路堤加筋（精选7篇）
路堤加筋 篇1
0 引言
土的抗压性能较好，抗剪性能较差，而且基本无抗拉能力，因而在工程应用上受到很大程度的限制。在土内掺入适量的加强筋，可以改善土的强度和变形特性。土工加筋技术是一种在土工构筑物中或原位土体中埋设抗拉性能较好的材料，而使整个土工系统的强度和稳定性等力学性能得到明显改善的土体加固方法。[1,2,3,4]
国家交通建设中经常会遇到路基高填深挖的问题，对此如果处理不好，将直接影响公路建设的使用品质。以往公路高路堤地段，多采用坝式路堤，但这种结构边坡很缓，填方量大，施工范围广，压实不均匀，工后沉降也难控制。更重要的是在雨季边坡容易坍滑，严重影响行车安全。如果采用加筋路堤，即在堤身每隔一定厚度铺设一层土工积物，则可以减小路堤断面，降低工程造价[5]。
1 计算分析模型[6,7,8,9]
用有限元计算时，设置平面单元模拟边坡土体，杆单元模拟筋材，仅考虑筋材的轴向应力，忽略弯曲应力，土与筋材接触面之间设置接触单元，模拟土与筋材的相互作用，计算简化为平面应变问题。建模分两个阶段，先建立模型求解在重力荷载作用下产生的位移，然后在此基础上施加荷载，导入地应力后求解得到施加荷载后路堤内应力、位移分布情况。假定路堤—地基交界面连续，不允许产生相对滑动。
1.1 模型尺寸确定
参考公路路基设计规范，按照一级公路车道数四车道，设计速度100km/h，路基宽度取一般设计值26m，路基填土高度取3m，边坡坡度取1:1.5。模型中的地基厚度取10m，宽度为55m。模型中对地基底面施加竖向约束，对地基两侧施加水平方向约束。计算荷载取98（考虑了路面部分的净重和交通超载）。在位移分析图形中，坐标系的选取是以地基底面中心为坐标原点，水平向右为X轴正方向，竖直向上为Y轴。位移单位为m，规定位移方向沿坐标轴正方向为正值，沿坐标轴负方向为负值。
1.2 模型参数选定
土体模型选择Mohr-Coulomb模型，在分析软件中只需输入弹性模量、内摩擦角、泊松比、粘聚力和密度5个参数。该模型的计算参数如表1。土工格栅弹性模量1×310MPa，单宽截面积0.0002m2，泊松比为0.3。
2 计算结果与分析
2.1 加筋与不加筋对边坡沉降和侧移的影响
对建立的模型进行编号：模型1-1：在路堤1m高度处铺设一层筋材；模型1-2：在路堤2m高度处铺设一层筋材；通过对坡比1:1.5的路堤计算，分别得出有一层加筋和无加筋情况下坡体内竖向位移云图及等值线图、侧向位移云图及等值线图。
2.2.1 竖向位移分析
由计算结果分析，施加荷载后，无筋路堤的最大竖向位移为68.57mm，模型1-1的最大竖向位移为47.54mm，相比未加筋的情况，竖向最大位移减少了30.7%，模型1-2的最大竖向位移为50.16mm，相比未加筋的情况，减少了26.8%，由此可见，加筋可以显著的减少路堤的竖向沉降，并能起到均匀沉降的作用。模型1-1与模型1-2的计算结果表明，加筋的位置对竖向沉降也有一定的影响。由无筋模型、模型1-1,1-2的位移云图可以发现，路堤中同一水平面上的竖向位移以中间为最大，向两侧逐渐减少，这一沉降差异导致路堤上部两侧土体有了向内移动的趋势。加筋以后，不但减小了最大沉降量，而且使得堤身的沉降均匀。另外，筋材在堤身的位置也对加筋路堤的工作性能有一定的影响，以3m高度的路堤为例，在堤身1m高度处布筋的效果要比在堤身2m的高度处布筋效果要好。因为加筋能够提高土体的整体稳定性，因此，对地基的承载力有一定的要求，在计算结果中发现，加筋后坡脚处地基有一定的隆起。
2.2.2 水平向位移分析
由计算结果分析，施加荷载后，无筋路堤的最大水平向位移为25.68mm，模型1-1的最大竖向位移为17.16mm，相比未加筋的情况，水平向最大位移减少了33.2%，模型1-2的最大水平向位移为19.31mm，相比未加筋的情况，减少了24.8%，由此可见，加筋可以约束土体的侧向位移，提高路堤的整体稳定性。模型1-1与模型1-2的计算结果表明，加筋的位置对约束土体的效果有一定的影响。
由图5可以看出，无筋路堤在路堤顶面，两侧的土体向路堤内部移动；在路堤底部，两侧的土体向路堤外部移动，路堤顶面两侧的土体向内向下的移动使得路堤中下部的侧向压力增大，由于同一水平面上的侧向压力由中间向两侧逐渐减小，加上路堤边坡的临空，这就推动路堤中、下部土体向两侧移动。加筋后路堤顶部的侧向位移接近为0，路堤底部的侧移也有所减少，坡面的水平位移曲线出现有波折，从对应的位置可以发现，位移相对较大的地方都出现在加筋土层的中间部位，而靠近筋材的土体的水平位移相对有所减小，这说明土工格栅加筋材料对其周围的土体起到了很好的束缚作用，使得路堤的整体性提高。
3 结论及建议
通过以上分析可以得出如下结论：(1)在边坡坡角、竖向压力相同时，土工格栅加筋路堤的沉降及侧向位移值比不加筋边坡要小得多；土工格栅加筋路堤边坡相对于不加筋边坡可以很好的提高路堤的整体稳定性；(2)加筋位置的不同对加筋效果有一定的影响。在本文所计算的路基结构中，计算结果表明，相同的加筋密度，加筋位置下移可以提高加筋效果；(3)路堤中同一水平面上的垂直位移以中间为最大，向两侧逐渐减小；而水平位移在路堤中线上为0，向两侧逐渐增大。当前普遍应用的加筋土技术，虽然工程实践发展速度快，但理论研究远滞后于工程实践。目前土工合成材料加筋加固的机理还不十分明确，计算方法还不完善，理论上的滞后严重限制了工程实践水平的提高，土工合成材料加筋机理和理论的研究仍是一个迫切需要解决的课题。[10]
摘要：本文采用非线性有限元方法来分析加筋土坡的位移场,建立了3种计算模型,通过有限元分析,对一般土质地基上土工格栅加筋路堤的工作性能进行了研究,不同布筋方式的土工格栅加筋路堤及不加筋路堤进行了计算与分析,研究了各种工况下路堤整体变形情况以及路堤内位移分布、坡面侧移情况。结果表明:加筋能较大幅度地提高路堤的整体刚度和内部稳定性,对地基均匀性和抗变形能力的要求有所提高;加筋路堤边坡的水平位移随着路堤加筋位置的上移而增大。
关键词：土工合成材料,土工格栅,加筋路堤,数值模拟
参考文献
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[4]杨庆,季大雪,栾茂田,张克.土工格栅加筋路堤边坡结构性能模型试验研究[J].岩土力学,2005,26(8):1243-1245.
