关键词：高填方路堤；土工格栅；
1 引 言
路基的稳定性是道路运营安全的前提条件之一，其中高填方路堤的稳定尤为值得关注。高填方路堤，路基填土高度一般较高，对地基承载能力、填料性质以及施工控制提出了更高的要求，稍有不慎容易引起路基沉降变形过大，最终引起路面结构的破坏。针对高填方路堤施工沉降的控制土工材料加筋法由于具有施工简单，无需大型设备、强度高、柔性好、耐腐蚀等优点而得到广泛应用。
文章以广州市花都区第五资源热力电厂进厂路高填方路堤工程为背景，通过数值分析软件建立较为逼真的有限元模型以及施工过程中现场的监测数据来探究土工格栅对高填方路堤沉降和稳定性的影响，并从经济和施工难易的角度探讨了土工格栅铺设的合理层数，以及加筋高填方路堤的沉降变形规律、沉降变形特征以及沉降变形机理。
2 工程背景
进场路最高处填方高度24m（HK0+460处），该区域沿线揭露的地层从上而下依次为人工填土层、坡积、残积层，其下部为三叠系上统小坪组第三段砂岩、碳质页岩的风化带。
3 施工动态数值模拟
3.1计算模型
根据虎口段高填方路堤的地形、地质条件，取HK0+460段为研究对象建立二维的数值分析模型，取路堤的一半作为研究对象。依据弹性力学和土力学相关原理可知：基地取深度取50m，两侧宽度取坡脚外侧30m范围。根据地层及路堤的实际情况，模型的大小取水平方向约为73m，竖直方向约为74 m。在静力状态下进行模拟时，只需考虑自重和行车荷载对路堤沉降以及稳定性的影响，所以模型的四周边界设置为水平约束，底面边界设置为水平和竖直约束。
3.2参数选取
根据土力学和岩石力学相关内容可知：边坡在数值模拟过程中岩土体选择摩尔-库伦弹塑性模型。土工格栅和土体之间的界面特性采用设置弹簧单元来模拟。模型的材料由勘察单位提供，相关参数如下表所示；道路行车荷载简化为垂直于路面向下的均匀荷载，荷载值为19Kpa；土工格栅为高强度剥离力整体钢塑土工格栅。
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通过有限元分析软件分别对高填方路堤不设土工格栅，按照竖向间距每隔7m、5m、3m、1m分别进行模拟计算，并对得出结果进行分析研究，总结得出土工格栅对高填方路堤沉降以及边坡稳定性的影响。
4计算结果及分析
文章选取上述的六种情况沉降值以及边坡稳定性计算结果来探究土工格栅对高填方路堤沉降和稳定性的影响，以及设置土工格栅的最优竖向间距值。
取道路中线作为特征点，对不同情况下的特征点的沉降值以及边坡的稳定性进行计算分析，计算结果如下表所示：
表2模型计算结果统计表
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由表可知：当填方路堤中铺设土工格栅后其边坡的稳定性增加了26.1%，沉降减少了15.2%，这表明在高填方路堤中铺设土工格栅能有效的减小路堤基底的沉降，增加边坡的稳定性。
通过对比竖向间距H=3m和H=1m的计算数据可知：当土工格栅竖向间距小于3m时，路基基底沉降值的减小趋势和边坡的安全系数增加趋势并没有明显改变，故施工过程中建议土工格栅的竖向间距选取为3m。
5现场监测数据分析
道路路堤基底在压实度达到设计要求填筑之前分别在HK0+360、HK0+460和HK0+560三个断面处的道路中线、右侧机动车道中线以及路肩对应的基底处设置沉降板。现场监测的数据如下表所示：
表3现场监测数据
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由表中的数据可知：随着填方高度的增加，地基的沉降值也逐渐增大；对于同一断面，三点的监测数据基本相同，这是由于土工格栅和周围的土体在上部土体的竖向分别荷载的作用下产生向下的位移，而土体和土工格栅之间摩阻力的约束作用，使整个土工格栅处于受拉状态，并产生拉伸变形，从而使路堤基础底部所受的竖向荷载趋于均匀，不但有效的缓解了道路两侧沉降小，中间沉降大的非均匀沉降问题，而且提高了路堤的承载力。
6结论
（1）在高填方路堤中铺设土工格栅能有效的减小路堤基底的沉降，增加边坡的稳定性。
（2）对于高填方路基，当土工格栅的竖向间距H＜3m时，路基的沉降和边坡的稳定性较之前数据没有明显改变，故采用每3m铺设一层土工格栅最经济合理。
（3）由监测数据可知：随着填方高度的增加，地基的沉降值也逐渐增大；由于土体和土工格栅之间摩阻力的约束作用，使整个道路横断面沉降基本相同。
参考文献：
[1]耿敏. 土工格栅加筋高填方路堤变形与稳定性研究[D].河北工业大学,2013.
[2]冯宏伟. 土工格栅加筋高填方路堤施工期变形规律研究[D].河北工业大学,2012.
[3]谢婉丽. 黄土地区高填方加筋土路堤变形与稳定性研究[D].西北大学,2004.
论文作者:王童
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年4期
论文发表时间:2020/4/14
标签：路堤论文; 土工论文; 格栅论文; 稳定性论文; 路基论文; 荷载论文; 间距论文; 《工程管理前沿》2020年4期论文;