文档介绍：土工复合筋带在建筑地基处理中的应用
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摘要本文从理论分析入手，对利用土工加筋复合垫层进行建筑地基加固的工作机理和设计计算方法作了论述。
一弓I 言
随着我国国民经济的迅猛发展，基本建设规模在不断地扩大；建设可用地日趋紧张，许多工程不得不建造在过去被认为不适合建筑需要的场地上。同时，随着目前工程建设中，大型、重型，高层至超高层建筑和有特殊要求的建（构）筑物的日渐增多，也对地基提出了新的更高的要求，因此，对于那些土质软弱、不能满足建（构）筑物强度或变形要求，或者由于地震等动荷载作用可能产生液化，或者由于吸水而会发生沉陷的等等不良建筑场地,必须进行人工加固处理。
由于地基补强加固，我们已经有了许多较为成熟的、行之有效的处理方法，随着现代科学技术的发展，新的地基处理技术也在不断涌现，1998年中国建筑科学研究院会同有关单位对行业标准《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79—91）进行了局部修订，在第三章换填法中新增加了第3. 2. 8条、第3. 3. 9条利用土工合成材料进行建筑地基处理的相关条文。该修订已经有关部门会审并批准自1999年1月15日起施行。
下面让我们先来认识和了解一下土工复合筋带。
土工复合筋带属于土工合成材料的一种，土工合成材料30年代末在国外问世，随后被迅速推广应用于河、海岸护坡、堤坝、公路、铁路、港口、堆场等领域的岩土工程中。60 年代中期传入我国并开始在水利、铁路、公路路基等方面进行应用，近年来又扩大到了建筑地基处理领域，并且取得了肯定的效果。
土工复合筋带是由丙纶（聚丙稀）、涤纶（聚脂）等高分子化合物与芯材经特殊加工而成的一种土工复合材料。它具有强度高、耐弯曲、耐冲压、抗老化、对酸碱盐有良好的耐腐蚀性、质轻柔软、施工便利、耐温性能好（可在—30°C~80°C的条件下使用）等优点。另外，土工复合筋带表面常设置横筋和凹凸方格形成规则的粗花纹，提高了筋带与土体间的摩擦性，抗拉拔性能好。
二、土工加筋复合垫层加固地基的机理
土工复合筋带分层铺设于软弱地基土的换填土中与换填土共同组成加筋复合垫层，土工复合筋带在地基土中主要起加筋作用。随着土工复合筋带的加入，复合垫层在承受上部较大的基础荷重后，由于筋带与换填土的紧密贴合，并因筋带具有一定的远高于被加固的软弱地基土的模量，将在土工筋带中产生较大的内应力，从而抵消部分建筑附加荷载，同时又将荷载较均匀地传递、扩散到地基土中（有实验表明加筋复合垫层的应力扩散角可达到35。一 48°左右），因而可以较好的提高地基承载力。另外，在基础荷载的作用下复合垫层中筋带的高抗拉强度得到发挥，筋层界面上的筋带与换填土之间的摩阻力使得土颗粒侧向移动受到限制，颗粒之间的粘聚力得到增强，从整体限制了复合垫层的剪切、侧向挤出及隆起，进而提高和保证了复合垫层的整体性和刚度，一定程度上有效地减小了地基的变形和增大了地基的稳定性。
加筋复合垫层整体强度的提高还可通过垫层内同一位置处加筋前后的极限平衡应力圆对比分析如下（见图1）
图1 加筋前后极限平衡应力圆分析图
图中未加筋垫层达到极限平衡状态时的最大主应力为a”侧限应力为a 3,（应力圆I）；垫层加筋后达到极限平衡状态时限应力增量为△ a 3,,主应力增量为△ a』应力圆III）。因t匕，可以认为垫层中加铺筋带后使复合垫层的侧限作用增大，复合垫层的承载力也相应提高了。
此外，未加筋时应力圆I的抗剪强度包线为T=atgJ3,加筋后假设侧限压力a 3不变时，应力圆II的抗剪强度包线为T=atg!3+c,这表明，加筋后垫层的抗剪强度增加了一个c值，复合垫层具有“粘聚力”，c值称为“准粘聚力”。
总结以上的叙述可以得出，加筋复合垫层加固地基的主要工作机理为：通过刚度较大的加筋垫层的应力扩散、调整应力分布以及增强侧限等能力，阻止软弱地基土的侧向挤出和隆起，达到减小基础沉降变形，发挥软弱下卧层天然状态下的地基潜力的目的。
三、加筋复合垫层的设计计算
假设加筋复合垫层地基在极限荷载作用下发生沉降、侧移和隆起，其应力条件如图2所示，则加筋复合垫层地基的极限承载力公式可表达为囚：
Pu=cNc+2TSin 0 /B+BTNq/R (3-1)
式中C---原地基土的不排水剪切强度；
Nc、Nc —-承载力系数，Nc=5. 3 Nc=l. 4；
0 基础边缘与土工复合筋带的倾斜角，一般取10°〜17°
B 地基的形状系数，一般取0. 5；
T 土工复合筋带的抗拉强度；
B 地基表面作用的荷载宽；
R 假想圆的半径，一般取3