[5]余飞.加筋边坡加筋机理及渗流作用下力学响应的数值模拟研究[D].武汉:华中科技大学,2004.
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[10]方建瑞,李志高.加筋路堤边坡稳定非线性有限元分析方法探讨[J].建筑科学,2006,22(6):25-29.
路堤加筋 篇2
摘要：传统的高填方路堤需用较缓的边坡。占地面积大，且露肩边缘不易压实，边坡稳定，性差，受雨水浸蚀后易坍塌失稳。采用土工格栅对路堤边坡进行加固，能有效阻止土体侧向位移，保持路基稳定、耐久，同时可大幅减少占地面积，降低工程造价。
关键词：土工格栅;路堤;施工技术
离军高速公路工程建设中，多处填土高度20m以上的高填方路堤采用了土工格栅加筋路堤。取得了良好的施工效果和社会效益。
1 施工工艺
1.1基本原理
土工格栅加筋路堤，主要是利用土工格栅与土的摩擦作用、土对土工格栅的被动阻抗作用、土工格栅孔眼对土体的锁固作用以及加筋补强作用，阻止土体的位移、下沉和滑坍，提高路堤的稳定性。
1.2施工工艺流程
施工准备―地基处理―检测、清理下承层―铺设土工格栅―填土摊平碾压―削除边坡宽填部分―土工格栅向上包边―铺设上层土工格栅―两层土工格栅绑扎固定。
1.3工艺特点
土工格栅加筋路堤具有作业程序化、标准化，施工简单，易于把握，且适用范围广的特点。
1.4施工技术参数
土工格栅加筋路堤边坡坡率为1:1，每8m设置一宽2m的平台。在路堤施工中，每填筑50cm沿受力方向设置一层单向拉伸土工格栅(即单向格栅的受力方向垂直于路堤边坡线)，至上而下全部设置。土格栅长度：路床顶面以下0～8m范围内，土工格栅长18.5m，路床顶面以下8m～16m范围内，土工格栅长23.5m;路床顶面以下16m以外，土工格栅长28.5m。每层土工格栅均向路基外伸出2.5m，用以向上翻折包边，与上层土工格栅搭接2m，并绑扎牢固。包边格栅外覆盖50cm厚素土，并植草防护。
1.5施工准备
在施工准备阶段，应认真符合设计文件，清楚设计意图，掌握设计要点、施工工艺及施工方法，熟悉施工规范和质量标准，严格按照设计要求选择合格的土工格栅，做好试验段的施工。
(1)土工格栅技术指标。单向拉伸土工格栅要求原材料为高密度聚乙烯(HDPE)，必须采用全新的原始颗粒原料，严禁采用粉状和再造粒状颗粒原料。单向格栅在20℃下长期蠕变断裂强度为44.2kN/m，抗拉强度≥80kN/m。土工格栅原料鉴定和性能指标应经过国家级试验室进行测试。
(2)试验段施工。根据工程实际结合现有的机械设备选择一段高填方路堤进行试验段的施工，通过试验段的施工确定最佳含水量、填土厚度(离军高速公路施工中，每50cm铺设一层土工格栅，故填土的压实厚度均按25cm控制)、最佳机械组合、压实遍数等。
1.6施工要点
(1)施工放样。在施工现场精确放出路堤边坡坡脚线(加筋路堤要求宽填50cm，所以测量放样时也应当按设计坡脚线外50cm进行)，做桩并洒灰线标记。
(2)地基处理。按照《公路路基施工技术规范》的要求，对原地面进行清表，并将淤泥、杂草及松散土体清除干净。再对原地面做强夯处理(施工中采用kN・m的夯击能)，然后铺筑30cm厚天然砂砾。为降低地下水位，在路基两侧挖设排水沟。
(3)土工格栅铺设。土工格栅铺设前，路基底面应平整、密实。沿着受力方向平铺、拉直，不得卷曲、扭结。土工格栅要向路堤边坡外伸出2.5m，以备包边固结路堤。在铺设的土工格栅上，每2m用U型钉固定于路基上。
(4)路基填筑。
①通过焖土或翻晒的方式控制填土的施工含水量在最佳含水量±2%之间;
②土工格栅铺设完毕后，不可长时间暴晒，应及时按试验段确定的厚度和施工方法填土摊平压实;
③填土的粒径要控制在15cm以下，填料中不可夹杂石块，以免损伤土工格栅;
④填土时，应先填格栅两端，然后依次扩大，车辆不可直接在铺好的格栅上行走，避免格栅隆起;
⑤每层填料要用推土机和平地机整平，确保路基与土工格栅密贴。
(5)边坡整修及包边。土工格栅上填筑两层(压实厚度50cm)填土后，将宽填部分削除至下层(顺便将下50cm的包边格栅覆盖，以免格栅日晒老化)。人工将边坡边缘整修平顺后将下层伸出的土工格栅翻折上来，将边坡包起。
(6)铺设上层土工格栅。按第三条所述方法铺设土工格栅。与下层包起的土工格栅搭接部分用塑料带绑扎牢固，绑扎间距为1m。每填筑50cm后，铺设一层土工格栅并包边，以此类推，直至完成路基填筑。
(7)边坡防护。路基填筑完成后，及时做好坡脚防护。并进行边坡整修，将包边格栅外的覆盖土人工夯拍密实、植草。
2 施工质量控制
施工中要严格按设计及规范要求控制基底处理、路基填筑、土工格栅铺设、路堤边坡整修、包边施工及边坡防护等的施工质量。
土工格栅的铺设质量除在施工中控制外，完工后可通过红外线遥感观测仪检测土工格栅的破损和位移。
