破裂面示意图之欧阳音创编

图2-14 破裂面示意图
等代土层厚度h 1（汽－20重车作用下）:
（1）计算荷载布置长度B 已知汽—20
重车的前后轴距
L=1.40+4.00=5.40m ，车轮接地长度a=0.2m ，由规范得：
因为挡土墙分段长度大于10m ，故取扩散长度B=11.37m
（2）计算荷载布置宽度0L
a ） 按活动区宽度布置汽车荷载求)1(h
∑=KN G 300，0
L =4.98m ，B=11.37m ，3
/18m KN =γ。

按路基全宽布置汽车荷载求)2(h 因路面宽为22m ，除去隔离带宽度，可布置6辆重车
∑=⨯=KN G 18003006，
m
L 220=，B=11.37m ，
3/18m KN =γ
m h 4.018
2211.371800
)2(=⨯⨯=
∴)1()2(h h > ，故取m L 220=且沿
全路基宽布置六行车队
m h 29.01898
.437.11300
)1(=⨯⨯=
取h 1=0. 4m
H
K h H K h E a
a a 2
)(11+*+*=
γγ
=
2)2(1h H K H a +*γ=2
8
.1029.01810⨯⨯⨯=281.88（KN ）
从控制墙身变形出发，进行墙身宽度B 的初步设计，从而得到：
4
41
124])(2)[cos(125E
x x h H K B a -++*=αδγ=0.78m
下面从墙身稳定性出发，进行墙身宽度的进一步设计，分为墙身抗滑和墙身抗倾覆两种情况。

假设各层拉筋的锚固长度均为m L 。

（3）根据墙身抗滑，确定21B =
10185.05.3sin 88.2814.02
8
.018121010-cos3.588.2813.1m ⨯⨯︒
⨯⨯-⨯⨯⨯-︒⨯⨯L ）（
=
90
28888.358m
L -（m ）
当m L =0.5m 时，21B =2.4m
m L =0.6m
时，21B =2.1m
m L =0.7m 时，21B =1.7m
取m L =0.6m ，21B =2.1m
（4）根据墙身抗倾覆，确定22B
H
K x x H L Hf K H E H E H E H B f m E x E y y x x *-*+
--*-+-*=
*122012
2122]
]
[3)
(][)tan([2)2
)
tan((
γγαγαγH
E H y
*+-*-
1212
)
tan(γαγ=
180
09
.233)61.14211152(36036.54331--⨯-m L （m ）
当m L =0.5m 时，22B =2.03m
m L =0.6m
时，22B =1.83m
取m L =0.6m ，22B =2m
墙身宽度B 减为2m ，加筋锚固长度减为0.6m 。

L=L m +L h
第一层加筋长度L=0.6+4.98=5.58m 第二层加筋长度L=0.6+3.98=4.58m 第三层加筋长度L=0.6+2.99=3.59m 第四层加筋长度L=0.6+1.99=2.59m 第五层加筋长度L=0.6+0.99=1.59m 。

验算部分：
第二步：稳定性验算
（1）墙底偏心距验算
N
M M B e y ∑∑--=
'2y
n
i E x i E y G E G H E x i n T H E GH B x
y +-+-++-=
∑=1
)1(2
=10.03
16=≤
B （2）基底偏心距e 和基底应力验算
1
'
0000)()2)((2
2
G E G b T E e B a E G B a G B a e y n
i i x y ++---++++-
+=
∑==
0.11
6
0B
a +≤
=0.5（m ） 2
1001
00
max )()(6B a e G E G B a G E G y y ++++
+++=
σ=175.28≤200kPa 2
1001
00
min )
()(6B a e G E G B a G E G y y +++-
+++=
σ=112.07≥0kPa
（3）墙身内部抗剪强度验算
将墙身分为5个区域，受力如图2-15所示。

在每个区域内均有一个截面的抗滑稳定系数最小，利用求极值的方法，求出该最小抗滑稳定系数，如果此值大于抗滑要求安全系数，则墙身满足抗剪要求。

图2-15 墙身受力图
以墙顶为原点，向下取坐标x ，x 截面处的抗滑稳定系数如下： 一区域)2,0(∈x ：
对上式求导，不存在极值，并且c K 在)2,0(∈x 内递减。

当x=2时，c K =4.03.1=≥
］［c K 二区域)4,2(∈x ：
对上式求导，不存在极值，并且c K 在)4,2(∈x 内递减。

当x=4时，c K =2.73.1=≥
］［c K 三区域)6,4(∈x ：
对上式求导，不存在极值，并且c K 在)6,4(∈x 内递减。

当x=6时，c K =2.23.1=≥
］［c K 四区域)8,6(∈x ：
对上式求导，不存在极值，并且c K 在)8,6(∈x 内递减。

当x=8时，c K =1.93.1=≥
］［c K 五区域)10,8(∈x ：
对上式求导，不存在极值，并且c K 在)10,8(∈x 内递
减。

当x=10时，c K =1.73.1=≥
］［c K 墙身内部满足抗剪强度要求。

2.3土工格室在地基处理中的应用
通过以上分析得出土工格室加固饱和土地基时，其加固效果受饱和黄土层厚度制约，对于厚度小于4m 的浅层饱和土地基，加固效果较好，而对于厚度大于6m 的厚层饱和土地基，则效果相对不明显。

所以路基厚度小于6米时，可采用柔性筏基加固措施，如图2-16所示；软弱地基厚度大于6米时，宜采用低强度桩（碎石、水泥搅拌桩等）复合地基与土工格室加筋层构成的桩～筏体系加固处理，如图2-17所示。

