙质砂岩、页岩、砂质灰岩，厚度约250m。东岗岭组：下部岩性为白云质大理岩、大理岩化白云岩夹灰岩，上部为厚层状灰岩、白云质灰岩夹硅质灰岩与泥灰岩。厚100～490m，本层是“矽卡岩”型磁铁矿床和硼锡多金属矿床的主要赋存层位。1．2构造矿区地处中州复向斜的北东段，由于受岩浆活动的影响，向斜轴部及东南翼地层残缺不全，主要表现为比较发育的层内次级褶皱，一般为紧闭的挤压褶皱，规模较小。其轴线走向基本呈北东或北北东向。区内断裂构造发育，主要为北东向和北西一北北西该公路工程采用土工格栅加筋路堤后，与传统路堤【参考文献】相比，减少了大量的填筑土方，该公路到目前为止运行[1]张道宽．土工织物加强软士路基的研究[D]．中国铁道科学研良好。究院，1987·4思结本文分析了土工格栅的加筋路堤的原理以及详细的论述了该技术在某T程中的应用，表明了土工格栅加筋路堤的方法具有较高的应用价值。近年来，土工格栅在公路及水电工程中的应用也越来越广泛，其在不同的应用场合发挥着不同的功能作用，如加筋补强、过滤排水和防护等。可以相信，在未来的工程建设中，土工格栅的应用前景将更加广泛。●一14一[2]欧阳仲春．现代士工加筋技术[M]．北京：人民交通出版社，1991．[3]罗强，刘俊彦，张良．土工合成材料加筋砂垫层减小软土地基沉降试验研究[J]．岩土工程学报，2003，25(6)：710—714．[4]杨圣春，刘香，刘传利，等．塑料土工格栅加筋土加筋机理研究[J]．四川建筑，2007，27(增刊)：89—90．[5]季大雪．土j：格栅加筋路堤边坡结构性能研究[D]．大连理工大学，2004