路堤的施工质量除用常规的方法检测外，亦可用荷载板检测评价其施工质量。
3 效益分析与评价
离军高速公路工程采用土工格栅加筋路堤后，与传统路堤相比，减少土方填筑100余m3，减少高填方路基强夯90余m2。节约耕地4.02余hm2，并避免了3处共10km的二级公路改线工程，经济价值和社会价值非常显著。
1.6施工要点
(1)施工放样。在施工现场精确放出路堤边坡坡脚线(加筋路堤要求宽填50cm，所以测量放样时也应当按设计坡脚线外50cm进行)，做桩并洒灰线标记。
(2)地基处理。按照《公路路基施工技术规范》的要求，对原地面进行清表，并将淤泥、杂草及松散土体清除干净。再对原地面做强夯处理(施工中采用2000kN・m的夯击能)，然后铺筑30cm厚天然砂砾。为降低地下水位，在路基两侧挖设排水沟。
(3)土工格栅铺设。土工格栅铺设前，路基底面应平整、密实。沿着受力方向平铺、拉直，不得卷曲、扭结。土工格栅要向路堤边坡外伸出2.5m，以备包边固结路堤。在铺设的土工格栅上，每2m用U型钉固定于路基上。
(4)路基填筑。①通过焖土或翻晒的方式控制填土的施工含水量在最佳含水量±2%之间;②土工格栅铺设完毕后，不可长时间暴晒，应及时按试验段确定的厚度和施工方法填土摊平压实;③填土的`粒径要控制在15cm以下，填料中不可夹杂石块，以免损伤土工格栅;④填土时，应先填格栅两端，然后依次扩大，车辆不可直接在铺好的格栅上行走，避免格栅隆起;⑤每层填料要用推土机和平地机整平，确保路基与土工格栅密贴。
(5)边坡整修及包边。土工格栅上填筑两层(压实厚度50cm)填土后，将宽填部分削除至下层(顺便将下50cm的包边格栅覆盖，以免格栅日晒老化)。人工将边坡边缘整修平顺后将下层伸出的土工格栅翻折上来，将边坡包起。
(6)铺设上层土工格栅。按第三条所述方法铺设土工格栅。与下层包起的土工格栅搭接部分用塑料带绑扎牢固，绑扎间距为1m。每填筑50cm后，铺设一层土工格栅并包边，以此类推，直至完成路基填筑。
(7)边坡防护。路基填筑完成后，及时做好坡脚防护。并进行边坡整修，将包边格栅外的覆盖土人工夯拍密实、植草。
2 施工质量控制
施工中要严格按设计及规范要求控制基底处理、路基填筑、土工格栅铺设、路堤边坡整修、包边施工及边坡防护等的施工质量。
土工格栅的铺设质量除在施工中控制外，完工后可通过红外线遥感观测仪检测土工格栅的破损和位移。
路堤的施工质量除用常规的方法检测外，亦可用荷载板检测评价其施工质量。
3 效益分析与评价
路堤加筋工作原理的研究 篇3
软土地基上的土工合成材料加筋路堤在国外是一种应用较多的结构形式, 实践证明, 它是一种行之有效的加固措施, 可以提高路堤的稳定性和承载力。近年来, 路堤加筋机理引起各国学者的广泛关注, 国内部分研究单位对此也作了一些研究和探讨, 但是由于加筋材料的特殊性以及它们与土之间相互作用的复杂性, 加筋路堤的理论研究还不够成熟, 理论研究严重滞后于工程实践, 路堤加筋的设计往往还停留在概念设计上。因此深入研究土工合成材料的作用, 对于改进路堤加筋的设计方法具有很大的现实指导意义。本文详细分析了路堤软基土工合成材料加筋的机理, 并结合工程实例, 将平面加筋和立体加筋相比较, 从而透过现象看本质, 探求路堤加筋的作用机理, 为工程应用积累资料并提供参考。
1 路堤加筋机理
加筋作用的发挥主要依赖于筋材拉力的发挥, 而拉力的产生与激活主要取决于三方面的因素, 即: (1) 加筋路堤填料所引起的水平推力; (2) 地基土在填土竖向荷载作用下产生的侧向变形; (3) 地基土由于固结沉降, 使路堤在横截面上受弯, 从而产生拱的效应。故加筋的作用相应体现在这三个方面。
1.1 降低水平荷载, 提高地基承载力
对于软土地基来说, 最主要的荷载是填土的自重产生的竖向荷载, 其次是路堤填土由轴线向两侧产生的水平向推力, 由于这个水平向推力[1,2], 使得地基承受竖向荷载的能力下降, 水平荷载对地基承载力的影响如图1所示, 地基上的不排水抗剪强度为Su, 则承载力系数 (Nc=σ/Su) 在外推剪力的影响下几乎减小了一半左右。而采用加筋材料的主要作用就是承担这个外推剪力。因此, 在加筋路堤中采用一层或几层土工合成材料加筋体来承担水平荷载, 能显著提高地基承载力。
1.2 增强地基约束力, 提高承载力
由于土体是松散颗粒的堆积物, 因此在未加筋的时候, 就无法承受拉应力, 因此就不能约束表面地基土在路堤竖向荷载作用下产生的侧向变形。约束地基表面土体的变形, 能够提高地基土的承载力[3,4]。而是否对表面地基土有约束作用, 相当于基础底部粗糙或光滑两种极端情况。在以下两种情况下, 基底粗糙 (即地基表面水平位移有约束作用) 对提高地基土竖向承载力有特别显著的作用: (1) 地基土的强度随深度增加较明显; (2) 软土层较薄。或是以上两种情况的组合。
