陷性黄土k=0.5~0.8。
如果用水玻璃-氯化钙浆液,两种浆液用量(体积)相同
灌注有效半径r应通过现场试验确定,它与土的渗透系数、压力值有关。一般r为0.3m~1.0m;灌注间距常用1.75r,每排间距取1.5r。 3.硅化法的施工
浆液灌注有打管入土、冲洗管、试水、注浆及拔管等工序。
注浆管用内径19mm~38mm钢管,下端约0.5m段钻有若干直径2mm~5mm的孔眼,浆 液由孔眼向外流出,用机械设备将注浆管打入土中,然后用泵压水冲洗注浆管以保证浆液能畅通灌入土中。试水即将清水压入注浆管,以了解土的渗透系数,以便调整浆液比重、确定有效灌注半径、灌注速度等。
灌浆压力不应超过该处上覆土层的压力过多(有土上荷重者除外),一般灌注压力随深度 变化,每加深lm可增大(20~50)kPa。灌浆速度应以在浆液胶凝时间以前完成一次灌注量为 宜,可根据土的渗透系数以压力控制速度,在一般情况砂类土为(0.001~0.005)m3/min,渗透性好的选用高值,否则用低值。 灌浆宜按孔间隔进行,每孔灌浆次序与土层渗透系数变化有关,如加固土渗透系数相同, 应先上后下灌注,不同时应先灌注渗透系数大的土层:灌浆后应立即拔出注浆管并进行清洗。
在软粘土中,土的渗透性很低,压力灌注法效果极差,可采用电动硅化法代替压力灌注。但电动硅化法由于灌注范围、电压梯度、电极布置等条件限制,仅适用于较小范围的地基加固。硅化法加固地基在公路上仅用于少数已有构造物地基的加固。
第七节 土工合成材料加筋法
目前,土工合成新材料中,具有代表性的有土工格栅、土工网等及其组合产品。在近二十年中,这类材料相继在岩土工程中应用获得成功,成为建材领域中继木材、钢材和水泥之后的第四大类材料,目前已成为土工加筋法中最具代表性加筋材料,并被誉为岩土工程领域的一次“革命”。已成为岩土工程学科中的一个重要的分支。
土工合成材料总体分类具体见图6-22。
图6-22 土工合成材料分类
土工合成材料一般具有多功能,在实际应用中,往往是一种功能起主导作用,而其它功能则不同程度地发挥作用。土工合成材料的功能包括隔离、加筋、反滤、排水、防渗和防护六大类。各类土工合成材料应用中的主要功能见表6-7。
各类土工合成材料的主要功能 表6-7
功能 类型 土工织物(GT) 土工格栅(GG) 土工网(GN) 土工膜(GM) 土工垫块(GCL) 复合土工材料(GC) 隔离 P S S P 或 S 加筋 P P P 或 S 土工合成材料的功能分类 反滤 P P 或 S 排水 P P P 或 S 防渗 P P P P 或 S 防护 S P S P 或 S 注:P表示主要功能,S表示辅助功能。
一、土工合成材料的排水反滤作用
用土工合成材料带替砂石做反滤层,能起到排水反滤作用:
(一)排水作用
具有一定厚度的土工合成材料具有良好的三维透水特性,利用这一特性可以使水经过土工合成材料的平面迅速沿水平方向排走,也可和其他排水材料(如塑料排水扳等)共同构成排水系统或深层排水井,如图6-23所示土工合成材料埋设方法。
(二)反滤作用 在渗流出口铺设土工 合成材料作为反滤层,这和 传统的砂砾石滤层一样, 均可以提高被保护土的抗 渗强度。
多数土工合成材料在单 向渗流的情况下,紧贴在土 体中,发生细颗粒逐渐向滤 层移动,同时还有部分细颗 粒通过土工合成材料被带走, 遗留下来的是较粗的颗粒。 从而与滤层相邻一定厚度的 土层逐渐自然形成一个反滤 带和一个骨架网,阻止土粒 的继续流失,最后趋于稳定 平衡。亦即土工合成材料与 其相邻接触部分土层共同形 成了一个完整的反滤系统, 如图6-23所示。具有这种
排水作用的土工合成材料, 图6-23 土工合成材料用于排水过滤的典型实例 要求在平面方向有较大的渗透系数。
具有相同孔径尺寸的无纺土工合成材料和砂的渗透性大致相同。但土工合成材料的孔隙率比砂高得多。其密度约为砂的1/10,因而当它与砂具有相同的反滤特征时,则所需质量要比砂的少90%。此外,土工合成材料滤层的厚度为砂砾反滤层的1/100至1/1000,其所以能如此,是因为土工合成材料的结构保证了它的连续性。
此外,土工合成材料放在两种不同的材料之间,或用在同一材料不同粒径之间以及地基于基础之间会起到隔离作用,不会使两者之间相互混杂,从而保持材料的整体结构和功能。
二、土工合成材料的加筋作用
当土工合成材料用作土体加筋时,其基本作用是给土体提供抗拉强度。其应用范围有:土坡和堤坝,地基,挡土墙。 (一)用于加固土坡和堤坝
高强度的土工合成材料在路堤工程中有几种可能的加筋用途:
①可使边坡变陡,节省占地面积; ②防止滑动圆弧通过路堤和地基土; ③防止路堤下面发生因承载力不足而破坏; ④跨越可能的沉陷区等。
