加筋土工布對減少土壓力的研究和實踐

1、加筋土工布對減少土壓力的研究和實踐         06-02-19 15:16:00     作者：陳 峰1 費 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，使其滿足實測樁頂承載力的要求。以加筋土工布減少土壓力的理論出發(fā)，分別進行了加筋土工織物的室內(nèi)和室外試驗，以及墻后埋設(shè)土壓力盒，通過理論和實踐相對照，認(rèn)為采用加筋土工布對減少墻后下部土壓力具有良好

2、的效果，達到了研究分析所預(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)用價值。 關(guān)鍵詞：加筋土工布 減少土壓力 承載力 特性試驗  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)，對擋墻進行了穩(wěn)定計算分析，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)計采用鋼筋砼預(yù)制方樁進行地基處理，樁長9m，樁基最大樁頂荷載Qd=610.08kN。根據(jù)地質(zhì)報告提供的預(yù)制樁極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值計算，樁基的單樁承載力設(shè)計值Rd778kN，滿足上部結(jié)構(gòu)荷載的要求?？紤]到本工程為重大工程，工程等級為大型，需對樁基進行單樁靜載試驗驗證樁的極限承載力，試驗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，對應(yīng)的設(shè)計值Rd為466.9kN，沒有達到原設(shè)計要求。加上擋墻底板較長，底板上

4、填土部分有可能產(chǎn)生二次滑動面，對擋墻的結(jié)構(gòu)安全造成威脅，因此需進行加固處理。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)濟方面接長底板前趾補樁受力計算分析明確，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)計計劃流程，施工難度較大最長較大壓密注漿受力分析不甚明確，加固效果對受力分析影響較大，經(jīng)驗假設(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較大墻后鋪設(shè)加筋土工布受力計算相對較明確，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)計計劃工序同原工期較小接長底板后趾受力計算分析明確，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)計計劃工序，并需增加擋墻結(jié)構(gòu)施工的開挖面長較小 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?？煞譃閮深惛拍?，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異性的復(fù)合材料，拉筋的彈性模量遠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，對加筋材料本身模量較小、相對變形較大的合成材料，其結(jié)果是近似的。以上兩個概念中，由于如何確定復(fù)合土的內(nèi)聚力c和內(nèi)摩擦角，從試驗方法上是比較困難的，而測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、簡單，因此本工程采用第二種概念進行減少墻后土壓力的計算分析。2.2 加筋土的計算分析假設(shè)側(cè)向土壓力自上而下呈直線增長，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)點拉筋所受拉力；1，2，I，n為結(jié)點豎向分層編號；EA為全墻單寬所受的主動土壓力合力。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)試驗得到的抗拉強度（kN）；F抗拉安全系數(shù)；回填土的容重（kN/m3）；KaRanking主動土壓力系數(shù)。各層土工布加筋長度Li的確定a.    錨固長度的確定    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度（kPa）。b. 滑動區(qū)長度的確定c. 加筋土工布的總長度式中：L0復(fù)合加筋土工布翻疊長度，取L0=2.3m；Lp消除擋土墻后二次破裂面的長度。  &#