摘要： 随着交通量的迅速增长，部分建成通车的高等级公路又面临着加宽问题。在软土地基上，高等级公路路基的加宽工程要考虑路基的整体稳定和差异沉降。针对软基处理措施中换填加固法耗资巨大的缺点，本文提出采用抗拉强度高的土工合成材料-土工格栅结合浅层换填法解决差异沉降的问题，并对土工格栅加筋层数和换填深度的确定提出了初步的理论公式，为指导施工和进一步研究提供了一定的参考价值。

　　关键词：软土地基;路基加宽;土工格栅;加筋;差异沉降;浅层换填

　　0 引言

　　随着我国公路建设的持续发展，公路改扩建工程越来越多。在我国尤其是东部沿海地区，分布着大量的软土地基，在这种地区改扩建高等级道路时，必然会涉及到新老公路的融合贯通、新老桥台的拼接组合和新老路堤的相互影响等问题。原有路基经过多年运营，沉降已基本完成，在其边坡上进行扩建填筑，新填的土方和运营后的汽车荷载必然会引起既有路基的附加沉降，并且在新老路基之间产生相对过大的差异沉降，进而会引起既有路基变形，严重时则出现路基拉裂，下沉过速等病害。因此新老路基之间如何保证紧密衔接形成整体成为路基加宽工程成功与否的关键。

　　1 土工格栅结合浅层换填法处理软土地基的引出

　　换填法是浅层地基处理方法的一种，即当地表浅层软弱土地基持力层的强度及压缩变形条件不能满足设计要求时，采用质地坚硬、性能稳定、无侵蚀性的材料置换部分或全部软弱土层，或用原土经夯实压密形成人工加固垫层。换填法的最大优点是，垫层具有较高的强度及应力扩散能力，可以将扩散到下卧天然土层的附加应力减少到下卧土层的容许承载力范围以内，同时还可以减少地基的总沉降量，并加速下卧软土层的排水固结。然而，换填法仅仅适用于软土层位于地表，当软土层厚度大于3m时，采用全部清除，在技术和经济上都是不恰当的。

　　随着现代施工技术的日益发展，作为一种高效的土体整治技术，加筋土技术已被广泛应用于各种软基处理工程。利用土工格栅抗拉强度高的特点，作为软土地基的加筋材料，可以提高地基的承载力和稳定性，并减少不均匀沉降，从而缩短工期，降低造价，提高路堤的稳定性。

　　2 加筋机理

　　关于土工格栅的加筋机理，我们可以理解成为筋材的拉力受到激发。加筋体处于路堤填料和地基土之间，其拉力激发受到三个方面的影响： 加筋体承担了路堤填料对地基的水平推力 路堤填料是松散材料，路堤填料荷载一方面表现为竖向柔性荷载，同时又表现为路中线向两侧的水平推力。由于土工格栅是良好的受拉材料，能够承受由路堤填料传来的水平推力，即平衡了路堤内不平衡因素。

　　图1 加筋堤承担水平推力示意图 地基表层土受到约束的反作用力 地基土受到路堤填料竖向荷载的作用，必定要产生侧向变形。在加筋路堤中，由于加筋体的存在，通过筋体与地基土之间的界面作用，地基土表层的侧向变形受到加筋体的约束，从而限制了地基表层的侧向变形。

　　图2 加筋体受力示意图 拱的作用 地基土在填料竖向荷载长期作用下产生固结沉降，在地基表层将产生“锅底状”的沉降变形，会在路堤横断面上产生受弯的效应。在未加筋路堤，由于路堤填料不能提供拉力，堤底将产生张拉裂缝。而在加筋堤中，由于加筋体是良好的受拉材料，使土拱能够得到足够的拱脚水平力，形成有效的土拱效应。路堤在横断面上就像一根受弯的梁，加筋体在其中发挥着类似钢筋混凝土梁中钢筋的作用，这样就调整了地基的沉降变形。一般能将“锅底状”沉降调整成“碟形”(或“平底锅”形沉降),显著减小最大沉降量。

　　3 加筋堤分析计算

　　3.1 毕肖普条分法

　　分析深厚软土层上的堤坝的方法有多种，在这里介绍Ingold.T.S.(1982)发展的Bishop分析法(如图3)。

　　图4

　　图3 毕肖普法计算图示

　　图4

土工格栅的加筋作用相当于增加一个抗拉力。如果筋材不被拉断，这个拉力就是筋材克服摩擦阻力所发挥的部分强度。以下采用简化Bishop条分法公式计算稳定安全系数

……….(1)

………..(2)

式中 ——未加筋时堤坝的安全系数;

——加筋增加的安全系数;

——第分条的宽度;

——第分条土重;

——第分条弧段中心至圆心半径与垂线的夹角;

——第层水平筋材与滑弧交点切线的夹角;

——分别为土的有效粘聚力和内摩擦角;

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