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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流土工格室在道路加筋和边坡防护上的应用.精品文档.土工格室在道路加筋和边坡防护上的应用肖衡林,等:土工格室在道路加筋和边坡防护上的应用?115?土工格室在道路加筋和边坡防护上的应用肖衡林周锦华张晋锋(1,武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072;2,武汉大学设计总院水电分院)摘要介绍土工格室在道路加筋和渠道防护中的应用和设计方法,并对土工格室的合理使用和选材提出了建议.关键词土工格室加筋侵蚀控制1引言土工格室作为一种新型的土工材料,在道路工程,渠道护坡中具有良好的使用性能,应用前景广阔.2土工格窒用于道路加筋工程2.1土工格室对路基的增强作
2、用Webster的早期研究表明:在土工格室高度不小于格室直径的时候,土工格室才能发挥出有效的约束作用,这种约束作用近似于传统的砂袋对砂的约束,当荷载加在被约束填料上面的时候,其竖向的变形被砂袋所限制,从而形成的侧向应力增加了土体的强度,且把增强的力称为似粘聚力.有资料表明(Presto2003):HDPE土工格室能产生143,5kPa的似粘聚力,土工格室加筋砂土可以提供比原来砂土高300倍的承载力.2.2力的传递设计在20世纪80年代,加拿大皇家军事大学对位于1m厚的压缩泥炭土上面的土工格室砾石体系进行力学试验,结果如图1.试验表明:土工格室加筋土体的变形明显小于由土工格栅组成的格室加筋体及未
3、加筋土体.同时说明,加筋材料的刚度对加筋效果有很大影响.基于格室刚度和试验结果,可以建立估算上部荷载传递到格室的竖向应力的公式.对于单个格室,格室顶部和底部的应力可以这样确定:假设线性荷载或者圆形荷载作用在单个格室的中心,公式如下(Presto2003):D线性荷载:=(1t+sintz)(1)1rrr1,3,21圆形荷载:z=P1-L初J(2)如图2所示,线性荷载适合于刚性车轮的车,如坦克等,圆形荷载适合于塑料轮胎.作用于格室的水平应力认为是坚向应力的倍,其中是主动土压力系数.规定:lIa.=(hl.+hb0I)/2(3)肖衡林.男.博士研究生.昌司聪簿土工网垫层土工格室垫层条形荷载PI(k
4、N?m-.)圈1不同加筋条件下土体变形圈_L-蕊硼m荷载Jf1深度ZLl格室软土圈2单个格童受力图式中.作用在格室顶部的水平应力;作用在格室底部的水平应力.从而得出单个格室传递给整个格室系统的应力为:F=1/2(1r删)lI矗.tan8(4)式中:D格室直径;H_一格室高度;卜填料和格室边壁之间的摩擦角.系数1/2是用于补偿竖向应力沿深度的非线性变化.F.沿着格室横向传播,在计算格室底部应力时候,应予减去,所以格室底部校正应力计算公式为:=otho一Fl/(.rrD/4)(5)式中:格室底部校正应力;格室底部计算应力.格室下面的土工布容许承载力认为是路基土粘聚力c的2.8倍,如果校正底部压力大
5、于2.8c,116?全国中文核心期刊路基工程2006年第3期(总第126期)就要增加格室上部的填土厚度,重新计算.传递给格室体系的力由界面摩擦角和填料摩擦角的比值r决定,典型的r见表1.裹1各种界面摩擦比r峰值裹2.3对产品的要求(1)格室必须具有一定的刚度,才有利于单个格室把上部应力横向传递给格室体系.有四个主要因素对刚度有影响:焊接强度,格室高度和直径比,格室壁厚及格室壁打孔.对焊接强度的要求如表2.格室高度和直径比值为1较合适.值得注意的是格室边壁一般都做成纹状的,但纹路的突起减少了壁厚.格室壁打孔一是便于格室侧面排水,二是增加格室壁和填料的表面摩擦力.裹2格童接缝强度要求最低值裹接缝悬
6、挂强度:1001111111高的格室的接缝强度长期接至少必须能够抵抗72.5kg力悬挂30d或者受缝强度力72.5kg在1h为周期的230C一54温度环境中悬挂7d(2)格室和填料之间必须有足够的摩擦,以便保证有效的限制和力的传递.表1表明,界面摩擦比在0.710.90之间变化,而且除了用碎石作为填料外,纹状打孔格室的界面摩擦比没有明显增加.对于光滑边壁,少量的打孔能显着增加界面摩擦比.(3)格室必须保持足够的强度,以保证施工和有效应用.3土工格宣用于侵蚀控制3.1侵蚀控制设计(1)格室高度选择.高度日由两个因素决定:格室最小直径不得小于3倍填料直径;填料至少要能够填到格室一半的位置,如图3.
7、圈3格I一度一求圈H>2Dtan(JB一)(6)式中:坡角;广填料内摩擦角;D格室的有效宽度.(2)格室的锚固.坡面上的格室都需要锚固措施.对于安全系数取1.5的坡面,由(7)式计算:=Hy(1.5sinflcoOu)(7)式中:单位面积最小锚固力;y填料容重;填料和坡面的摩擦角.而总摩擦力F为Ffl(8)式中:某一段的锚固力;fj该段的格室长度.如果F<0,则表明格室体系不需要附加锚固力.附加锚固力可以采用两种方式提供:锚固钉穿透格室打人下层土体;通过沿坡面贯穿格室的连接棒,把格室挂在坡顶上.3.2渠道侵蚀控制应用格室除了要满足自身的稳定之外,还需要抵抗由浸透和流水引起的附加力.
