1 前言
对软土地基条件下的平原型填埋场而言，围堤挡坝的构建不仅与整个填埋作业工艺紧密相关，而且对填埋库容有着重要影响。就围堤断面设计而言，一般尽可能希望围堤较高，坡面较陡，以节省围堤占地，增加填埋库区面积，增加填埋库容。但是，在围堤较高时，为确保围堤稳定，控制变形，围堤断面坡度通常较缓，此时，过渡的追求围堤高度势必造成围堤占地大大增加，从而影响填埋库容。
因此，围堤工程建设时若能增加围堤边坡坡度，将缩小围堤占地，增加填埋库容。此时，为保证围堤稳定安全要求，必须采取其它措施对围堤进行加固处理。在各种围堤加固方法中，利用土工格栅加固软基围堤，具有施工方便、结构整体性较好、允许较大的变形而不失稳、柔性结构有利于防渗膜铺设、且抗震性较好等优点，在工程应用中较为普遍。
利用土工格栅加固处理软弱地基是一种简便、经济、实用的方法，该技术在国外应用始于20世纪60年代，直到80年代才被逐渐引入我国工程应用中。本文根据垃圾填埋场围堤工程的特点，诠释了围堤加固后可能出现的破坏形式，据此阐述了土工格栅加筋处理软土地基的设计方法，并将该方法应用至张家港市垃圾填埋场工程围堤设计中，进一步优化了围堤断面，有效增加了填埋库容。
2 软基条件下加筋围堤破坏形式
软土为天然含水量大、孔隙比大、压缩性高、渗透性低、承载力低的淤泥质沉积物，主要由淤泥、淤泥质土及泥炭组成。在软土地基上修筑围堤容易产生地基失稳、过大沉降及不均匀沉降等问题，因此必须采取加固措施进行处理。在前述加筋机理分析的基础上，为选择合适的围堤加固型式，有必要对软基条件下加筋围堤的破坏形式进行诠释。
就表现形式而言，在上覆荷载作用下，软土地基和加筋土体的相互作用可能产生以下破坏形式：①局部滑移，指围堤沿着加筋坡面产生局部滑动，图1-a；②整体滑动，指围堤沿着软基底部发生整体失稳，图1-b；③软基挤出，因软土地基局部承载力不足，导致围堤坡脚处的软土侧向挤出破坏，图1-c；④过大沉降，指在荷载短期和长期作用下产生的沉降及不均匀沉降，图1-d。
图 1 加筋围堤的破坏形式  |
3 软基围堤加筋计算方法
针对软基加筋围堤可能出现的破坏形式，下面主要对堤坡局部滑移和围堤整体滑动两种破坏形式进行计算分析。
3.1堤坡局部滑移
如图1-a所示，假定堤坡产生局部滑移时，土体侧向滑移力全部由土工格栅承担，忽略土体本身的抗滑作用。此时，滑动力为土体主动土压力ea，抗滑力等于筋材张力t，两者在滑动面上平衡，得抗滑安全系数为
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式中：ka为主动土压力系数，γsg为土体与格栅之间的界面摩擦角，ι滑移体长度，h为滑移体高度。
当满足稳定安全系数要求时（通常情况下，局部滑移安全系数ks≥2），据此可以设计土工格栅加筋的长度：
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3.2围堤整体滑动
当滑动面贯穿基土和堤身时，可采用修正的圆弧滑动条分法进行计算分析。先试算没有加筋材料时的最危险滑弧，并假定加筋后滑弧的位置不变，且假设筋材产生的拉力沿水平方向，筋材拉力作用相当于增加了抗滑力矩，据此，可计算最危险状态下的抗滑稳定安全系数。
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对整体抗滑稳定计算而言，其最小安全系数可参照《堤防工程设计规范》（gb50286-98）取值，对比较重要的围堤可取ks≥1.3。
4 工程实例
张家港市地处长江下游南岸江苏省境内，垃圾填埋场选址位于距张家港市区约45km的乐余镇东沙东进村，拟建场址处于长江下游由北向东转弯处南岸，属长江三角洲冲积平原，地势开阔平坦，地貌单元属长江高河漫滩，为全新世和现代沉积物。场地区域长约500m，宽约400m，地面黄海高程一般为2.5m。
根据场地勘察报告，拟建场地30m深度范围内地层由素填土、淤泥质粘土、粉质粘土、砂质粉土、粉砂等交错组成，除淤泥质粘土等软土层外，其余各层地基承载力均在100kpa以上。但②层淤泥质粉质粘土、④-1淤泥质粉质粘土夹粉砂、④-3淤泥质粉质粘土夹粉砂、⑥层淤泥质粉质粘土、⑧层淤泥质粉质粘土等软弱夹层，各层厚度不一，其承载力均在80kpa以下。拟建场地范围内分布土层主要物理力学指标如下所示。
表1 各土层主要物理力学指标 |
根据填埋作业工艺要求，拟在填埋库区筑堤以增加填埋库容，围堤高度5.5m（黄海高程8.0m），靠库区一侧坡度1:2.靠外侧坡度1:1。经抗滑稳定分析，若不采取加筋处理，不能满足抗滑稳定要求。为此，设计采用土工格栅加固围堤，格栅参数如下表。
表2 围堤土工格栅加筋情况 |
最不利计算工况为，当垃圾堆体填至堤顶标高(8.0m)后，以1:3的填埋坡度最终填埋至34m（即高于地面31.5m，高于堤顶26m）。利用前述计算方法对土工格栅加筋后的围堤进行稳定评价，计算得围堤抗滑稳定的最小安全系数k=1.37，大于规范要求（ks=1.3)，可知采取土工格栅加固后围堤满足稳定要求。
5 结论
根据软基条件下垃圾填埋场围堤工程的特点，分析了土工格栅加筋软基围堤可能出现的破坏形式，据此阐述了软基围堤加筋设计方法，并将该方法应用至某垃圾填埋场围堤挡坝设计中。结果表明，采用土工格栅加固后，在较陡边坡条件下围堤满足抗滑稳定要求。利用土工格栅加固软基围堤可缩小围堤断面，节约围堤占地，有效增加填埋库容，具有显著的经济效益和社会效益。
参考文献：略
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