图2-16 柔性筏基加固断面示意图 图2-17
桩～筏体系加固断面示意图
1．地基承载力计算
（1）由于在均布荷载的作用下，荷载作用中心的沉降最大，以荷载作用中心的沉降作为控制点，整理得均布荷载与荷载中心的沉降关系：
q ＝
()()[]()[]()()()()
L L L L L B L B L L ky
βφβφβφβφβφβφβφβφ432143214)(41+-+--
＝
()()()()[]()()()()()()[]()[]y
L B L B L L L L L L L L L L k )
(444432143214321βφβφβφβφβφβφβφβφβφβφβφβφ----++
＝
C
ky 式中：q ——均布荷载的大小，N/m 2
；
y ——荷载作用中心的沉降，m ；
B ——均布荷载宽度的1/2，m ；
k ——地基系数， N/m
3
；
L ——土工格室结构层宽度的
1/2，m ；
β——4
4EI
k ，1/m ；
C ——()()[]()[]()()()()
L L L L L B L B L L βφβφβφβφβφβφβφβφ432143214)
(41+-+--
；
EI ——土工格室结构层（弹性地基梁）截面的抗弯
刚度，N ·m 2
；
1φ、2φ、3φ、4φ——克雷洛夫函数。

（2）荷载作用边缘点为计算沉降点，来计算均布荷载，即当x ＝B 时，有：
)()(3
2010B EI M B y y B βφββφ-
=＋[]{}B k
q
βφ11- －
()()[]()()[]{}
()()()()[]
()B L L L L k B L L B L L q βφβφβφβφβφβφβφβφβφ32143322344+---
＋[]{}B k q βφ11-
＝()()B k q D B k q C βφβφ31⋅-⋅＋[]{}B k
q
βφ11-
可以将分布荷载的大小q 用B 点的沉降y 来表示：
q ＝
()()()
B B D B
C ky
βφβφβφ1311--+
式中：q ——均布荷载的大小，N/m 2
；
y ——荷载作用中心的沉降，m ； C ——()()[]()[]()()()()
L L L L L B L B L L βφβφβφβφβφβφβφβφ432143214)
(41+-+--
；
D ——
()()[]()()[]{}
()()()()[]
L L L L B L L B L L βφβφβφβφβφβφβφβφ2143322344+---；
B ——均布荷载宽度的1/2，m ； k ——地基系数，N ·m
3
；
L ——土工格室结构层宽度的
1/2，m ；
β——4
4EI
k ，1/m ；
EI ——土工格室结构层（弹性地基梁）截面的抗弯
刚度，N ·m 2
；
φ、2φ、3φ、4φ——克雷洛夫函数。

1
2．土工格室柔性筏基加固地基的设计步骤
（1）了解被加固地基的几何尺寸、荷载情况、地基土及填土的性质；
（2）确定铺设土工格室的宽度及土工格室尺寸规格；
（3）进行地基承载力计算；
（4）对加固地基进行稳定性验算。

3．桩～筏体系加固地基的设计步骤
（1）单桩承载力的计算，复合地基承载力的计算；
（2）柔性筏基设计；
（3）置换率和桩数的计算；
（4）下卧层地基强度的验算；
（5）沉降计算。

3 施工
3.1土工格室处治路基差异沉降
3.1.1土工格室处治填挖交界处路基差异沉降
（1）土工格室柔性结构层的施工工艺如下流程
图：
图3-1 土工格室柔性结构层施工流程图（2）施工要求
①购进的土工格室材料须有出厂合格证和检测报告，每5000m2应随机抽样品进行强度指标试验，结果须满足设计要求。

当路基填高到达铺设标高时，按设计的路基纵横坡整平下承层，然后，在挖方段修成1.0m～2.0m宽的台阶，以备搭接。

②铺设土工格室前，以每两人为一组，使用合页式插销连接相邻的格室块，按展开方向直至处理地段全部联接完毕，然后用人工将土工格室拉开至规定尺寸，在四周用钢钎或填料固定，否则，严禁进行下一工序的施工。

③填筑时，应遵循先外后内的原则，依次从外到内用推土机将事先准备好的填料推入格室中，并初步整平。

格室填料使用原路基填料，最大粒径不得超过5cm，格室填料虚填厚度控制在20~30cm。

格室未填料前，严禁机械设备在其上行驶。

④采用人工挂线，进行精确整平。

整平后按路基施工规范进行碾压，依据原路基填料的碾压遍
数进行碾压合格为止，严禁使用羊足碾进行碾压。

3.1.2土工格室柔性搭板处治路桥过渡段路基差异沉降
柔性搭板的施工工序为：
（1）土工格室材料检查验收
施工前必须对购进的土工格室材料进行检查验收，材料必须有出厂合格证和测试报告，每5000m 应随机抽样并测试，结果必须达到设计对材料规格和性能的要求。

（2）整平地面并振压
铺设土工格室前，台背的地基应进行整平振压，其压实度要达到施工规范的要求。

（3）固定件安装
土工格室与桥台连接的质量直接影响着土工格室的使用性能。

土工格室与桥台采用Ф10～Ф12锚钉或同样尺寸的膨胀螺栓固定连接，可使用射钉枪或电钻机把固定件固定于桥台，锚固力≥1KN。

（4）张拉并铺设土工格室
相邻土工格室板块采用合页式插销整体连接。

在完全张拉开土工格室后，在四周用钢钎或填料固
定，否则，严禁进行下一工序的施工。

（5）格室填料
土工格室柔性搭板按现有路基施工规范施工，格室填料与路基填料相同，要求填料颗粒均匀，最大粒径不得大于5cm。

每层格室填料的虚填厚度不大于30cm，但不宜小于20cm，格室未填料前，严禁机械设备在其上行驶。

图3-2 柔性搭板施工流程图。