如图2所示为地基土不排水强度随深度线性增加 (Su=Su0+ρz) 时, 将Nc表示成无量纲ρB/Su0的函数。当地基的强度随深度增加时, 基底粗糙的情况使地基土能够承担更大的竖向荷载。
需要说明的是, 只有当加筋的土工合成材料必须首先全部承担了作用于地基的外推剪力时, 才能对地基表面的土体具有侧向限制作用。当筋体的拉力不能全部抵销外推剪力时, 剩下的部分就以外推力的形式作用于地基土体的表面。
1.3 增强路堤填土的土拱效应, 调整不均匀沉降
地基在路堤填料竖向荷载的作用下会产生固结变形, 形成固结沉降, 在未加筋路堤上, 地基表层将产生“锅底状”的沉降变形, 于是路堤在横断面上将受弯矩的作用, 但是填料不能承受拉力, 堤底将产生长拉裂缝。而在加筋路堤中, 由于加筋体能够承受拉力, 使得土拱能够得到足够的拱脚水平力, 可以形成有效的土拱效应, 路堤在横截面上就像一根受弯矩作用的梁, 而筋体的作用就类似于钢筋混凝土中钢筋一样, 承担了拉力, 调整了地基的沉降变形, 将路堤横截面上的“锅底状”沉降曲线调整为“平底锅状”, 显著减少了沉降和不均匀沉降。土拱效应使得地基所受竖向压力重新分布, 增强了路堤的稳定性。
2 现场试验研究
2.1 试验段基本情况介绍
某高速公路全长50km, 设计行车速度120km/h。全线广泛分布有软土地基, 为解决由于不均匀沉降造成的结构物沿横向和纵向开裂问题, 国内首次在全线结构物下部铺设土工格室, 使用面积达到35000m2。由于土工格室在处理软基应用上是一种新尝试, 为此选择作试验, 用来研究土工格室加筋结构的施工特性, 以便检验设计, 指导施工。在这试验段中修筑两种主要加筋路堤结构, 试验段共100m长, 两种结构分别为50m。1#、2#检测坑为检测土工格栅加筋试验段, 3#、4#监测坑为检测土工格室加筋试验段。
2.2 数据的分析
回弹模量:
为了检测路基的承载力, 在现场用直径为30cm的承载板, 在原土基以及采用土工格栅和土工格室垫层处理后的地基上进行承载力测试, 其对应各个层顶面回弹模量见表1。
从中可以看出, 经过加筋后的地基回弹模量得到明显增加。与未经处理地基相比, 格栅加筋以及格室加筋地基 (取其均值) 分别提高了105.8%、125.3%, 这表明通过加筋作用可以有效地提高地基的承载力, 地基的工程性质得到了明显的改善, 其中土工格室的加筋效果要优于土工格栅。
3 结语
(1) 通过以上分析, 可知加筋对于路堤有三方面的作用:降低水平荷载, 提高地基承载力;增强地基约束力, 提高承载力;增强路堤填土的土拱效应, 调整不均匀沉降。
(2) 实践证明, 立体加筋的处理效果比平面加筋更佳, 更能有效地增加地基承载力, 其原因主要是其具有一定的厚度, 具有较强的抗弯能力, 从而有效地扩散了路堤荷载, 大大提高了地基土的承载力。
(3) 立体加筋是一个新事物, 对它的工程设计理论国内还是一片空白, 现有的规范中没有相应的设计标准, 我们有必要深化对它的认识, 从而形成合适的设计计算方法。
摘要：详细分析了路堤加筋的机理, 并在此基础上, 结合工程实例验证了机理, 检测结果表明, 加筋能够显著的提高地基土的承载力, 同时可以得知立体加筋的效果要好于平面加筋。
关键词：路堤,软土地基,加筋,机理
参考文献
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加筋土工布路堤施工技术 篇4
1)自然气候:M3标段施工区域共分为旱季(6月～9月),雨季(1月～3月,11月～12月)。
2)地质状况:M3标段位于该国北部,大西洋东侧,北临地中海,广泛分布着泥质页岩,地质特点为:地层松软,承载力低,节理发育,分化强烈,塌滑现象严重,大范围岩体强度低,呈“酥松”结构,遇水迅速软化成泥状。
3)工程量:PK136230～580填方量20.2万m3,加筋土工布铺设194 176 m2,GNT(粒径为0 m～0.063 m的未处理的机轧碎石料)12 577 m3。
2 施工方法
通过对路基填筑中无挡护施工法,土模施工法和模板支架的施工法进行研究,对不同施工方法所遇到的问题进行分析,提出了用模板支架的工艺和填筑工艺相结合的施工方法。
3 工艺原理
3.1 加筋土工布的作用原理
在路堤粒料中铺设加筋土工布,通过土工布和粒料之间的摩擦阻力的作用,再通过土工布和筋材之间咬合作用的约束,抑制粒料的侧向变形,通过加筋土工布的整体作用,扩大受力面提高土体受剪破坏的抵抗能力,使地基顶面的压应力分布更加均匀,从而减小地基层的拉应力,阻止路堤的弯沉或开裂。
3.2 模板工程的作用原理
在路堤填筑过程中,通过填筑粒料与土工布和粒料与钢管支架之间摩擦阻力的共同作用,克服因机械在填筑粒料上作业传递给模板的水平推力,阻止机械作业过程中粒料挤压模板而产生的侧向位移,从而确保路堤的压实效果和土工布路堤结构尺寸的准确性。
