复合土工格栅加筋垫层软基处理技术在苏南干线航道网无锡锡北线北段整治工程中的应用

复合土工格栅加筋垫层软基处理技术在苏南干线航道网无锡锡北线北段整治工程中的应用

该软基处理方法具有稳定的质量稳定性、价格低廉、施工方便、快速建成等优点。无锡市航道管理处在苏南干线航道网锡北线北国段整治工程、江阴船闸引航道拓建工程中使用过此项技术,且效果良好,现将该技术作一介绍。1工程实例1.1复合土工格栅+土工布的设计背景苏南干线航道网(无锡市)锡北线北国段整治工程整治里程1.419km,新建驳岸2685m,其中软土地基段1100m,土质主要为淤泥质粉质粘土,软土层超过10m。其土质特性:天然含水量为44.5%,呈流塑状态,孔隙率为55.2%,地基承载力60～70kPa,原设计软基处理方法为抛1m厚块石垫层,施工中由于土质软弱,无法构筑运输便道,块石运输成本很高,施工进度缓慢。为此,我们提出将软基处理方案变更为复合土工格栅(土工格栅+土工布)包裹碎石垫层的结构,并经江苏省交通规划设计院认可。复合土工格栅加筋垫层施工结束,即进行静载荷试验,试验表明,加固效果良好。1.2公式计算t土工格栅加筋垫层设计主要有厚度确定,加筋层数及格栅抗拉强度设计等,目前计算方法虽多,但不够完善,本设计是根据日本FUKUOKA、DYUSHU大学的N.Yasufuku和H.Ochiai教授研究的公式计算。计算公式如下。H=[−A2+(A2−4A1A3)1/2]2A1Η=[-A2+(A2-4A1A3)1/2]2A1式中:A1=γ2tanδsinβA2=2γ1Dftanβ+qaA3=-(p-qa)B其中:γ1——格栅上层土容重;γ2——格栅填料容重;δ——土与格栅间的摩擦角,一般取30°～35°;β——加筋填料的扩散角,一般取25°～30°;qa——地基允许承载力;p——设计地基应力;B——建筑物基础宽度;Df——埋置深度。经计算得H=0.4m。加筋垫层结构:基底铺0.1m厚砂垫层,其上铺无纺土工布再用土工格栅包裹0.3m厚碎石层。1.3确定土工格栅的最大强度加筋材料最大拉力F=(γ1Df+γ2H)HtanδF=(γ1Df+γ2Η)Ηtanδ计算得:F=4.5kN因土工格栅长期设计强度为最大强度的50%,则土工格栅最大抗拉强度必须大于9kN。1.4加固垫层施工1.4.1施工过程本次工程复合土工格栅施工程序为:开挖基槽→铺砂垫层→铺无纺土工布→展铺土工格栅并连接→回填碎石→填料夯实→包裹并固定格栅。1.4.2工艺要求(1)基础挖沟开挖尺寸不小于设计要求,同时做好排水工作,清除浮泥,基槽开挖后,应及时铺垫砂垫层。(2)砂屑砂垫层表面应平整并压实,达到设计厚度(标高)和压实度要求。(3)铺设土格栅的铺设土工布、土工格栅可先在场地上拼接后运至现场铺设,铺设时应顺直平整,不得褶皱或损坏,土工格栅的纵轴向应与主要受力方向一致,沿纵向不宜设接头缝。(4)铺设碎石垫碎石垫层应分层填筑并夯实,确保设计厚度和压实度。(5)包裹并固定格栅填料完成后,将两侧格栅向中间拉紧呈包裹状,紧包住碎石填料,然后用U形钉搭接固定。2钢板堆载试验加载复合土工格栅垫层施工结束后,即由总参工程兵科研一所桩基检测站对其进行静载试验,试验按有关复合地基静荷载试验规范进行,用1m×1m钢板作为压板进行堆载,采用一次堆载分级压载方法进行,试验共分6级进行加载,加载值达到设计承载力的2倍以上。试验结果表明:压力沉降关系是一条比较平缓的曲线,无明显拐点,测定地基承载力平均值为Qk=106kPa为设计地基应力90kPa的1.17倍,满足设计要求。3天然青岩石与抛石石的节约(1)耗用材料少,造价低,该工程两种软基加固方案比较,格栅方案较抛石每延米节约天然石料5.9m3,造价降低约400元/m。(2)施工简便,省工省时。由于大大减少了块石用量,减轻了劳动强度,缩短了工程工期,该驳岸工程提前80d完成,为汛前开通放水创造了有利条件。4土工格栅加筋垫层(1)工程实践表明,土工格栅处理软基的设计,施工是成功的,达到了预期的目的,其沉降变