0-土工格室及其应用

文章编号:100926825(2007)0420201202

土工格室及其应用

收稿日期:2006208204

作者简介:宋绪伟(19762),男,助理工程师,中国公路工程咨询总公司浙江分公司,浙江杭州　310000

毛培才(19742),男,助理工程师,宁波顺和路桥设计有限公司,浙江宁波　315105

宋绪伟　毛培才

摘　要:介绍了土工格室的概念,阐述了土工格室在加固软土地基、路堤边坡防护、挡土墙及其江湖围堰、沙漠地区筑路、

处理桥头跳车等方面的应用情况,并分别给出了应用实例加以论证,应用效果良好。关键词:土工格室,承载力,防护效果中图分类号:TU414文献标识码:A

1　土工格室概述

土工格室(G eocell )是20世纪80年代初在国际上出现的一种新型土工合成材料,具有立体网状结构。它伸缩自如,运输方便,使用时张开并充填土石或混凝土料,构成具有强大侧向限制和大刚度的结构体,广泛应用于土木工程的各个领域。

2　土工格室的工程应用研究现状2.1　加固软土地基

将土工格室铺设于软土地基之上,其格室间填入颗粒排水材

料(如碎石或砂砾),可以形成稳定的垫层结构,有效地限制填料的横向移动,分散上部荷载产生的应力,加速软土排水固结,减少路基不均匀沉降。因为软土上铺设土工格室垫层后,当荷载施加到填充填料的土工格室结构层上时,由于格室的侧限作用和格室与填料间的相互摩擦,使大部分垂直力被转化成向四周分散的侧向力,因为每个格室彼此独立,相邻格室的这些侧向力大小相等方向相反而互相抵消,从而降低了地基的实际负荷。另外,格室的侧限作用对基层滑动面的形成和发展有一定的控制作用,使地基的破坏向深层发展,因而地基承载力得以提高。

西安公路交通大学采用2m ×3m 模型箱对7组不同规格的土工格室进行了静载试验。结果表明,常用土工格室的规格能满足不同垫层条件的要求。当垫层变形量(竖向位移量)达到15mm 时,格室垫层的承载力可增大7倍以上,且此时的土工格室并未破坏,变形量是由下部软弱基床破坏造成的。

2.2　路堤边坡防护

土工格室用于路堤边坡防护,一方面水流受到格室片材的限制,避免坡面径流的形成,减小冲刷作用;另一方面可直接在格室间填土、植草绿化,有利于水土保持、绿化环境。这种方法同砌石防护相比较,可节省造价约50%。

2001年在黑龙江省肇源县松花江干流堤防王云成堤段,修建

了砂堤护坡新技术试验工程。试验工程中采用了土工格室碎石护坡和土工格室水泥混凝土板护坡技术。土工格室张拉开后,每个独立封闭的格室单元可以将土壤或碎石充填料挡护在格室内,避免被雨水冲走流失。同时每一个格室侧壁又起了层层挡护作用,可以大大缓解水流速度,避免坡面径流的形成,达到防护坡面的目的。土工格室碎石护坡试验段长180m ,护坡面积1507.85m 2

。土工格室边框采用高强度焊接呈连续网络状,用锚钉钢筋定位在堤坡上,呈连续网状的格室在堤坡上形成稳定的框架结构,格室内部采用现浇混凝土板,由于格室边框的连锁作用,避免了由局部破坏而引起的大面积脱坡现象。同时因为不需要预制设备,可就

地施工,且能达到连锁板块护坡功能。土工格室混凝土板护坡结

构试验段长200m ,护坡面积1576.82m 2。

该项砂堤护坡试验工程的设计是以工程措施和生态措施相结合为技术研究的指导思想。采用土工格室,不需要大型施工设备,施工方法因地制宜,简单易行,收到了预期设计效果。该试验工程2000年4月开始施工,7月竣工。几年来,试验段工程除了有个别焊点裂开外,其他部分均完好无损。同时土工格室混凝土板护坡结构与传统混凝土护坡结构相比,每平方米可降低工程造价10%左右。而且在坡面板块连接方面和抗冻胀变形能力方面,弥补了由单一混凝土板护坡易冻胀变形或易碎的不足。

长安大学公路学院进行了黄土路堤土工格室护坡的冲刷模型试验。采用正交试验设计方法,以边坡坡率、汇水流量、土工格室规格为主要影响因素,进行了一系列的黄土路堤边坡室内模型冲刷对比试验,试验结果表明:对于黄土路堤边坡而言,有土工格室防护的坡面不会形成连续的冲沟,冲刷深度小于10cm ,无土工格室防护的坡面,可形成连续的“V ”型冲沟,冲刷深度可达20cm ～

30cm ;采用土工格室防护时,可以减小40%的冲刷量,说明土工

格室对黄土路堤边坡的冲刷防护效果明显,是一种有效的边坡防护方法。

2.3　用于挡土墙及其江湖围堰

采用土工格室建造挡土墙,结构稳定性好,可防止陡坡表面被雨水冲蚀,与圬工墙体相比,造价降低15%～30%。同时,表面可种花草,美化环境。

厦门公路局与长安大学公路学院在国道319改线工程海沧路段中,采用土工格室生态挡墙这种新型的支挡构造物。同时采

用2D 2

σ软件对土工格室挡土墙进行了数值分析,对土工格室挡土墙的设计进行了优化。工程实践和数值分析表明:土工格室生态挡墙既安全经济,又利于环境保护,且能绿化环境。

2.4　用于沙漠地区筑路

因探矿、采油等工作的需要,常常在沙漠地区筑路,沙漠中往往地基松软,且荒无人烟,常用筑路材料匮乏,因此筑路困难,成本很高,使用土工格室可解决这一难题。施工方法是先将土工格室拉开,直接固定在砂基上,然后就地取材填入砂石,操作简单效率极高。施工后的路面可满足各种重型卡车长期使用。由于土工格室强大的侧限能力,对加固风积砂有独特的优势。西安公路交通大学对土工格室加固风积砂进行了足尺模型试验和现场试验。研究结果表明:土工格室对风积砂具有良好的加固作用,对沙漠地区恶劣的客观条件也有较强的适应性,土工格室砂具有较强的宏观抗压回弹模量,在常用的土工格室规格(下转第254页)

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第33卷第4期2007年2月 山西建

筑SHANXI ARCHITECTURE

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33No.4Feb.　2007