4 施工工艺流程及操作要点
4.1 路堤填筑
路堤填筑按照四区段八流程组织施工,工艺流程见图1。
4.2 施工要点
1)基底处理。根据地质特点,采取了基底换填、基础大台阶开挖和进行防排水的处理措施。
2)边坡处理。路堤的原坡体在施工前全部清表,坡体挖成台阶状,阶宽3 m～5 m,最下一个台阶宽8 m,台阶间设置边坡,台阶上满铺0.1 m厚的TVO(透水材料)。
3)渗水处理。泥质页岩遇水迅速软化,极易塌滑,渗水严重危害路堤的长期稳定性,路堤底基层设置纵横向的盲沟,盲沟和台阶TVO共同构成地下防排水结构。
4)模板工程与土工布。加筋路堤边坡处需要设置模板,模板由方木和板材经加工制成,模板由支架固定。施工顺序为:基地处理→安放支架→立模板→铺土工布→检测→填土。
土工布的使用要点:铺设方向要与土工布所承受的应力方向一致,接头不小于0.3 m。土工布竖向间距0.4 m,水平长度按设计确定,边坡外侧土工布包裹长度为2 m。
5)分层填筑。加筋路堤不得超宽处理,填筑必须使用CiAi和CiBi(不包含C1A4和C2A4类,法国标准NF P 11-300土壤分级)材料,摩擦角不小于35°。填料的粒径小于填层的2/3。
6)摊铺平整。为保证土工布层准确铺设,在底基层按纵向每15 m～20 m设标高桩,并挂线标识,填料摊铺平整由推土机初平,平地机精平,控制层面应无明显的凹凸。
7)碾压夯实。司机应明确碾压的起讫范围,碾压遍数,碾压的速度;压路机碾压原则应先静后动,先慢后快的进行,碾压应相互重叠压实,其搭接长度为纵向不小于2 m,横向不小于0.4 m,距模板边缘0.5 m用小型压路机压实。含水率对碾压夯实的效果影响显著,粒料的含水率控制在工艺试验确定的施工允许范围内,含水率不符时通过洒水或晾晒解决。
8)路堤整修。路堤整修包括排水横坡、平整度和土工布填层内倾4%的坡率,整修按照设计结构进行。
5 质量控制
1)执行设计和中标段专用技术条款(CCTP)的规定。
2)认识基底、边坡、渗水处理的重要性,确认地质条件设置混凝土榫的必要性,确保台阶宽度和4%内倾角的必要开挖,渗水处理确保台阶TVO与盲沟连接及盲沟出口的顺畅,确保渗、排水的畅通。
3)填方粒料要符合1992年9月颁发的法国道路桥梁中心试验室—法国道路和高速公路技术研究公司(LCPC—SETRA)指南(GTR)的规定,要符合中标段专用技术条款(CCTP)的规定。
4)土工布的施工技术要求。土工布的使用按照现行标准(法国标准NF G38060,NF G38061,NF G38063)执行,并要符合法国土工布和土工膜委员会(CFGG)的建议要求。
5)填筑材料监督(检查)种类涉及下列参数:密度—压实度;材料GTR分类的代表性;匀质性;材料随其性质(指:粒状、可塑指数和土壤的亚甲蓝值)的使用范围;O/D颗粒级配;所获得的机械性能。
填方优先选用粗质土壤(>50 mm),其次选用砾质和砂质土壤(≤50 mm),摩擦系数较大的土壤作填料有利于填筑体的稳定性,本文路基填料统一使用粒料来表述,以区别于细粒土。
6)填方承载力和变形性规定数值表见表1。
注:γdmoy为在整层上的干密度;γdfc为(填方)底面层(8 cm以下处)的干密度
7)几何特性允许误差:a.清除表土后的形状:断面:±10 cm;b.路基顶面层下的断面:±4 cm,横坡:±1%;c.摊铺腐殖土前的边坡:(0,+15 cm);d.不摊铺腐殖土的边坡:(0,+10 cm)。
8)执行第3方监督体系:监督(检查)种类:(乙方)内部+外部+(甲方)外面。
9)制定并落实项目质量保证体系。
6 安全、环保措施
1)认真执行安全操作规程;机械司机必须经过培训合格后持证上岗,机械车辆执行一日一检查制度;2)设专职安全员现场监督,设置明显的警示标志;3)机械作业范围内,闲杂人员不得入内,机械施工、人工配合时,设专人指挥;4)在施工现场采取措施,防止或减少粉尘、废气、噪声、振动和施工照明对环境的危害和污染,土工布包装材料经收集后集中处理;5)制定并落实项目安全、环保体系。
7 结语
加筋土工布路堤采用模板支架法施工,与土模法施工相比较,在工期、质量和安全上优势明显,具有技术先进,工艺合理,工效高,进度快,确保工程质量,降低施工成本,具有广泛的适用性和推广的意义。
摘要：根据阿尔及利亚东西高速公路中标段M3标段工程地质特点、自然气候和加筋土工布的施工要求,提出了用模板支架的工艺和填筑工艺相结合的施工方法,解决了特殊路堤填筑中结构尺寸难于控制、填筑超宽严重等难题,成功经验值得推广。
关键词：加筋土工布,路堤,施工技术
参考文献
[1]阿尔及利亚东—西高速公路中标段设计文件[Z].
[2]阿尔及利亚东—西高速公路中标段专用技术条款(CCTP)[Z].
