1、第八章 加筋土技術地基處理概述1土工合成材料分類與性能指標2土工合成材料主要功能3加筋土的加固機理4加筋地基設計5加筋地基施工要點6第8章 加筋土技術 8.1 概 述 加筋土技術：是將基礎下一定范圍內的軟弱土層挖去，然后逐層鋪設土工合成材料與砂石等組成的加筋墊層作為地基持力層，通過筋材與土體之間的摩擦作用可以改善土體抗拉、抗剪性能，提高地基承載力，減小沉降的一種地基處理方法。加筋土墊層加筋土擋墻單面式加筋土擋墻雙面式加筋土擋墻包裹式加筋土擋墻條帶式加筋土擋土墻第四節 加筋土擋土墻的構造8.2 土工合成材料分類與性能指標8.2.1 土工合成材料分類 1.土工織物 土工織物又稱土工纖維，是指用合成

2、纖維紡織或經膠結、熱壓針刺等無紡工藝制成的土木工程用卷材土工織物按其用途分為濾水型、不透水型、保溫型。寬度為118米，長度不限。濾水型土工織物允許水通過，而阻止細粒土隨水流失。其用途可以代替管道作為排水盲溝；道路中作為滲濾層，以防止翻漿冒泥；軟弱地基上作為堤壩的墊層，以提高地基的穩定性；或隔離兩種不同粒徑的土粒，以免混合。土工織物表面敷以不透水的涂層即成為防水型，可以作為渠道的防滲漏鋪面，也可作為房屋基礎中的防潮層。保溫型土工織物，用于寒冷地區作為地基的保溫隔層。 (2) 土工格柵 是一種以塑料（高密度聚乙烯或聚丙烯）為原料加工形成的開口的、類似格柵狀的產品，具有較大的網孔，可以在一個方向或兩

3、個方向上進行定向拉伸以提高力學性能，多用于加筋。 (3) 土工格室 高密度聚乙烯條制成，條間沿寬度方向用超聲波焊接。在加筋地基現場像手風琴一樣展開，展開的面積大10m5m，每塊面積中含有數百個獨立的格室，每格直徑約200mm。在格室中充填砂礫料，振動壓實后構成加筋墊層。 與土工格室墊層相比，用土工格柵可連接成平面上呈方形或三角形的空格，填充粗粒料形成更厚的墊層。8.2.2 土工合成材料的性能指標 土工合成材料的性能指標應包括下列內容，并應按工程設計需要確定試驗項目：物理性能：材料密度、厚度（及其與法向壓力的關系）、單位面積質量、等效孔徑等；力學性能：條帶拉伸、握持拉伸、撕裂、頂破、CBR頂破、

4、刺破、脹破等強度和直剪摩擦、拉拔摩擦等；水力學性能：垂直滲透系數（透水率）、平面滲透系數（導水率）、梯度比等；耐久性能：抗紫外線能力、化學穩定性和生物穩定性、蠕變等。8.2.3 土工合成材料的容許抗拉強度 土工合成材料的容許抗拉強度是加筋地基設計中的一個重要參數。土工合成材料的設計容許抗拉強度可按下式計算： RF 材料綜合強度折減系數；RFCR材料因蠕變影響的強度折減系數；RFiD材料因在施工過程中受損傷的強度折減系數；RFD材料長期老化影響的強度折減系數；。 8.3 土工合成材料主要功能 加筋、過濾、排水、隔離、防滲和防護 8.3.1 加筋功能 加筋是土工合成材料在地基處理中的最主要功能。改

5、變土中的應力分布狀況，約束土體的側向變形，從而提高土體結構的穩定性。材料要求具有較高的抗拉強度和剛度，并且與填土之間的咬合力強，對于永久性結構還要求蠕變小，耐久性好。 8.3.2 過濾和排水功能 很多土工合成材料具有良好的過濾性、透水性和導水性，因而，在土體中需要設置過濾或排水的地方都可以采用土工合成材料 。土工織物土工織物土工織物土工織物塑料排水帶（a）（b）（c）（d）圖8-2 土工合成材料用于過濾與排水a）排水棱形濾層 b）塑料排水帶和土工織物水平排水層 c）排水盲溝濾層 d）擋土墻背排水層 8.3.3 隔離功能 利用土工合成材料把兩種不同粒徑的土、砂子、石料或把土、砂子、石料和其它結構

6、隔離開來，以免相互混雜，造成土料污染、流失，或其它不良效果，當放置在建筑物和軟弱地基之間時，發揮隔離功能的同時亦起到加筋作用。 路基土侵入基層基層壓入土基隔離作用8.3.4 防滲功能 土工合成材料如土工膜和復合土工膜，可以制成不透水的或極不透水的土工膜以及各種復合不透水的土工合成材料。這些土工合成材料可以用在各種需要防水、防氣以及防有害物質的地方。 土工膜（主襯墊）土工網（檢漏和集液）土工膜（第二層復合襯墊）濾層土礫石粘土墊層多孔管天然地基土廢棄物 8.3.5 防護功能 防沖、防沙、防震、保溫、植生綠化、環境保護等。 8.4 加筋土的加固機理 8.4.1 加筋土的摩擦原理解釋 在加筋土結構中，

7、填土自重和外部荷載等作用下，將在填料和筋材之間產生摩擦力，筋材的存在將阻止填土的側向位移。當筋材具有足夠的抗拉強度，并與土產生足夠的摩阻力，則加筋土體就可保持穩定。 筋帶中的拉力是由其接觸的土顆粒傳遞給沒有直接接觸的土顆粒。上下間隔的兩道筋材之間的土體，由于筋材對土體的法向反力和摩擦阻力在土顆粒間的傳遞而形成與土壓力平衡的承壓拱，除了筋材端部的土體不穩定外，上下筋材之間的土體將形成一個穩定的整體，在滿足上述只產生摩擦力而不產生滑移的條件下，筋帶改良和提高了砂的力學特性，成為能夠支承外力和自重的結構體。加筋土體的承壓拱效應 筋材之間土體的穩定 8.4.2 加筋土準粘聚力原理解釋 外部荷載作用下，

