用土工织物加固软土地基的方法及体会——浅谈河道工程驳坎施工

宋时良  苏凡

【摘要】：对市政工程中的河道建设项目而言，河道两侧的驳坎施工工序十分重要。如何应用合理的科学方式改善驳坎施工工艺，提高河道建设的总体水平，是一项非常艰巨的工作。为此，通过对相关河道工程实例的不断探索、研究及经验总结，逐步开始应用土工织物加固软土地基的方法，有力地保证了驳坎工程的施工质量，取得了良好的处理效果，促进了河道建设事业的高速、稳定发展。
【关键词】：土工织物    加筋     加固     软土地基    体会
1、引言
土工织物是岩土工程领域中一种新型建筑材料，是由聚合物形成的纤维制品的总称。目前在市政工程中已被广泛地应用于软土地基处理中。
土工织物是工业发展的产物，出现已经有100多年的历史，但应用于土建工程则是30年代末才开始的。首先是将塑料薄膜作为防渗材料应用于水利工程。到50年代末，土工织物开始应用于海岸护坡工程。直到70年代末，随着无纺织物的推广，土工织物才以很快的速度发展起来，从而在岩土工程学科中形成一个重要的分支。1977年在法国巴黎举行的第一次国际土工织物会议上，J.P.Giroud把它命名为“土工织物”(Geotextile)，并于1986年在维也纳召开的第三届国际土工织物会议上将它称之为“岩土工程的一场革命”。
从60年代中期到70年代末，有纺织物开始在我国应用于河道、涵闸及防治路基翻浆冒泥等工程；80年代初，无纺织物开始在铁路工程上试用；80年代中期，土工织物才在我国的水利、铁路、公路、军工、港口、建筑、矿冶和电力等领域逐渐推广应用。
土工织物根据制造工艺不同，可分为有纺型土工织物、编织型土工织物、无纺型土工织物。其又被称为土工聚合物，具有高抗拉强度，耐久性、耐腐蚀性，质地柔韧，能与砂土很好地结合，组合成加筋土复合地基，有效地提高土的抗剪强度、抗拉性能，增强土体的整体性和连续性。对于其加固机理，早在20世纪60年代，Henri Vidal就用三轴试验发现了在砂土中加入少量纤维后，土体的抗剪强度可提高4倍以上的形象，近年来，我国岩土工作者也在试验室中证明了在砂土中加筋可有效地提高土体的地基承载力，减少地基竖向沉降量，有效地克服土体整体性差及连续性差的性能。由于加筋土具有以上的性能，且具有价格低廉的特点，使其在工程中具有广泛的应用前景。
现笔者通过下述工程实例，详细介绍用土工织物加固挡土墙软土地基的的方法及体会。
2、工程实例
2.1工程概况
拟建驳坎采用重力式毛石挡土墙，墙高为6米，要求地基土的承载力为250kPa,而基底的地质情况自上而下为：①粘土，厚约0.7～2米,饱和，软塑；②淤泥质土，厚度约22-24米，饱和，流塑为主，局部软塑；③细砂层，厚约5～10米，含淤泥质土及有机质，饱和，稍湿；④卵石层，厚度分分布不均，约0～2.2米，稍密；⑤风化中砂岩。其中粘土及淤泥质土承载力为70kPa,显然地基要做加固处理。
2.2地基垫层的加筋强化处理
加固可采用换填法用砂砾石进行换土处理，但由于垫层的松散性，根据以往经验，用砂石垫层处理的地基时常存在沉降大、均匀性差的特点，往往造成上部结构裂缝、不均匀沉降的形象，本工程为6米高的毛石挡土墙，高度大，又由于墙上有3米高的围墙，如果出现挡土墙不均匀沉降、裂缝，将会造成较为严重的后果，故须对垫层采用加固处理，经过经济技术分析，决定采用对砂砾石垫层进行加筋强化处理。加筋处理的方法为：首先对开挖至基底设计标高并铺一层200mm厚的碎石垫层，然后的其上铺1层土工织物，再在其上200厚砂砾石，用黄砂找平后用压路机压实；第二层用装砂石的土工织物袋铺设，其空隙用矿渣填平，土工袋上铺100厚的碎石，压路机压实。其上再重复铺设土工织物→碎石→压实，直到垫层的设计厚度，本工程垫层厚为1米，共4层土工织物，两层袋装砂石。
此法施工快，机具简单，投资省，经过几年的使用,表明加固效果好，建设及施工单位均十分满意。
3、几点体会
为达到加筋土的加固效果，必须对加筋土施工工艺、施工质量进行严格控制：
一、土工织物应预加初期应力，且其端部应有可靠的锚固，以发挥土工织物的抗拉强度，锚固愈牢固，承载力提高愈多，地基中的应力分布愈均匀，土工织物端部的固定，靠端部折起铺设长度来保证，把端部折起包裹砂体，以增加其握裹力，保证使用期间不被拔出。
二、施工程序对加筋效果有重大的影响，施工时应让土工织物尽早处于受拉状态，土工织物抗拉强度只有在变形时才得以发挥，所以施工时不允许土工织物发生折皱，把土工织物尽可能拉平拉紧。为了使土工织物在受荷初期有足够的应变，可按下列程序施工：①铺土工织物；②拉平拉紧两端；两端折起包裹砂砾并两端填砂；③中心填砂；④两端砂增高；⑤最后，中心填砂。按此方法施工时可使土工织物尽早形成波浪形被拉紧，使其在受荷初期发挥作用。
三、土工织物加筋垫层的施工宜采用水平铺土工织物与土工织物碎石袋垫层交替铺设，以综合发挥袋装垫层的搞弯性好、挠曲刚度大、扩散效果好及平铺垫层的整体性的连续性好的优点。
4、结束语
土工织物加筋垫层加固软土地基是一种行之有效的、经济合理、安全可靠、简单易行的方法，但目前有关文献介绍的仅是定性的、经验的成分较多，尚缺乏严谨的理论计算公式、可靠充分的测试数据来加以说明，这些还有待理论工作者和广大工程技术人员的不断探索。
参 考 文 献
[1]：王伟、杨志，土工织物与土相互作用的机理【J】.无锡轻工业大学学报，1993，18（3）：107-112。
[2]：《地基处理手册》编写委员会 地基处理手册 北京 中国建筑工业出版社 1993；
[3]：张诚厚、袁文明、戴济群 高速公路软基处理 北京 中国建筑工业出版社 1998。