加筋土路堤力学行为的有限元分析 篇5
关键词：加筋土,路堤,有限元,位移
加筋土技术由法国工程师亨利·维达尔在20世纪60年代初发明,后传到我国,逐步在公路、水运、铁路、矿山和水利工程中试用,近几年在公路建设和水利、矿山工程建设中的软弱地基处理和挡土结构中应用较多,取得了巨大的经济和社会效益[1],加筋土工程的设计计算理论和施工技术也日臻成熟。
加筋土最突出的优点就是对软弱地基的适应性和承受变形的能力强。有限元数值模拟不仅满足力、位移的平衡条件,而且考虑了土体与筋带的协调变形作用。也是本文采用有限元技术进行力学行为分析的原因。在目前有限元分析技术的基础上,本文采用把土和筋材分别考虑,在二者之间引入界面反应单元,建立结构的连续方程,统一求解的方法。界面上的反应单元可以考虑结构内部材料边界剪切流变性质,结构的力学模拟比前一种有了进步。
1 材料参数与有限元模型的建立
加筋路堤一般由土体、筋材以及土与筋材之间的接触层三种不同材料构成。由于材料性质差别大,在一定的受力条件下有可能在其接触面上产生错动滑移。因此,在有限元计算中除了考虑土与筋材的本构关系外,还必须考虑土与织物的界面本构关系。在采用非线性有限元法进行稳定分析时,将加筋体模拟成杆单元,在土体单元和杆单元之间设置接触面单元。这三种单元形式不同,各自引入不同的本构关系与计算模型[2]。
1.1 土体本构模型
土体的本构模型采用经典的Mohr-Coulomb模型,土体是否破坏失稳也采用Mohr-Coulomb破坏准则来进行判别,即土体内任一平面上的剪应力达到了土的抗剪强度,土就发生破坏,且任一平面上的抗剪强度τf只是该面上法向应力σ的函数,即有:
τf=c+σtanφ (1)
其中,c和φ分别为土体的内聚力和内摩擦角。
1.2 筋材本构关系
由于筋体材料是一种高强度、高模量的抗拉材料,在土体中成层平铺,主要承受拉力,因此可以把筋体看成是只受拉、不受压且只发生轴向应变的一维线性杆单元。同时由于加筋体的高抗拉特性,在应变不是很大的情况下,其应力应变关系近似为一直线,因此筋体采用线弹性的本构关系。
1.3 筋土接触面本构
Plaxis程序引入一个弹塑性模型描述界面的性质,来模拟土与土工织物的相互作用,并用参数反映两者相互作用的程度。土与土工织物变形一致,两者之间没有相对滑动时,满足Rinter=1.0。
当界面单元为弹性时,剪应力为:
|τ|<ci+σntanφi (2)
当界面单元为塑性时,剪应力可用式(3)表示:
|τ|=ci+σntanφi (3)
在式(2)和式(3)中,ci和φi分别为界面单元的摩擦角和凝聚力;σn为作用在界面单元上的正应力;τ为剪应力[3]。
1.4 材料参数与有限元模型
本文主要是对条形荷载下,加筋路堤和非加筋路堤的力学行为的比较,以及加筋条件下,筋材、加筋位置、筋材层数和间距等参数对力学行为的影响,所以土取了单一土层,详细参数见表1,路堤宽度为22 m,高度为15 m,边坡坡率为1∶1,典型断面尺寸如图1所示。
筋材参数EA分别取1.5×105 kN/m和1.0×105 kN/m两种。因为研究断面具有对称性,所以有限元模型取一半进行构建,如图2所示。其中,地基土厚度为3 m,其他参数见表1。
2 计算结果分析与讨论
加筋路堤边坡的破坏形式有3种:1)内部破坏:破坏面穿过加筋土体。2)外部破坏:破坏面没有穿过加筋土体,而是在加筋土体外面经过。3)混合破坏:既有内部破坏又有外部破坏。在很多情况下,边坡的安全系数分析应考虑2种,甚至3种破坏形式。加筋路堤边坡分析可在极限平衡方法的基础上加以改进。假设潜在的破坏面为圆弧形或楔形,然后根据滑动力(矩)和抗滑动力(矩)之间的关系来确定边坡的安全系数。由于加筋材料横切潜在破坏面,这被视为增加了抵抗力矩。加筋层的张拉力就是最小允许抗拔力。加筋土体作为对土体的一种支撑结构,因而存在外部稳定性问题,为了保证这种支撑结构能起作用,首先必须确定它自身的稳定性即所谓的内部稳定性问题[4]。
2.1 筋材计算分析
计算加筋土路堤时,筋材的长度需要确定,通常状况下,边坡滑动面要经过坡脚。本文将筋材在路堤底部、中部各布置一次,来确定布置位置对路堤稳定性的影响。在开始计算之前,先进行了不加筋材的素土路堤的有限元计算。由素土路基的位移矢量和剪切应变应力云图可以看出:在不加筋的情况下,路堤最大水平位移12.28 mm,最大竖向位移22.83 mm;在加筋的情况下,路堤最大水平位移3.59 mm,最大竖向位移10.90 mm,并且水平位移图呈现路堤边坡中间凸出的形状。这与加筋后的水平位移形态相比,说明在底部加筋对路堤稳定性的提升效果显著。
2.2 筋材位置分析
由于底部加筋后,路堤水平位移呈现路坡中间凸出的形状,所以在考虑加第二层筋材的时候,可以在中间凸出的位置添加,长度贯穿横截面长度。在加入第二层筋后,路堤边坡的水平和竖向位移较仅在底部加筋的情况下有了明显减小,可见先在底部加筋计算路堤位移,找出最大水平位移位置,然后在此位置进行第二次加筋,效果明显。
3 结语
1)路堤边坡在不加筋的情况下主要承受自重和车辆荷载,通过在路堤中添加筋材,可以控制路堤水平和竖向的变形,并提高了路堤的稳定性。2)在确定加筋位置时,如果加一层筋,应该加在堤防底部稍偏上的地方,这样不但能够抑制位移的发展,而且能够增强整体稳定性。如果多层加筋,则建议加两层,一层在底部,一层在中部,穿过最危险滑弧,抑制最危险滑弧的发展。使得最危险滑弧的形状、大小、位置都发生改变,以提高整体稳定性。
参考文献
[1]陈昌富,李龙.软土地基上加筋路堤稳定性分析——改进瑞典条分法[J].探矿工程,2003(6):2-4.
[2]方建瑞,李志高.加筋路堤边坡稳定非线性有限元分析方法探讨[J].建筑科学,2006(12):25-29.
[3]Introductory version of Plaxis code:Construction of a road embank-ment.PLAXIS B PO.Box 572.2600 AN Delft The Nether-lands.2000.
[4]张健.土工格栅加筋陡坡路堤稳定性分析[J].湖南交通科技,2006(6):1-3.
[5]蒋鑫,凌建明,邱延峻.加筋土路基稳定性分析[J].重庆交通大学学报(自然科学版),2007(10):80-83.