8、水平筋材與土體之間產生摩擦作用，將引起側向變形的拉力傳遞給拉筋，使得土體側向變形受到約束，加筋土的強度有所增加。土中加筋土與未加筋土的強度曲線基本平行，說明值在加筋后基本不變，加筋土的力學性能的改善是由于加筋復合體具有“粘聚力”，它是由于加筋引起的，所以稱為“準粘聚力”。 13ocr有筋帶無筋帶3約束應力 三軸試驗條件，加筋土試件達到新的極限平衡時應滿足的條件為： 13ocr有筋帶無筋帶3 若筋帶所增加的強度以粘聚力cr加到土體內來表示則加筋土達到極限平衡狀態時應滿足的條件為： 由于筋帶作用產生的“準粘聚力”為： 上式是建立在筋材不出現斷裂或滑動，同時也不考慮拉筋受力作用后產生拉伸變形的條件下

9、得到的，這僅僅適用于高抗拉強度和高彈性模量的土工合成材料 對于低彈性模量、延伸率較大的土工合成材料，為考慮拉筋的變形特性 設筋材橫截面積為As、強度為s，水平間距為Sx，垂直間距為Sy，則根據極限靜力平衡條件，可得到側向“約束應力”的表達式為： 3+3SxSy1Ass13+3228.5 加筋地基設計 8.5.1 加筋地基簡述 加筋地基是將基礎下一定范圍內的軟弱土層挖去，然后逐層鋪設土工合成材料與砂石等組成的加筋墊層來做地基持力層。當筋材埋設方式和數量得當時，就可以極大地改善地基的承載力。 普朗特爾條形淺基礎地基極限承載力公式：c、和取加筋土墊層的參數 基礎兩側完整滑動面總水平長度Lu為 滑動面

10、最大深度Du 8.5.3 條形淺基礎加筋土地基1. 筋材布置在實踐中要求筋材的布置范圍應符合：最上層筋材距基底最下層筋材距基底筋材層數N為36，且長度L足夠。按基礎兩側壓力擴散線外側筋材的抗拉極限狀態來確定筋材長度，筋材容許拉力不大于壓力擴散線外側筋材的抗拔力在計算筋材錨固段長度時，忽略基底壓力在筋材上附加應力引起的摩擦力，只計算上覆土重引起的正應力 。 當從0增至35時，Lu從7.0b增至12.53b，筋材的增長大幅度增加了基坑開挖的工程量，故適當減短長度筋材單位長度摩擦力等長布置，一般長度不超過2.5b 2. 地基承載力設計公式 筋材提高的地基承載力可用下式表示： 考慮因埋深修正提高的承載

11、力和墊層壓力擴散提高的承載力，則加筋地基增加的地基承載力設計值: 加筋土（砂）墊層地基承載力設計公式為： 4. 加筋地基設計步驟 初步選定筋材并確定計算參數; 承載力計算; 承載力校核; 沉降變形驗算; 確定筋材布置參數。 5. 加筋地基構造要求 在軟土上宜先鋪砂墊層，再覆蓋筋材。砂墊層厚度在陸上施工時。不應小于200mm，水下施工時，不應小于500mm。墊層料宜采用中、粗砂，含泥量不應大于5%。 筋材上直接拋石時應先鋪一層保護土工網。8.5.4 土堤的加筋土地基 位于軟土地基上的土堤，包括堤壩和路堤，其加筋土地基有兩種結構形式：一是平鋪的土工織物或土工格柵，又分為在地基表面平鋪一層，或挖除部

12、分軟土，分層平鋪數層筋材，各層筋材間鋪設砂礫料構成加筋土墊層，或在堤身內部由底向上平鋪數層加筋材料；二是土工格柵框格墊層。 土堤的加筋土地基可能產生的破壞形式有：a. 堤和地基整體滑動破壞；b. 土堤的堤坡部分沿著筋材表面水平滑動；c. 基土擠出破壞；d. 地基承載力不足產生過大的沉降變形。 1. 整體滑動 楔體分析法分析隔離體ABGP 1. 整體滑動 圓弧滑動分析法 圓弧滑動分析法是規范推薦的設計分析方法。當堤基下軟弱土層較深時，滑動面可能貫穿基土和堤身，設計采用修正的圓弧滑動分析法。2. 堤坡滑動滑動力為: 抗滑動力為: 考慮兩者的平衡，并取抗滑安全系數為2.0 3. 基土擠出4. 土堤加

13、筋地基的設計步驟 根據現場情況，初步擬定加筋地基和路堤邊坡比例、加筋材料鋪設方式和鋪設長度； 初步確定加筋材料以及加筋層間距和層數； 計算加筋土堤整體穩定性，求得穩定性系數最小值；如滿足，繼續下一步，否則調整設計參數，直到穩定系數最小值滿足規范要求； 校核錨固長度； 驗算平面滑動穩定性； 完善邊坡防護、排水等有關設計內容。8.6 加筋地基施工要點 1）筋材的鋪設寬度應符合設計要求，施工時筋材應垂直于地基軸線方向鋪設，需要接長時，連接強度不應低于原筋材強度，疊合長度不應小于15cm； 2）土工合成材料的鋪設不允許出現褶皺，應用人工拉緊，必要時可采用插釘等措施固定土工合成材料于填土層表面；水下鋪設土工織物筋材時，應采用工作船或工作平臺，并應及時定位或壓重； 3）