8、通常采用曼宁公式对渠道水流流速或者说最大剪切力进行验算.R2/3s/2(9)=lln式中:尺渠道的水流面积的水力半径;n糙率;s渠道坡降.(1)植被格室体的填充.首先,在基层土上铺一层土工布.格室铺设好以后,用钢钎固定.之后在格室内填人疏松的表层土,填满为止.每个小格室可以形成许多小坎,既可减缓坡面水流流速,又能保护草籽.当坡面陡于2:1时,采用高于l0cm的格室,锚固钢钎适当加密.(2)石填料格室体铺设.开始也是在格室下面周翰斌,等:深水急流无覆盖层钻孔桩施工技术深水急流无覆盖层钻孔桩施工技术周翰斌陈来进(中港四航局第一工程公司广东广州510500)摘要结合高明大桥扩建工程13号一15号墩钻
9、孔桩的施工实践,重点介绍了在深水,急流,岩面完全裸露的特殊条件下,解决钻孔桩施工时关键技术难题的方案选择及施工工艺,方法.关键词深水急流无覆盖层钻孔桩施工1工程概况广东省高明大桥扩建工程横跨西江下游河段,为紧靠现有的旧桥两侧平行各建一座新桥,单幅桥宽l2.5nl,新旧桥净距6.5nl.新桥的主桥5号一l6号墩为(45.38+5X79+2X110+4X82.6+45.38)nl的l3跨联刚构一连续梁组合体系,主桥基础均位于西江河道中,其中l3号一l5号墩基础各为4根4,2.0nl钻孔灌注嵌岩桩.桥址区河面宽阔,水域受南海潮汐影响明显,一日两潮,最大潮差约2.O0nl.属南西亚热带季风海洋性气候,
10、每年59月为汛期,l0月至次年4月为枯水期,洪峰一般出现在68月,流速达3.41m/s,冲刷严重.强热带气旋登陆时风速可达34m/s,并常伴有暴雨.l3号一l5号墩位枯水期水深为l318nl,最大流速1.78m/s,由于水流冲刷严重导致弱风化基岩完全裸嚣,形成光板河床.墩位岩面起伏大,地层岩性主要为第三系红色粉砂岩,侏罗系砂岩,自上而下的地层分布是:弱风化粉砂岩,微风化粉砂岩,弱风化粗砂岩,微风化粉砂岩,岩石单轴强度为l020MPa.由于承台底面位于枯水期常水位以下约1.O0nl,西江汛期水位高,上升快,承台必须在4月底前完成,桩基施工必须在3月底前完成,才能确保整个工程按质按期完成.周翰斌,
11、男,高级工程师.2方案的比选与分析2.1方案选择深水基础常用的施工平台主要有固定式平台和浮式平台两种,该桥决定采用固定式施工平台.安全可靠的钻孔桩施工平台需要解决两个主要技术难题:钢管桩平台怎样立足生根及在水流冲击下如何保持稳定;怎样保证桩基钢护筒在水深流急下的埋设精度.经综合分析并考虑到工期紧,安全可靠等因素.决定采用无底套箱人造岩组合固定平台(图1),即先根据第一墩位的具体河床坡度设计,预制砼无底套箱并预埋钢管桩立足生根的预埋件,套箱运至现场后焊接支撑平台的钢管桩,搭设平台上部,下放桩基钢护筒,然后在套箱内分格浇筑水下封底砼作为人造覆盖层,以固结套箱和桩基的钢护筒.方案最大优点是浇筑的水下
12、砼与河床基岩,套箱粘成一体.平台整体性,稳定性好,安装快,钢管桩及平台上部可回收利用,比较经济.2.2无底套箱组合平台的设计和可行性分析2.2.1套箱设计无底套箱为菱形,采用C25钢筋砼结构,内隔墙将套箱分成四格.通过受力分析,得出套箱在起吊安装阶段的受力最为不利,为此结构计算及配筋设计以此为依据,并验算套箱抗滑能力.由于受起重船起吊能力的限制,需将套箱重量控制在1200kN以内.套箱平面见图2所示.铺一层密度较大的土工布,之后锚固,填石.据试验统计,石填料格室体抵抗水流速度的能力可以提高60%.(3)混凝土格室体铺设.当植被格室体和石填料格室体都不能满足流速的要求时,就需要采用混凝土格室体结构,混凝土格室体可以作为短期和长期使用,但是都必须把格室体锚固于基层土上,防止格室体滑动,据英国20世纪80年代所做的试验,如果格室体的重量超过135kg/nl时,体系可以抵抗的最大水流速度达到8m/s.当时试验格室是光滑的.没有打孔,所取的曼宁系数为0.120.20.现在的产品大部分是有纹的或者是打孔的,所以抵抗速度能更加大一些.4结语随着土工格室在各方面的推广应用,人们对格室的研究也越来越多,对格室的要求也不断提高.而对土工格室的合理使用和选材无疑将有助于土工格室更好地应用和推广.收稿日期:200504-一o.