加筋技术在某高大土坡中的应用

加筋技术在某高大土坡中的应用

中机中联工程有限公司重庆400039

摘要:本文结合工程实例,分析了加筋土护坡的破坏模式、加筋材料的作用机理,总结了加筋材料抗拔和抗拉的验算方法;介绍了高大陡峭加筋土坡中的设计方法。工程实例证明,边坡加筋后,稳定性能得到了显著提升,为类似工程提供了相关的经验。

关键词:加筋陡坡;边坡支护工程;土工格栅

1引言

土体本身具有一定的抗压强度,但抗拉强度较低,导致土体受力往往是剪切破坏。土体的承载能力受制于其抗拉强度。在土体中加入一定比例的抗拉材料,形成加筋复合体,分担荷载,可以显著提高的土体的抗剪性能,增加土体的稳定性。目前使用最广泛的抗拉材料就是土工格栅。土工格栅具有质量轻、强度高、耐久性高、价格低廉等诸多优点。因而大量应用于路基边坡、挡土墙和桥台的工程实例。

在土质边坡的设计过程中,优先采用坡率法放坡的思路,如遇到建筑红线限制,导致放坡空间不足,往往采用“上部坡率法放坡+下部挡土墙支挡”的综合措施,而当挡墙较高时,这种方法造价颇高。而加筋技术可使得边坡坡率变陡,为边坡支护技术开拓新思路,具有较高的经济价值和应用价值。

2加筋土坡设计原理

加筋土坡的破坏模式分为两种:内部稳定性破坏(滑裂面穿过筋带)、外部稳定性破坏(滑裂面穿未过筋带)。

外部稳定破坏发生的发生较少,这是因为加筋土坡往往设置与稳定的地层上,应用与山区的加筋土坡需要注意的是斜坡地段岩土界面滑动,或者岩层自身的节理裂隙控制的岩体滑动。本文由于篇幅所限不再一一赘述。

内部稳定性破坏,是控制筋带长度、筋带间距和筋带选型的主要因素。当内部稳定性破坏时,土质边坡发生的是圆弧滑动。筋带提供抗力,土体提供下滑力,通过力矩作用,是的土坡的稳定性达到设计指标。

非线性分布效应系数;σv——筋土交界面的有效应力(kN/m);Rc——加筋覆盖率;Fe——安全系数。

3工程实例

本项目位于重庆市两江新区龙盛片区,规划为航空产业园,场地平整后形成高约21m~44m,长约1530m的土质填方边坡。边坡总体设计方案为:坡率法分级放坡+骨架植物护坡防护+急流槽排水。

边坡坡顶为企业用地,边坡坡脚为现状石门河。局部边坡受企业建筑红线和河道红线限制,放坡空间不足。该段边坡长约180m,边坡高度约31m,而边坡平距仅33m,如按坡率法放坡,坡脚需设置外露高度约14m的挡土墙。

坡脚为石门河河道,自然地质条件较差,勘察资料显示中等风化岩层埋深约9m,挡土墙合计高度23m,该设计方案严重不合理。经调整设计方案,取消重力式挡土墙,该段边坡采用加筋技术,形成自稳的加筋陡坡。

该边坡自下至上按8m一级分级放坡,每级边坡坡率依次是1:1、1:1、1:0.75和1:0.75。自下至上第一级边坡,每0.5m铺设一层A型土工格栅,格栅长度28m;第二级边坡,每0.5m铺设一层B型土工格栅,格栅长度23m;第三级边坡,每0.5m铺设一层B型土工格栅,格栅长度19m;第四级边坡,每0.5m铺设一层B型土工格栅,格栅长度12m。坡顶、马道均设置截水沟,坡脚雨水引入石门河,从而保证边坡在暴雨工况下,仍然迅速疏干雨水。

栅材料均采用HDPE(高密度聚乙烯),耐久性达100年。其中,A型格栅极限抗拉强度144kN/m,B型格栅极限抗拉强度70kN/m。其中,蠕变折减系数2.35,施工损伤因子1.10,老化折减系数1.10。经过分层压实的填料,综合内摩擦角取32°,重度取20.0kN/m。坡顶地面超载取20kN/m。

边坡设计等级为一级边坡,圆弧滑动稳定性安全系数1.350。采用简化Bishop法验算加筋后土坡的局部和整体的稳定性,结果详见下表,均满足规范要求。

根据上表可知,土工格栅提供的抗滑力,占总抗力的15.6%~31.4%,对于边坡的稳定性起到了至关重要的作用。

4结语

⑴加筋陡坡稳定性高,工程造价较低,适用解决用地资源不足情况的土质边坡。该技术成熟可靠,值得推广应用。

⑵该边坡建成后,尚应持续监测,从而验证边坡支护方案的效果。

⑶下一步需要完善,在不同验算方法下的边坡稳定性校核。

参考文献:

⑴季大雪,杨庆,栾茂田.土工格栅加筋路堤边坡设计方法分[J].工程地质学报,2004,12,313~316

⑵高德发,郭金国.高陡填方边坡加筋设计[J].水运工程,2016,6,154~158

⑶万智,李志勇,万剑平,刘宝琛.加筋路堤稳定性分析与优化设计[J].中南公路工程,2006,4,18~20

⑷陈建峰,石振明,孙红.加筋路堤稳定性综合分析方法[J].岩土力学,11,2004,433~436

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