地基处理(加筋法)讲义.ppt

16 加筋法,定义：加筋法是指在人工填土的路堤或挡墙内铺设土工合成材料（或钢带、钢条、钢筋混凝土（串）带、尼龙绳等），或在边坡内打入土锚（或土钉、树根桩）等抗拉材料，依靠它们限制土的变形，改善土的力学性能，提高土的强度和稳定性的方法。 机理：通过土体与筋体间的摩擦作用，使土体中的拉应力传递到筋体上，筋体承受拉力，而筋间土承受压应力及剪应力，使加筋土中的筋体和土体都能较好地发挥自己的潜能。,加筋土结构,承载加筋结构,原位加筋结构,加筋法的 结构类型,一般不承受大的外部荷载，包括挡墙、边坡、路堤、坝等,在自重下通常是稳定的，设计主要考虑在容许变形之下承受附加荷载的能力。包括桥台、柔性加筋路面等,用长金属杆打入或插入原位不扰动土体的加筋结构。例如锚杆、土钉等。,一、加筋土挡墙,由填土、在填土中布置的一定量的拉筋、直立的墙面板三部分组成的整体的复合结构。 结构内部存在着墙面的土压力、拉筋的拉力以及填料与拉筋间的摩擦力等相互作用的内力。这些内力相互平衡，保证了这一复合结构的内部稳定。,施工工艺,设计考虑,根据拉筋不同的配置方法，可分为单面加筋土挡墙、双面加筋土挡墙（分离式、交错式）、台阶式加筋土挡墙。,1、加筋土挡墙的类型 根据结构形式的不同，可分为路肩式和路堤式挡墙。,2、加筋土挡墙的荷载 应根据可能同时出现的作用荷载，选择荷载组合。,3、面板 面板一般采用混凝土预制构件，其强度等级不应低于C18，厚度不应小于80mm。 由于各面板间的空隙都能排水，故排水性能良好。但内侧必须设置反滤层，防止填土的流失。,4、拉筋 拉筋应采用抗拉强度高、伸长率小、耐腐蚀和柔韧性好的材料，同时要求加工、接长以及与面板的连接简单。注意钢带和钢筋混凝土带的连接节点应做防锈处理。,5、填土 加筋土挡墙内填土一般应具有易压实、能与拉筋产生足够的摩擦力以及水稳定性好的要求。 一般要求填土的内摩擦角大于34，小0.015mm的细颗粒重量少于15。应优先采用有一定级配的砾类土或砂类土。,6、加筋土挡墙构造设计,1、加筋土挡墙的平面线形可采用直线、折线和曲线。相邻墙面的内夹角不宜小于70。 2、加筋土挡墙横断面形式一般采用矩形，但也可采用非规则的形式。 3、加筋土挡墙面板基础地面的埋置深度，对于一般土质地基不应小于0.6m；面板下部应设置宽度不小于0.3m，厚度不小于0.2m的混凝土基础，但属下列情况之一者可不设： 面板筑于石砌圬工或混凝土之上； 地基为基岩。 4、对设置在斜坡上的加筋土结构，应在墙角设置宽度不小于1m的护脚，防止前沿土体水平推动力作用下剪切破坏，导致加筋土结构丧失稳定性。 5、加筋土挡墙应根据地形、地质、墙高等条件设置沉降缝。 6、墙顶一般均需设置帽石。帽石的分段应与墙体的沉降缝在同一位置处。,7、加筋土结构计算 （1）加筋土挡墙的内部稳定性计算 加筋土挡墙的内部稳定性是指拉筋破坏或土间摩擦力不足，以致加筋土挡墙整体结构遭到破坏。,拉筋强度,锚固长度,（2）加筋土挡墙的外部稳定性计算 演算时可将拉筋末端的连线与墙面板间视为整体结构，其他与一般重力式挡土墙的计算方法相同。,二、土钉,土钉是将拉筋插入土体内部，并在坡面上喷射混凝土，从而形成土体加固区带，其结构类似于重力式挡墙，用以提高边坡的稳定性，适用于开挖支护和天然边坡加固，是一项实用有效的原位岩土加筋技术。 工程上常用钢筋做拉筋，尺寸小，全长度与土黏结。,土钉的类型、特点及适用性,按施工方法，土钉可分钻孔注浆型土钉、打入型土钉和射入型土钉三类。 土钉具有如下特点： （1）形成的土钉墙复合体，显著提高了边坡整体稳定性和承受坡顶超载的能力。 （2）施工简单，施工效率高。 （3）对场地邻近建筑物影响小。 （4）经济效益好。 土钉适用于地下水位低于土坡开挖段或经过降水使地下水位低于开挖层的情况。为了保证土钉的施工，土层在分阶段开挖时应能保持自立稳定。 为此，土钉适用于有一定黏结性的杂填土、黏性土、粉土、黄土类土及弱胶结的砂土边坡。,施工过程,按设计要求开挖工作面,喷射第一层混凝土,钻孔、安设土钉、注浆、安设连接件,绑扎钢筋网,喷射第二层混凝土,设置坡顶和坡脚的排水系统,土钉与加筋土挡墙的比较,加固机理,1、土钉对土体起着箍束骨架作用； 2、土钉起着应力传递与扩散作用； 3、土钉与土体共同承担外荷载和土体自重应力； 4、钢筋网喷射混凝土面板可限制坡面膨胀，削弱内部塑变，加强边界约束。,土钉加筋的边坡内，同样存在着主动区和被动区，主动区和被动区内土体和土钉间摩擦力的发挥方向正好相反，被动区内土钉可起到锚固作用。,三、土工合成材料,定义：土工合成材料是土木工程中应用的合成材料的总称。