土工格栅在软土基础中应用论文

土工格栅在软土基础中的应用
摘要：随着人们环境意识的提高，现代建筑事业对地基处理的要求曰益增高，许多新的地基处理技术也得到开发和应用，其中土工格栅加筋土在土木工程中的应用也越来越广泛。

在此，笔者通过结合具体工程实际，阐述对软基加固及估算了复合地基的承载力，验证理论分析的正确性。

关键词：土工格栅；软土基加固；应用
abstract: with the improvement of the people environmental consciousness, modern buildings of the requirements of business foundation treatment: japan increased, many new foundation treatment technology is also get development and application, of which geogrid reinforced in civil engineering application of more and more widely. in this, the author combined with concrete engineering practice through, expounds the consolidation of soft and estimation of bearing capacity of composite foundation, verify the correctness of the theory analysis.
keywords: geogrid; the consolidation of soft soil; application
中图分类号：tu74 文献标识码：a 文章编号
引言
土工织物加筋垫层加固软土地基是一种行之有效的、经济合理、安全可靠、简单易行的方法，但目前有关文献介绍的仅是定性的、经验的成分较多，尚缺乏严谨的理论计算公式、可靠充分的测试数据来加以说明，这些还有待科研工作者和广大工程技术人员的不断探索。

目前土工格栅受力作用的具体原理和计算方法相比桩基来说，还不是很成熟，直接应用土工格栅作为主体加固措施的应用还是比较少，可靠性也不如桩基的高，大部分工程中只是将土工合成材料加铺到碎石垫层中作为一种调节基底应力分布均匀性，改善复合地基中桩土共同受力条件的辅助措施，真正起到承载作用的还是桩土复合地基。

然而通过实际工程的验证，对于一些建设经费不是很充足而且施工工期很短的工程来说，这种方法既可以节省大量经费，还可以缩短施工周期，也不失为一种值得推广应用的方法。

1 工程概况
拟建挡土墙为c30钢筋混凝土挡土墙，墙高5m，要求地基的承载力为200kpa，基础埋深不小于1.73m，而基底的地质情况自上而下为：①qal4淤泥质粉质粘土，褐黄色，流塑为主，局部软塑，
c=8kpa，φ=10°，σ0=80kpa，厚度约1~2m；②qal4粉质粘土，褐黄色，软塑，c=18kpa，φ=16.5°，σ0=120kpa，厚约5~10m；
③qal4细砂，密实，饱和，σ0=150kpa，厚约2~4m，含淤泥质土及有机质；④卵石层，厚度分布不均，约0~2.2m，稍密；⑤风化中砂岩。

从地质资料看，显然地基要做加固处理。

加固可采用换填法用砂砾石进行换土处理，但由于垫层的松散
性，根据以往经验，用砂石垫层处理的地基时常存在沉降大、均匀性差等缺陷，往往造成上部结构裂缝、不均匀沉降。

本工程为5m 高的扶壁式钢筋混凝土挡土墙，高度大，如果出现不均匀沉降、裂缝，将会造成较为严重的后果，故须对垫层采用加筋处理。

经过经济技术分析，决定首先清除①qal4淤泥质粉质粘土层，然后采用对砂砾石垫层进行加筋强化处理。

加筋处理的方法为：首先开挖至基底设计标高，并铺一层200mm厚的碎石垫层后重型压实，然后在其上铺1层土工格栅，再在其上铺设100mm厚砂砾石并压实；第二层用装砂石的土工织物袋铺设，其空隙用矿渣填平，铺设100mm厚砂砾石，并压实；再在其上铺设第二层土工格栅，上铺100mm厚的碎石，压实，直到垫层顶的设计标高。

本工程垫层共计，2层土工格栅，一层土工袋装砂砾石，3层碎石垫层。

2．工程设计验算
本验算只考虑挡土墙所要求的地基承载力，对于挡土墙的抗滑动验算对地基的要求不作介绍，工程实际中另有措施。

通过上述理论分析，确定各项设计参数，并验算设计合理性。

如下：
（1）按照垫层的应力扩散方法计算：
pz—相应于荷载效应标准组合时，垫层底面处的附加压力值（kpa）；
b—条形基础底面的宽度（m）；
pk—相应于荷载效应标准组合时，基础底面的平均压力值
（kpa）；
pc—基础底面处土的自重压力值（kpa）；
z—基础底面下垫层的厚度（m）；
θ—垫层的压力扩散角（°）。

