加筋土工布對(duì)減少土壓力的研究和實(shí)踐

1、加筋土工布對(duì)減少土壓力的研究和實(shí)踐         06-02-19 15:16:00     作者：陳 峰1 費(fèi) 忠1     編輯：studa9ngns摘要：采用加筋土工布減少墻后土壓力，從而均化擋墻樁基豎向荷載的分布，減小樁基最大豎向荷載，使其滿足實(shí)測(cè)樁頂承載力的要求。以加筋土工布減少土壓力的理論出發(fā)，分別進(jìn)行了加筋土工織物的室內(nèi)和室外試驗(yàn)，以及墻后埋設(shè)土壓力盒，通過理論和實(shí)踐相對(duì)照，認(rèn)為采用加筋土工布對(duì)減少墻后下部土壓力具有良好

2、的效果，達(dá)到了研究分析所預(yù)期的目的，為今后類似工程提供了一定的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用價(jià)值。 關(guān)鍵詞：加筋土工布 減少土壓力 承載力 特性試驗(yàn)  1 問題的提出太浦河泵站的出水池?fù)跬翂Ω叨茸畲鬄?0.45m，結(jié)構(gòu)型式采用空箱扶壁式（見圖），出水池?fù)跬翂Φ装遄湓邳S灰色輕砂壤土層上，該土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見表。表1  擋墻底板基底土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)含水量w()重度（kN/m3）直接快剪固結(jié)快剪孔隙比e塑性指數(shù)L(%)地基容許承載力（kPa）cc32.31911248350.889.2120根據(jù)已有的地基參數(shù)，對(duì)擋墻進(jìn)行了穩(wěn)定計(jì)算分析，在控制工況下，抗滑安全系數(shù)c0.865<1.

3、30，基底最大壓應(yīng)力212.1>120kPa，擋墻結(jié)構(gòu)的抗滑穩(wěn)定和基土承載力均不滿足規(guī)范要求，設(shè)計(jì)采用鋼筋砼預(yù)制方樁進(jìn)行地基處理，樁長(zhǎng)9m，樁基最大樁頂荷載Qd=610.08kN。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告提供的預(yù)制樁極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算，樁基的單樁承載力設(shè)計(jì)值Rd778kN，滿足上部結(jié)構(gòu)荷載的要求?？紤]到本工程為重大工程，工程等級(jí)為大型，需對(duì)樁基進(jìn)行單樁靜載試驗(yàn)驗(yàn)證樁的極限承載力，試驗(yàn)方法采用慢速荷載維持法，試樁荷載由錨樁反力提供。單樁豎向靜載試驗(yàn)Q-s曲線見圖2。從試樁Q-s曲線結(jié)果表明，單樁極限承載力Rk為747kN，對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)值Rd為466.9kN，沒有達(dá)到原設(shè)計(jì)要求。加上擋墻底板較長(zhǎng)，底板上

4、填土部分有可能產(chǎn)生二次滑動(dòng)面，對(duì)擋墻的結(jié)構(gòu)安全造成威脅，因此需進(jìn)行加固處理。加固處理比較了多種方案，見表。表2   加固方案比較表方案技術(shù)方面施工難度工期經(jīng)濟(jì)方面接長(zhǎng)底板前趾補(bǔ)樁受力計(jì)算分析明確，概念清晰，但需修改原擋墻結(jié)構(gòu)施工圖增加的樁需重新制作，改變了原施工組織設(shè)計(jì)計(jì)劃流程，施工難度較大最長(zhǎng)較大壓密注漿受力分析不甚明確，加固效果對(duì)受力分析影響較大，經(jīng)驗(yàn)假設(shè)較多施工難度較小，但加固效果的離散性較大，并改變了原施工工序較長(zhǎng)較大墻后鋪設(shè)加筋土工布受力計(jì)算相對(duì)較明確，不需修改原擋墻結(jié)構(gòu)施工圖施工難度最小，不影響原施工組織設(shè)計(jì)計(jì)劃工序同原工期較小接長(zhǎng)底板后趾受力計(jì)算分析明確，概念

5、清晰，但需修改原擋墻結(jié)構(gòu)施工圖施工難度小，但影響施工組織設(shè)計(jì)計(jì)劃工序，并需增加擋墻結(jié)構(gòu)施工的開挖面長(zhǎng)較小 經(jīng)過以上綜合比較，認(rèn)為在墻后鋪設(shè)加筋土工布是較合理可行的方案（見圖2）。              圖1  擋土墻及墻后復(fù)合加筋土結(jié)構(gòu)斷面圖                   

6、60;  圖2  擋土墻單樁豎向靜載試驗(yàn)Q-s曲線圖2 減少墻后土壓力的理論分析2.1 分析方法的選取根據(jù)工程界迄今為止的研究結(jié)果，加筋土中筋土相互作用減少土壓力的基本原理通常可分為兩類概念，第一種是準(zhǔn)粘聚力原理，第二種是摩擦加筋原理。準(zhǔn)粘聚力原理是將加筋土看作各項(xiàng)異性的復(fù)合材料，拉筋的彈性模量遠(yuǎn)大于填土的彈性模量，拉筋與填土共同工作，包括填土的抗剪力、填土與拉筋的摩阻力和拉筋的抗拉力的共同作用，使得加筋土的強(qiáng)度明顯提高。摩擦加筋原理是將土體作用在墻背上的土壓力通過筋土間的摩擦力由錨固區(qū)內(nèi)的筋土錨固力來(lái)抵消。該原理忽略了筋帶在力作用下的變形，也未考慮土是非連續(xù)介質(zhì)

7、、具有各向異性的特點(diǎn)，對(duì)加筋材料本身模量較小、相對(duì)變形較大的合成材料，其結(jié)果是近似的。以上兩個(gè)概念中，由于如何確定復(fù)合土的內(nèi)聚力c和內(nèi)摩擦角，從試驗(yàn)方法上是比較困難的，而測(cè)定筋土之間的摩擦系數(shù)則是比較容易的，加上摩擦加筋原理概念明確、簡(jiǎn)單，因此本工程采用第二種概念進(jìn)行減少墻后土壓力的計(jì)算分析。2.2 加筋土的計(jì)算分析假設(shè)側(cè)向土壓力自上而下呈直線增長(zhǎng)，拉筋的最大拉力也沿深度呈線性增大。根據(jù)平衡條件，有     式中：T1，T2，Ti，Tn各層各結(jié)點(diǎn)拉筋所受拉力；1，2，I，n為結(jié)點(diǎn)豎向分層編號(hào)；EA為全墻單寬所受的主動(dòng)土壓力合力。各加筋土層厚度Hi可由下式確定    式中：T復(fù)合加筋土工布室內(nèi)試驗(yàn)得到的抗拉強(qiáng)度（kN）；F抗拉安全系數(shù)；回填土的容重（kN/m3）；KaRanking主動(dòng)土壓力系數(shù)。各層土工布加筋長(zhǎng)度Li的確定a.    錨固長(zhǎng)度的確定    式中：Fm錨固安全系數(shù)；mi第I層土工布與填土的界面摩擦阻力強(qiáng)度（kPa）。b. 滑動(dòng)區(qū)長(zhǎng)度的確定c. 加筋土工布的總長(zhǎng)度式中：L0復(fù)合加筋土工布翻疊長(zhǎng)度，取L0=2.3m；Lp消除擋土墻后二次破裂面的長(zhǎng)度。  &#