高填方渠堤土工格栅加筋技术研究-论文.pdf

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1、第45卷第10期人民长江Vo1．45．No．102014年5月YangtzeRiverMay，2014文章编号：1001—4179(2014)1O一0073一O4高填方渠堤土工格栅加筋技术研究白文博，周兵(葛洲坝集团基础工程有限公司，湖北宜昌443002)摘要：南水北调中线工程总干渠部分高填方渠段建于煤矿采空区之上，渠基易发生沉降变形，影响渠道的正常运行。为了研究高填方渠段的加固措施和施工方法，利用有限元分析软件ABAQUS对典型渠段的应力与沉降情况进行了分析。在分析成果的基础上，确定了渠基加固措施和施工方法，并选择两个

2、渠段进行了实验性施工和沉降观测。观测结果表明，所采用的加固方案和施工方法行之有效，高填方渠道渠基的沉降变形满足设计要求。‘关键词：渠道加固；煤矿采空区；沉降变形；土工格栅加筋土；现场观测；南水北调中线工程中图法分类号：TV698文献标志码：A南水北调中线一期工程总干渠由南至北通过河南厚度36．5m。分析按照土工格栅50cm一层，水位高省、河北省境内的11座煤矿，其中采空区存在渠道稳程126．50m，渠道底板高程119．50m，渠堤顶部高程定问题的渠段主要集中在河南省境内的禹州和焦作地128．64m考虑。计算模型的单元类型

3、为CPE4P，分析区。经过大量技术经济论证和优化设计，焦作段渠道时在模型两侧施加水平方向约束，底部施加竖向约束。基本避开了煤矿采空区，而禹州段总干渠无法避开采模型分析的高填方渠段固结沉降108后的沉降空区，且采空区存在2092．2nl高填方渠道，最高填筑情况如图1所示。高度达12m。南水北调工程为国家大型输水工程，工在本研究中，采用弹性本构模型，对高填方渠道渠程的安全要求高，尤其是对防渗要求较高，因此，对下堤固结10a后的应力、应变情况进行分析，结果详见伏煤矿采空区的高填方渠道渠堤稳定性进行了模型受图2～5。力分析、监测

4、等综合研究。通过对该项目的试验研究，从图1可以看出，高填方渠段回填完成后，将产生解决了下伏煤矿采空区高填方渠道渠堤失稳、不均匀一定量的沉降变形，其中初期沉降量较大，一般可完成沉降等问题。总沉降量的80％左右，沉降期一般为6～10月。采空区高填方渠道固结10a后的沉降量最大值为14．41有限元模型受力与沉降分析cm，因此，土工格栅加筋土高填方渠道，初期沉降结束下伏深层煤矿采空区高填方渠道基础地质情况复之后，最大理论沉降量为2．88cm，且发生最大沉降量杂，在施工过程中和施工完成后一段时间内，都存在不的部位均位于设计水位之上

5、，不会对渠道的后续运行同程度沉降变形。为了更好地了解特殊地质情况下高造成不利影响。填方渠道沉降情况，为该工程及类似工程提供更好的2高填方渠段加筋土施工方法理论支撑，采用有限元ABAQUS软件进行了建模分析。土是一种只能受压而不能受拉的散粒状物质，单根据高填方渠道渠堤的布置情况，采用平面应变一地采用素土进行高填方渠道回填，难以使高填方渠模型对某渠段进行模拟分析，模型模拟范围为：横向从道形成抗拉、抗剪的结构体。堤内向外分别延伸15IT／，纵向渠段长140／11，垂向土层采用土工格栅加筋土进行分层填筑，利用土工格收稿日期：20

6、14～03—10作者简介：白文博，男，助理工程师，主要从事水利水电工程建i~．J-作。E—mail：531211754@qq．com第10期白文博，等：高填方渠堤土工格栅加筋技术研究75表2Ⅱ区碾压试验统计结果表3BI区碾压试验统计结果3高填方渠道整体沉降观测10一一lO’一llllI⋯⋯{I⋯l110’IlIIhI1lIII高填方渠道采用土工格栅加筋土施工完成后，在=33．22⋯3—3．2=一2一一一．一一～一一～一两个区、8个沉降观测点进行了沉降观测。观测结果。II区。。区一1一II2—32l2—223表明，在高填方

7、渠段施工过程采用的施工参数、施工工l{l【llJl二__2=艺、施工设备较好地达到了施工目的，回填土的压实质量满足设计要求，自身固结沉降量较小，有效地避免了3l3一。3—3～一高填方渠道渠堤产生过大的沉降量而影响上部构筑物⋯㈩。l。l‘一lO一正常运行，达到了预期的施工质量要求。4结论麓高填方渠段的不均匀沉降将严重影响渠道上部构AABBC—C筑物的整体质量，仅进行黏性土回填，难以满足高填方(b)剖面渠道抗剪切和抗沉降的要求。该工程中，采用土工格图6试验场地示葸l单位：m)栅加筋技术对高填方渠段进行处理，有效地防止了高cm

8、，第l层采用凸块振动碾碾压8遍(静压1遍、振压填方段不均匀沉降和剪切破坏等病害的发生。通过对7遍)，第2层采用振动平碾碾压8遍(静压1遍、振压土工格栅铺设和连接方式及回填土料回填碾压方式的7遍)；碾压机行进采取进退错距法(振动碾前进、后退研究，有效地解决了土工格栅加筋土施工中存在的技一个来回按两遍计)；行进速度控制在