公式（1）中，由该挡土墙设计标准图可知，b=3.3m，要求基底最小容许承载力为200kpa，可取pk=200kpa，pc=18×1.8=32.4kpa，z=0.6m，查阅规范可知θ=0，计算pz=3.3×（200-32.4）
/3.3=167.6kpa，考虑到垫层的应力扩散作用时，基底承载力至少要达到167.6kpa，才能满足挡墙设计要求，而基底承载力只有σ
0=120kpa，纯粹换填（换填厚度在合理值之内）无法达到设计要求的地基承载力
（2）现考虑垫层内加铺土工格栅，暂不考虑垫层和土工格栅的共同作用，只考虑土工格栅在基底的加筋作用，由公式（2）计算加筋土复合地基的极限承载力如下：设计时其地基极限承载力ps+c 的公式如下
（2）式中：
α、β—基础的形状系数，一般取α=1.0，β=0.5
c—土的黏聚力；
p—土工合成材料的抗拉强度；
b—基础宽度；
nc、nq—与内摩擦角有关的承载力系数，一般取nc=5.3，nq=1.4；
θ—基础边缘土工合成材料的倾斜角，一般为10°~17°；
r —假想圆的半径，一般取3m，或为软土层厚度的一半，但不能大于5m。

公式右边第一项是没有土工合成材料时，原天然地基的极限承载力；第二项是在荷载作用下，由于地基的沉降使土工合成材料发生变形而承受拉力的效果；第三项是土工合成材料阻止隆起而产生的平衡镇压作用的效果。

实际上，第二项和第三项均为由于铺设土工合成材料而提高的地基承载力。

所用土工格栅型号为单向拉伸聚丙烯tgdg120，每延m拉伸屈服力为120kn/m，屈服伸长率10%，2%伸长率时拉伸力36kn/m，5%伸长率时拉伸力为72kn/m。

保证土工格栅满铺基底垫层内，同时保证土工格栅铺设后，两侧各回折不小于2m。

ps+c=120+2×2×120/3.3×sin15°+2×0.5×120/3×
1.4=213.6（kpa），满足设计要求地基承载力200kpa（挡墙设计已考虑结构安全系数）的要求。

如果考虑基底垫层的应力扩散作用、垫层碎石和土工格栅的共同作用另加土工袋装砂砾石作用，加筋土复合地基的实际承载力要比按照上述公式计算出的数值更大，实际更偏于安全。

3．土工格栅的施工注意事项
（1）土工格栅应预加初期应力，且其端部应有可靠的锚固，以发挥土工织物的抗拉强度，锚固愈牢固，承载力提高愈多，地基中的应力分布愈均匀，土工织物端部的固定，靠端部折起铺设长度来保证，把端部折起包裹砂体，以增加其握裹力，保证使用期间不被
拔出。

（2）施工程序对加筋效果有重大的影响，施工时应让土工格栅尽早处于受拉状态，土工格栅抗拉强度只有在变形时才得以发挥，所以施工时不允许土工格栅发生折皱，把土工格栅尽可能拉平拉紧。

为了使土工格栅在受荷初期有足够的应变，可按下列程序施工：①铺土工格栅；②拉平拉紧两端，两端折起包裹砂砾并两端填砂；
③中心填砂；④两端砂增高；⑤最后，中心填砂。

（3）土工格栅加筋垫层的施工宜采用水平铺土工格栅与土工织物碎石袋垫层交替铺设，以综合发挥袋装垫层的搞弯性好、挠曲刚度大、扩散效果好及平铺垫层的整体性、连续性好的优点。

（4）第一层碎石摊铺后应进行重型压实，而在土工格栅上填料摊铺压实时，宜采用轻型机械。

为达到加筋土的加固效果，必须对加筋土施工工艺、施工质量进行严格控制。

此法施工快，机具简单，投资省，经过几年的使用，表明加固效果良好。