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土工格室在處治路基不均勻沉降中的應用

發布時間:2018-12-20 11:51   閱讀:次   字號:  

公路的路基沉降是不可避免的情況,但是其不均勻的沉降是可同人工措施進行限製的。尤其是在築路過程中遇到軟土或者舊路改造的時候,就可以采用相應的方式對其不均勻沉降進行處治,其中土工格室的工藝,通過其形成的柔性結構層,從某種程度上抵消了產生不均勻沉降的橫向和縱向載荷,是一種較為合理而高效的方式。 公路的路基是公路正常運行的重要基礎,其質量的優劣將直接影響到公路的整體質量和使用效果。而且公路的改擴建工程也常常會涉及到對路麵的進一步調整,此時路基沉降的影響也就擺在了技術人員的麵前。 


近幾年,應用土工合成材料來處理路基出現的不均勻沉降已經成為了技術人員灌注的熱點,但是其形式多為土工格柵、土工網等。此種方式在上個世紀80年代出現,是一種土工合成材料,是一種高分子聚合物寬條帶經線的強力焊接而成型的三維網狀結構,在格室中填充沙土、碎石、黏土等材料,可以構成具有較強的側向限製和一定剛度的柔性結構層,可以有效的彌補地基沉降而引起的固結,達到消除路基不均勻的效果。 

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在路基的沉降變形中有兩種情況,包括路基土受到壓縮後變形而形成的;也有地基沉降的情況。 


1、路基壓縮沉降 

公路基礎的回填土是一種剛度較小的非線性材料,其在後期載荷的作用下會出現較大幅度的變形,變形包括了彈性變形和塑性變形,其中塑性變形是在重複載荷的作用下不斷累計而形成的,同時路堤的壓縮變形也會出現固結現象,根據對公路路基的觀測,當路基的壓實度為95%的時候,每米填土後的沉降為1cm。 路基回填土在壓實的過程中,因為受到實際條件的限製、施工質量影響、施工速度的影響,尤其是高路堤公路的施工中,這些因素都會影響公路基礎的壓實度,在壓實不足的區域就會在土體自重和重複載荷的作用下而產生差異化的壓縮變形,從而導致路基出現縱橫向的裂縫。 

其次,在施工過程中對填料和級配的選擇和使用不能進行有效的控製,因此回填材料的差異較大。如果回填材料的性質差異較大,特別是回填土中有膨脹性物質,在路基排水係統不能有效排水的時候,還會出現路麵隆起的現象。 

最後,路基兩側因為所承受的應力差異往往也會導致不均勻的沉降,半填半挖的路基和舊路拓寬的工程中,通常會因為路基兩側的曆史性應力差異而導致不均勻沉降,使得路基在自重和附近載荷的作用下產生不一致的形變。 


2、地基的固結引起沉降 

如果地基存在軟土層,其在固結的過程中往往會產生較大的形變,此種形變是導致大範圍沉降和均勻沉降的主要因素。此種情況造成路基的不均勻沉降甚至會導致路麵的損壞。另外,在一些地表水和地下水自然排泄困難的區域,一些不屬於軟土的基礎因為設計時沒有對此種情況進行預計和處理,在施工中也沒有進行壓載等處理,在完工後,自然降水滲入地基,而聚集導致路基出現不均勻沉降。 

對軟土基層的處理主要是利用各種地基處理的方法進行加固和防治,受到施工進度和其他因素的影響,軟土基礎的處理往往不能完全達到其設計的效果,工程完成後的沉降是不可避免的,隻是盡量控製在一定範圍。 


土工格室對公路進行加固的作用原理 


土工格室主是通過外部土工構件與填充物形成相互的作用來形成,具有強大的側向應力和較大的剛度的柔性結構層,其作用的具體體現有:土工格室的側向約束力作用,是一種網兜的效應,土工格室的摩擦作用於其他平麵結構的加固形式相比有幾個優勢: 


1、平鋪加筋後,加筋體隻是筋材料本身。 

2、平鋪加筋的抗拉性能可以通過內部結構與外部土層的摩擦力而發揮作用,而格室筋材是通過對內部填料的膨脹性限製而形成的,因此能夠利用筋材料提高抗拉性能。 

3、對格室的整體而言,土筋的摩擦係數就是回填材料本身的摩擦係數,所以可以提供比平鋪加筋措施更大的粘著性強度。 


因為土工格室可以對填料提高更大的側向約束力,因此格式側壁與填料共同產生向上的摩擦支撐力,從而形成了一個可以抵禦較大彎度和剪切力的複合體。此種複合體可以對應力進行隔離和錯位傳遞,從而會形成一種柔性的過渡和調節路基所產生的不均勻沉降。其對具備載荷的網兜效應和是的載荷分布更加的均勻,而降低某個地區超載沉降的形成。土工格室的加筋作用減小了土體中豎向應力和剪切力,增加了路基的相對穩定,從而可以消除路基不均勻沉降。 


土工格室的具體應用 


1、土工格室的形式 

土工格室是一種柔性結構,通常的不是方式應當按照其特性進行,路基填方的路段進行滿鋪,挖方段伸入在1-2m,同時按照路基填高和地基的情況,可以增加1-2層的土工格室,間距控製在1m。土工格室材料的規格為:格室片材1.25mm,高15cm,焊距40cm,產品布置後為4×5m的方陣,相鄰格室采用專用的構件連接。 


2、施工工藝 

1)進行下承層的平整。當路基填築值標準高度的時候,應當按照設計對路基的下承層進行平整,然後在挖方修築成為1-2m寬的台階,做好土工格室的鋪設準備。

2)鋪設,鋪設前應當兩人一組,利用合頁式的插銷連接件將相鄰的格室塊連接起來,按照展開的方向直至完成全部處理位置的鋪設,然後人工將其拉開,值規定尺寸,利用鋼釺固定。

3)回填材料,此過程應遵循先外後內的原則,依次從外向內的用設備將事前準備好的回填料推入到格室中,並進行初步平整。格室回填料可以使用築路的回填材料,最大粒徑控製在5cm內,格室填料虛填的厚度應在20-30cm。格室未經填料不得讓設備從上麵通過。

4)平整和碾壓。利用人工掛線,進行精確整平。整平後按路基施工規範進行碾壓,依據原路基填料的碾壓遍數進行碾壓合格為止,嚴禁使用羊足碾進行碾壓。 


土工格室作為一種新型的合成材料,在八十年代末九十年代初,歐美等國家就開始了大量的研發工作,並經試驗和現場應用證明在提高一般填土承受動荷以及路基防護方麵均有很大的功效。我國在九十年代初在吸收國外先進經驗的基礎上,開始了土工格室的開發研究工作,並在道路基床病害整治,固定鬆散介質的應用方麵取得了重大突破。隨著人們對土工格室特性的進一步了解,已經發現其具有其它土工材料(土工布、土工膜、土工格柵、土工模袋、土工網等)不可替代的優勢,使其在諸多領域有著獨特的應用前景。

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