路堤加筋 篇6
1整体稳定性
在地表上开挖或填筑路堤,必然会改变原地层的受力状态。原先处于稳定状态的地层,有可能由于填筑或开挖而引起不平衡,导致路基失稳。例如,在软土地基或在低洼山谷土层上填筑高路堤;在岩质或土质山坡开挖深路堑;或在地面衡坡较陡处施工半挖半填路基时,都有可能由于填土的附加应力超出了软土地基的承载能力,或者上侧土体失去支撑,而出现路堤沉落或坡体坍塌破坏。路基的失稳会导致交通阻隔,乃至引起交通事故。
2变形小
路基和路基下的地基,在自重和车辆荷载作用下会产生变形。地基软弱、填土疏松或过分潮湿时所产生的沉陷或固结变形和不均匀变形,会导致路面出现过量的变形和应力增大,促使路面过早损坏并影响行驶舒适性。
然而在高填方路堤施工时,由于所需填筑层数多,工序繁杂,累计变形很难控制在规范范围内,很难保证质量要求;在半填半挖路基施工时,所填部分土体所受支撑薄弱,填挖结合部位压路机难以压到,填挖结合处难以形成同一稳定整体,在遇到下雨时,雨水很容易沿没有压实的填挖结合部位下渗,下部土体遇水下沉,破坏土体结构,从而发生滑坡坍塌现象,乃至整个路基的破坏。故用常规的施工方案,很难保证高填方和半填半挖路基的使用要求,难以生产优质工程。因此,为了保证高填方及半填半挖路基的工程质量,加筋土技术作为一种近期迅速发展的优良施工方案得到了广泛的应用。
所谓加筋路堤即指在高填方或半填半挖施工时每几层铺设土工布或土工格栅以及锚杆之类的能加强土的抗拉强度和整体稳定性的材料来改善土的受力性能。土工格栅、土工布、锚杆即为加筋土中所加的“筋”。所谓“加筋”,顾名思义,它在路堤中的作用相当于钢筋混凝土中钢筋的作用,主要承受土体所受的拉力和竖向剪力,提高路基的整体稳定性。当半填土体受到雨水冲刷下渗、竖向自重、行车荷载、地震荷载或其他荷载时,在没有加筋防护的情况下,由于雨水的作用,土颗粒之间的抗摩阻系数显著减小,土体的抗剪强度也随之大幅度减小。首先局部抗剪能力差的土体发生剪切破坏,在雨水及其他荷载的继续作用下,发生破坏的土体进一步扩大,以致最终产生大规模的坡体滑移、坍塌,从而导致整个路基破坏。然而,当在路基中分层加铺土工格栅、打入锚杆或其他加筋材料时,土体之间的抗摩阻系数明显增大,抗剪承载力显著增强,在稳定土体中锚固的锚杆为半填土体提供了很大的抗剪力储备,使半填土体与半挖土体形成一稳定整体,当土体受到使半填土体脱离半挖的稳定土体的外部荷载时,锚杆会紧紧地把它拉住,防止其滑移、坍塌。另外,加筋的土工格栅或其他材料使土体之间相互作用,形成同一整体,大大提高了土体的整体稳定性,减小其变形量,使本来支撑薄弱的半填土体的受力性能得到了大大改善,可有效防止半填土体从局部到大范围再到整体形式的受剪破坏,所以这种路基在受到雨水冲刷及其他荷载的作用时,表现出很好的整体稳定性,对大范围的滑坡、坍塌起了很好的预防作用。保证了路基整体稳定性和变形小的基本使用要求。在祁临高速公路第八合同段高填方路基施工中,根据其地质及实际情况,采用距路面标高8 m处每2 m铺设土工格栅一层、锚杆一排的施工方案。经实践证明,这种加筋方式是保证高填方工程质量的又一成功典范。证明了在高填方施工时加筋确实是一种科学可行的优良施工方案,在今后的施工中可大力推广的施工方案。
当然,再优良的施工方案也必须要有科学严格的施工管理来保证,这就要求在具体的施工过程中有一套优良的、科学的、实际可行的施工组织设计方案,有科学严谨的质量保证措施。
1)要求施工组织管理者必须具备精湛的业务素质及优良的精神品质。管理者的素质是所有施工环节中最重要的一环,是能否保证质量的关键。好的管理者为好的工程产生提供了先决条件,是生产优良工程的坚实基础。好的产品只有靠好的技术来保证,拥有精湛的技术和丰富的实践经验是保证产品质量的必要条件。只有拥有了这个必要条件,创造精品工程才不仅仅是一句空话。然而只拥有好的技术还是远远不够的,管理者还要具备良好的精神品质,吃苦耐劳、勇于奉献、积极敬业、认真负责、不计个人得失、不任人唯亲等优良品质,在生产一优质工程都是要求管理者不可或缺的精神品质。这就要求我们在工程建设中不但要对管理者在业务上的学习进行严格督促,还要对其思想进行教育,不断完善其人格,使其具备优秀的精神品质,使其素质不断提高,充分发挥其才智。
2)要严格控制施工工艺。科学的施工工艺是优质工程产生的又一必要条件,在施工过程中,每一道工序都要认真施工,在技术负责人、质检人员、监理人员等的严格控制下施工,在没有达到规范要求的情况下杜绝下一道工序的施工,做到每一步施工都是精品施工。科学的施工方案不但能够保证工程的质量,还可以避免在施工过程中少走弯路,加快施工进度,提高工作效率,在工期上为施工单位谋取更大的利益,为业主节省大笔的开支。此外,偷工减料作为工程质量的致命杀手必须严禁发生,对此要制定严厉的惩罚制度。不以规矩无以成方圆,在施工过程中,如发现此类事件的发生,一定要严厉惩罚,决不姑息养奸,创造良好的施工氛围。争取使人人做到以大局为重,乐于奉献尤其不计个人得失。
3)不论什么样的工程都是由工人干出来的,所以工人在工程施工中的重要性不言而喻。工人是取得成功的决定性因素。对于工人,一般来说文化素质偏低,然而生命和尊严对我们每一个人都是平等的,我们要多为他们的利益着想,尊重他们的人格,充分调动他们的主观能动性,在他们之中创造一种积极进取的气氛。只有这样,才能提高工作效率,我们的工作才能顺利开展。
当我们拥有了一批高素质的管理者,一套科学高效的施工方案,一队积极性被很好的调动起来的工人施工队时,那么,我们就是一批战无不胜的队伍,再艰苦的环境也不能阻挡我们,再大的困难也要向我们低头。优质工程的产生也就是必然的结果。当然,一项优质工程的产生不是哪一个人的努力就能完成的,只有设计单位、施工单位、监理单位以及每一位参与人员都以主人翁的姿态投入进去,积极进取、相互协调、相互理解、相互帮助,才能为社会主义现代化基础建设的大树增添一片绿叶,为壮丽的大地风景画上亮丽的一笔。
