有紡土工布在薄層軟土海堤工程中的應用

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1、工程概述 
    在1997年的11號臺風后，XXXX山港中部的XX塘海堤需新建,工程投資約1100萬，總長1800米，海涂面平均為0高程，采用12T/m的高強土工布加砂卵石墊層處理薄層軟土后，擬建成堤頂高5.6米，寬3.0，防浪墻高6.8米的標準海堤，目前堤線工程進展順利，已達到設計高程，在這樣軟弱的地基上建堤而未發(fā)生過滑動，達到了預期的地基處理效果，海堤斷面如下：
    2、工程地質條件 
    根據(jù)本工程的《XXX地質勘察報告》,已揭示的土層可分為三個土層。第1層為海相淤積的淤泥層，厚度在4.0米~6.0米間,呈飽和~流塑狀,γ=16.1KN/m3,ω=69.7% ,φ=1.5°,c=4.5Kpa ,fk=30Kpa 。第2層為混有少量礫砂的粉質粘土，該層較薄，僅0.5米，γ=19.0KN/m3,ω=27% ,φ=23°,c=22.0Kpa ,fk=180Kpa 。第3層為泥砂礫石層屬洪積沉積土層γ=19.5KN/m3,ω=24%,φ=26°,c=16Kpa ,fk=200Kpa 。厚度未鉆穿，但大于10米厚。 
    3、地基處理方案的比較 
    在這樣的軟基上建堤，一般要采用排水固結、深層密實或加筋等方法進行地基處理。其中排水固結法因考慮工程所在地離砂源較遠，出于經(jīng)濟角度未采用砂井法,而取塑料排水板法參與方案比較；深層密實法中選用粉體噴射攪拌樁方案; 加筋法則采用高強土工布結合砂卵石墊層的處理方案，本方案施工簡便、快捷并且節(jié)省工程造價,本文將結合實例工程介紹其在設計的主要計算環(huán)節(jié)以及與施工中要引以注意的問題。
    因不同的地基處理方案，會得到不同的地基強度這也影響堤線上部工程造價，為此對以上三種方法各擬出一種設計方案，根據(jù)本工程水文地質條件而在施工難易、處理后基地基強度變化情況、工程投資三個方面作比較如下表。 
    各方案綜合比較表　　　 　　　造價以每米計 
 　項目方案 施工難易 地基強度(Kpa)造價(元) 
    初期 后期 地基處理 上部工程 合計
    塑料排水板 中 30 <50800 5100 5900 
    粉噴攪拌樁 難 59 59 23003800 6100 
    土工布墊層 易 62 >621060 4500 5560 
    經(jīng)以上比較，可見土工布墊層法施工較為簡易，初期強度較高，并且結合砂卵石墊層對后期地基排水固結，也能有效提高地基強度；而粉噴攪拌樁則后期強度幾乎不會增長，又因在工程地處低高程處，設備會因受潮水影響而有一定施工難度；排水板則早期強度太小，固結時間長，不利于上部工程的施工,會影響工程進度，還因土層較薄而不能完全發(fā)揮出其良好的排水固結作用。另外從經(jīng)濟上比較，土工布墊層法也最為節(jié)省,所以在本工程采用土了工布結合砂卵石墊層的處理方案。
    4、加筋設計的計算要點 
    4.1計算地基極限承載力以確定一次拋石高度
    按PS+C=a.c.Nc+2p.sinθ+β.Nq.p/r計算
    a 、β—地基土的形狀系數(shù) 
    c—土的粘聚力
    Nc、Nq—承載力系數(shù) 
    p—土工布抗拉強度 
    θ—土工布傾角 
    4.2按《土工合成材料應用技術規(guī)范》驗算薄軟土層中土工材料頂抗滑力,硬下臥層頂面的抗滑力, 薄層軟土的抗擠出力。確定工程中薄軟土層經(jīng)過加土工布后的穩(wěn)定性，以及土工布對上部工程的影響。 
    4.3 斷面整體的穩(wěn)定性分析 
    對于可能形成的整體滑動，經(jīng)簡化的畢肖普法電算，應用有紡土工布的良好抗拉性能，使整體滑動的安全系數(shù)有效提高。以本工程的內坡為例，其未設土工布時安全系數(shù)為0.88，經(jīng)加設土工布再計算，結果提高到了1.10以上。 
    一般有紡土工布的強度主要決定于它的厚度，通過以上三項的計算，分別可以推出所需的最大抗拉強度，然后選擇經(jīng)濟合適的土工布。 
    5、施工中應注意的問題 
    5.1施工中要保護好土工布不與尖銳的塊石直接接觸，最好設置砂墊層，因為刺破后會形成應力集中而撕開而失去作用。
    5.2有紡土工布的橫向抗拉性能比縱小很多，加上搭接也常形成薄弱環(huán)節(jié)，鋪設后筑堤時要逐步加高，以免產生沿堤線縱向的開裂，而一旦開裂，也很難處理。
    5.3在筑堤施工中要逐步加荷，兩邊保持平衡，使土工布與地基處于良好的受力狀態(tài)，不致被破壞，以利于地基的排水固結而進一步提高地基強度。
    6、結語
    總的說來，應用土工織物作為堤壩底面墊層它除了提高地基承載力、增加地基整體穩(wěn)定性外還減少堤底的沉降差，另外由于加設的土工布也約束堤基的側向變形。雖然它們的作用機理還不很成熟，但在工程實踐中的良好效果是肯定的，特別是在處理薄層軟土的堤壩工程中其經(jīng)濟性、可靠性與易施工的特點更為明顯。