图6-24中,由于土工合成材料“包裹”作用阻止土体的变形,从而增强土体内部的强度以及土坡的稳定性。
图6-24 土工合成材料加固路堤
(二)用于加固地基
由于土工合成材料有较高的强度和韧性等力学性能,且能紧贴于地基表面,使其上部施加的荷载能均匀分布在地层中。当地基可能产生冲切破坏时,铺设的土工合成材料将阻止破坏面的出现,从而提高地基承载力。当受集中荷载作用时,在较大的荷载作用下,高模量的土工合成材料受力后将产生一垂直分力,抵消部分荷载。根据国内新港筑防波堤的经验,沉入软土中的体积竟等于防波堤的原设计断面,由于软土地基的扭性流动,铺垫土周围的地基即向侧面隆起。如将土工合成材料铺没在软土地基的表面,由于其承受拉力和土的摩擦作用而增大侧向限制,阻止侧向挤出,从而减小变形和增大地基的稳定性。在沼泽地,泥炭土和软粘土上建造临时道路是土工合成材料最重要的用途之一。
利用土工合成材料在建筑物地基中加筋已开始在我国大型工程中应用。根据实测的结果和理论分析,认为土工合成材料加筋垫层的加固原理主要是:(1)增强垫层的整体性和刚度,调整不均匀沉降;(2)扩散应力,由于垫层刚度增大的影响,扩大了荷载扩散的范围,使应力均匀分布;(3)约束作用,亦即约束下卧软弱土地基的侧向变形。 (三)用于加筋土挡墙 在挡土结构的土体中,每隔一定距离铺设加固作用的土工合成材料时可作为拉筋起到加筋作用。作为短期或临时性的挡墙,可只用土工合成材料包裹着土、砂来填筑,但这种包裹式墙面的形状常常是畸形的,外观难看。为此,有时采用砖面的土工合成材料加筋土挡墙,可取得令人满意的外观。对于长期使用的挡墙,往往采用混凝土面板。
土工合成材料作为拉筋时一般要求有一定的刚度,新发展的土工格栅能很好地与土相结合。与金属筋材相比,土工合成材料不会因腐蚀而失效,所以它能在桥台、挡墙,海岸和码头等支挡结构的应用中获得成功。
三、土工合成材料在应用中的问题
(一)施工方面
1.铺设土工合成材料时应注意均匀平整;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之上。
2.对土工合成材料的局部地方,不要加过重的局部应力。如果用块石保护土工合成材料施工时应将块石轻轻铺放,不得在高处抛掷,块石下落的高度大于1m时,土工合成材料很可能被击破。如块石下落的情况不可避免时,应在土工合成材料上先铺砂层保护。
3.土工合成材料用于反滤层作用时,要求保证连续性,不使其出现扭曲、折皱和重叠。 4.在存放和铺设过程中,应尽量避免长时间的曝晒而使材料劣化。 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.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。
(二)连接方面
土工合成材料是按一定规格的面积和长度在工厂进行定型生产,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、缝合、胶结或U型钉钉住等方法(图6-25)。
采用搭接法时,搭接必须保持足够的长度,一般在0.3~1.0m之间。坚固的和水平的路基一般为0.2m,软的和不平的路基则需1m。
在搭接处应尽量避免受力,以防土工合 成材料移动。搭接法施工简便,但用料 较多。
缝合法是指用移动式缝合机,将尼 龙或涤纶线面对面缝合,缝合处的强度
一般可达纤维强度的80%,缝合法节省
材料,但施工费时。 图6-25 土工合成材料的连接方法 a-搭接;b-缝合;c-用U型钉钉住
(三)材料方面
土工合成材料在使用中应防止暴晒和被污染,在当作为加筋土中的筋带使用时,应具有较高的强度,受力后变形小,能与填料产生足够的摩擦力;抗腐蚀性和抗老化性好。
第七节 土工合成材料加筋法
目前,土工合成新材料中,具有代表性的有土工格栅、土工网等及其组合产品。在近二十年中,这类材料相继在岩土工程中应用获得成功,成为建材领域中继木材、钢材和水泥之后的第四大类材料,目前已成为土工加筋法中最具代表性加筋材料,并被誉为岩土工程领域的一次“革命”。已成为岩土工程学科中的一个重要的分支。
土工合成材料总体分类具体见图6-22。
图6-22 土工合成材料分类
土工合成材料一般具有多功能,在实际应用中,往往是一种功能起主导作用,而其它功
能则不同程度地发挥作用。土工合成材料的功能包括隔离、加筋、反滤、排水、防渗和防护六大类。各类土工合成材料应用中的主要功能见表6-7。
各类土工合成材料的主要功能 表6-7
功能 类型 土工织物(GT) 土工格栅(GG) 隔离 P 加筋 P P 土工合成材料的功能分类 反滤 P 排水 P 防渗 P 防护 S