摘要：对路基的使用要求进行了探讨,介绍了高填方加筋路堤的受力性能及质量保证措施,结合祁临高速公路第八合同段填方路基施工实践,验证了高填方加筋技术的可行性,指出路堤在加筋后,提高了土的抗剪承载力和整体稳定性,并有效防止了路基的失稳破坏。
关键词：稳定性,抗剪承载力,路基,变形,高速公路
参考文献
路堤加筋 篇7
1 土工格栅加筋挡土墙施工技术的综述
从实际的公路工程施工现状来看, 土工格栅主要是由聚氯乙烯等的高分子聚合物材料在不断加工中逐渐形成的, 应用在土木工程的一种网格状屏栅, 相对于普通材料来说, 它的抗拉强度比较高。其中, 加筋土是一种柔性较好的结构物, 具备很好的弹性和韧性[1], 这在地基承载中它的承载能力是十分明显的, 技术人员对土工格栅的合理设计, 一方面可以保证土体特性的提高, 另一方面还可以从根源上确保结构的安全性和稳定性, 可以对来自不同方向的外力起到很好的承载作用。
2 土工格栅加筋挡土墙的应用作用
对于公路路堤的施工来说, 它的施工重点是竖向承载力和轴向两侧的推力把握, 在这种推力的作用下, 地基的竖向承载力会下降。采用土工格栅加筋挡土墙施工技术来大大减轻路堤的水平荷载, 使其所承受的荷载范围最大化, 而没有采用这种技术的路堤施工中, 它的路基部分填料填充较为松散, 对于地基表层土所传出的竖向荷载也难以进行约束, 而路堤基底的粗糙程度又是和地基表层土约束力相关的, 采用土工格栅加筋挡土墙技术就可以增加基底的粗糙程度, 增大地基土的约束力, 进而确保路堤竖向荷载承受力的提高。
3 土工格栅加筋挡土墙技术在路堤施工中的应用
(1) 工程概况。某公路工程在施工中, 它的路堤结构相对来说较为脆弱, 稳定性很差, 在施工活动开展时会有一定的难度, 那么为了确保工程施工的安全顺利进行, 在对工程方案设计时, 施工单位采用的是技术是土工格栅加筋挡土墙结构, 它的左右两侧距离为500m, 挡土墙面板所选择的材料是强度等级为C30 的混凝土预制件, 它的面部属于是矩形槽板, 而且槽板的肩带节点水平距离是0.5mm, 垂直距离是0.5m, 在实际施工中, 对于筋带的选择是CPE3020II钢塑复合筋带。
(2) 施工前的准备工作。施工单位在开始施工前, 首先要做好技术交底工作, 对施工中所采用的技术和方法进行交底, 保证施工人员可以充分把握施工设计中的要点所在, 采用和施工情况相符合的施工工艺和施工方法, 并按照技术性要求开展, 对于土工格栅也要进行科学合理的选择, 在试验段进行施工时, 还要及时的收集相应的数据参数, 土工工程施工的精确性和无误性。
(3) 施工的具体工艺。第一, 对于基坑的开挖来说, 在开挖过程中要做好施工管理工作, 通过人和设备两者相互配合的方式, 对墙体进行分段施工。一方面需要做好相应的测量放线工作, 并按照设计的要求和测量的结果, 确定出基坑开挖的起点、中间点以及边线, 设置出明显的桩标;另一方面还要对开挖的深度进行严明, 并设置相应的排水设施, 保证基坑的干燥性和排水的顺畅性, 保证基坑内不会有积水存在。在对挡土墙设计的过程中, 技术人员也可以采用分段施工的方式, 对每一段的地基高程整个设计过程进行明确和细化, 同时做好标高的控制和管理, 不能过度也不能过低;第二, 对于墙体的施工, 在对挡土墙进行施工时, 需要重点把握基础施工的重要性, 根据本工程的施工, 选择C15 混凝土作为垫层, 需要在事前已经开挖好的基坑中来进行浇筑和分段施工。第一, 先对垫层进行全面彻底的清理, 要在每一段的长度中对放线进行测量, 可以在C20 混凝土条形的作用下事先进行基础浇筑, 在保证基础埋深达到1.2m以上。对于加筋挡土墙面板的选用, 可以采用C25 钢筋混凝土空心墙面预制块, 在对其安装的过程中, 需要重点对待每一层面板的熟知度和邻近面板的错位控制, 确保位置的无误;其次, 在基础顶面所有施工完成之后, 还要采用专业的工具对面板安装的边缘线进行测量, 控制好桩的基础布局, 保证轴线的偏差不能超过10mm, 而后再以M10水泥砂浆进行浇筑, 浇筑时, 每一层的三个块体中还要预留出一条不存在灰浆的竖缝, 将其设置为排水风, 一旦发现异常就要进行现场浇筑, 同时对C25 混凝土进行压顶处理;第三, 填料方面的施工。该工程的路堤施工采用的是土工格栅加筋挡土墙技术, 基于这种技术的应用特性, 需要对填料施工环节进行严格控制。通过实际的公路工程施工来看, 可以采用自卸汽车来对填料进行运输, 以人工辅助的形式并配合小型推土机, 这样的目的是保证填料的摊铺工作顺利进行。在具体施工中, 按照人工铺筑的方式, 具体的厚度是10cm, 并配合相应的机械设备实现分层填筑和压实, 那么对于摊铺厚度的选择来说, 就要按照面板高度的一半为主, 结合拉筋的间距大小, 对分层的厚度进行准确确定, 保证碾压次数满足工程实际所需, 可以采用重型振动压路机进行多次碾压, 并保证碾压的连续不能中途停止, 对于填料的摊铺也要从拉筋的中部以平行的方式顺着墙面进行推进;第四, 墙后排水工作。在这一环节施工中, 要对各个路段的挡土墙尺寸和高度设计进行细致严谨的计算, 并在计算的过程中做好现场的放样处理工作。在施工完成之后, 还要在第一时间做好清理工作和防护工作, 保证路堤在施工后可以减少人为因素的破坏。
4 总结
现代道路交通运输事业的快速发展, 在推动地区经济发展的同时也带动了施工技术和施工工艺的创新和优化。当前公路工程施工中, 对于路堤的处理采用最多的是土工格栅加筋挡土墙施工技术, 这种技术可以大大提高路基路堤的密实性, 使其荷载承受量得到改善, 土体性能更能有效发挥, 保证道路工程使用功能的良好发挥。在具体的工程应用中, 施工人员和技术人员要做好各项准备工作, 为技术应用创造良好条件。
参考文献