作为一种新型的土木工程材料，它以人工合成的聚合物（如塑料、化纤、合成橡胶等）为原料，制成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各种土体之间，发挥加强或保护土体的作用。,种类： 1、土工织物。透水性土工合成材料 2、土工膜。以聚氯乙烯、聚化氯乙烯等为原料制成的透水性极低的薄膜或薄片。 3、特种土工合成材料 4、复合型土工合成材料,土工合成材料中的很多类型，如无纺土工织 物，可以将土中的水积聚到织物内部，沿着 织物平面形成排水通道将水排出土体。,主要功能,1、排水作用 2、隔离作用 3、反滤作用 4、加筋作用 5、防渗与防护作用,反滤是指在使液体通过的同时，保持 受渗透压力作用的土粒不流失。因与 过滤的水流方向相反，故称作反滤。,当水流沿织物平面法向流过时，可有效 阻止图颗粒不被水流冲走，起到反滤作用。,为土体提供抗拉强度，改善土工结构的整体 受力条件，提高地基的承载力增强上部结构 的稳定性。主要应用在土坡，堤坝、地基和 挡土墙中,防止水和其他液体渗漏，以保 护环境和工程结构的安全稳定。,设计计算,作为滤层时的设计,作为加筋时的设计,1、作为滤层时的设计,一般在反滤层设计时，既要求有足够的透水性，又要求能有效防止土颗粒被带走。 宜在土工聚合物与被保护的土层间铺设150mm厚的砂垫层，以免土工聚合物的孔隙被堵塞。 设计时的两个主要的因素是土工聚合物的有效孔径和透水性能。,防止管涌 ： D15fD15bf 保证均匀性： D50f25D50b(对级配不良的土） D50fD50b（对级配均匀的土） D15f-表示相应于颗粒粒径分配曲线上百分数p为15%时的颗粒粒径（mm），角标“f”表示滤层土。“b”表示被保护土。,在软弱路基基底与填土间铺以土工聚合物。 作用： 1、由于土工聚合物具有较高的延伸率，从而可使上部负荷扩散，提高原地基承载力，并使填土增加稳定性； 2、铺设后施工机械行驶方便，工程竣工后还能起排水作用，加速沉降和固结。 3、减少路堤底的差异沉降 若土工聚合物为多层，则应在层土间填以中、粗砂以增加摩擦力。,地基加固,1,2、作为加筋时的设计,设计其地基极限承载力： ，-基础的形状系数，一般取=1.0，=0.5 c-土的粘聚力（kPa） Nc，Nq-与内摩擦角有关的承载力系数，一般Nc=5.3，Nq=1.4 p-土工聚合物的抗拉强度 b-基础宽度 -基础边缘土工聚合物的倾斜角，一般为1017 r-假象圆的半径，一般为3m，或为软土层厚度的一半，但不能大于5m。,原天然地基的 极限承载力,由于地基沉降使 土工聚合物发生 形变而承受的拉力,土工聚合物阻止 隆起而产生的平衡 镇压作用,路堤加固,2,瑞典法：假定土工合成材料的拉应力总是保持在原来铺设方向。 增加土工合成材料后的安全系数 K=（M抗+M土工织物）/M滑 故增加的安全系数： K=（Sa+Stan1b）/M滑 S土工合成材料的总抗拉强度， Stan1为克服填土内沿垂直方向开裂而产生的抗力。（1为填土的内摩擦角）,荷兰法：假定土工合成材料在滑弧切割处形成一个相适应的扭矩， 且土工合成材料的抗拉强度S可认为是直接切于滑弧的。 增加土工合成材料的安全系数 Qi某一分条土体的重力（kN） Ci填土的粘聚力（kPa） li某分条滑弧的长度 i某分条与滑动面的倾斜角 i土的内摩擦角 故增加的安全系数为 K=SR/M滑,以上两种计算均满足时， 才可认为路堤是稳定的。,施工技术,一、施工方法要点 1、铺设土工合成材料时，应注意均匀和平整；在斜坡上施工时应保持一定的松紧度；在护岸工程坡面上铺设时，上坡段土工合成材料应搭接在下坡段土工合成材料上。 2、 对土工合成材料的局部地方，不要加过大的局部应力，以防损坏土工合成材料。 3、 土工合成材料用于反滤层作用时，要求保证连续性，不使出现扭曲、折皱和重叠。,4、尽量避免长时间的暴晒而使材料劣化。 5、土工合成材料的端部要先铺填，中间后填，端部锚固必须精心施工。 6、第一层铺垫厚度应在0.5m以下，但不要使推土机的刮土板损坏所铺填的土工合成材料。当土工合成材料受到损坏时，应予立即修补。 7、预先将基地进行清理，否则会使土工合成材料难以发挥其抗拉强度。 二、接缝连接方法 土工合成材料是按照一定规格的面积和长度在工厂进行定型生产的，因此这些材料运到现场后必须进行连接。连接时可采用搭接、缝接、胶结和U形钉钉住等方法。,1、搭接法 搭接必须保持有足够的长度，一般在0.3-1.0m间。坚固和水平的路基则一般为0.3m，软的和不平的路基则需1m。在水下不规则铺设时，搭接长度还要大些。在搭接处应