白永勝

1 概述

公路運(yùn)輸是陸上運(yùn)輸方式之一，因其靈活機(jī)動(dòng)、迅速方便等特點(diǎn)，使其不僅成為一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)輸體系，也成為鐵路車站、港口和機(jī)場集散物資的重要手段，對于一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重要的基礎(chǔ)作用。而路基路面工程是道路工程的重要組成部分，因此使路基和路面能長時(shí)期具有良好的性能，具有十分重要的意義。

土工格柵是一種新型的土工合成材料，具有抗拉模量高、強(qiáng)度高、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。隨著舊路面改造的大范圍進(jìn)行，土工格柵逐漸被應(yīng)用于瀝青加鋪層的夾層，國內(nèi)外的研究表明土工格柵可延緩瀝青罩面的反射裂縫。

一般將土工格柵分為塑料土工格柵、鋼塑土工格柵、玻璃纖維土工格柵和聚酯纖維經(jīng)編土工格柵四大類。

1)塑料土工格柵:塑料土工格柵是經(jīng)過拉伸形成的具有方形或矩形的聚合物網(wǎng)材，其抗拉強(qiáng)度高，但延伸率卻很小;隨著抗拉強(qiáng)度的提高，其抗高溫性能也提高;在土工格柵中加入炭黑等老化材料，故其耐酸、耐堿、耐腐蝕、抗老化等耐久性較好(見圖 1)。2)鋼塑土工格柵:鋼塑土工格柵以高強(qiáng)鋼絲經(jīng)特殊處理，與聚乙烯，并添加其他助劑，通過擠，使之成為復(fù)合型高強(qiáng)抗拉條帶，表面有粗糙壓紋，其為高強(qiáng)加筋土工帶。由此單帶，經(jīng)縱、橫按一定間距編制排列，采用特殊強(qiáng)化粘結(jié)的熔焊技術(shù)焊接其交接點(diǎn)而成型，為加筋土工格柵[1]。其具有強(qiáng)度大、蠕變小、承載力強(qiáng)、抗腐蝕、防老化、摩擦系數(shù)大、孔眼均勻、施工方便、使用壽命長等特點(diǎn)。3)玻璃纖維土工格柵:是玻璃纖維編織而成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)材料，因玻璃纖維的主要成分有氧化硅，其具有理化性能穩(wěn)定，強(qiáng)度大、模量高，耐磨性高，無長期蠕變，熱穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使集料嵌鎖和限制;提高瀝青混合料的承重能力。表面涂有特殊的改性瀝青使得土工格柵的耐磨性及剪切能力有了很大提高[1](見圖 2)。4)聚酯纖維經(jīng)編土工格柵:選用高強(qiáng)聚酯纖維為原料。采用經(jīng)編定向結(jié)構(gòu)，其中的經(jīng)緯向紗線相互間無彎曲狀態(tài)，在交叉點(diǎn)采用高強(qiáng)纖維長絲捆綁結(jié)合起來而形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

2 土工格柵在路基工程中的應(yīng)用

2.1 在路基中的應(yīng)用

1)處理半填半挖路基。半填半挖式路基指的是在一個(gè)橫斷面內(nèi)，部分為路堤、部分為路塹的路基。填挖交界地段路基填方應(yīng)挖符合要求的臺階并分層填筑，避免因填筑不當(dāng)，而出現(xiàn)路基縱向裂縫。如果路基填料大部分為高液限粘土，完工后沉降量較大，尤其是半填半挖填挖交界處易產(chǎn)生不均勻沉降，工程中一般采取鋪設(shè)土工格柵的方法，在每層臺階水平面上鋪設(shè)土工格柵，利用其自身的立面?zhèn)认藜咏钚?yīng)可以控制路基的沉降，或沉降很少。

2)處理不良路基。對于風(fēng)沙地區(qū)的路基修筑采用土工格柵可以對松散填料起到側(cè)限作用，在有限的高度內(nèi)保障路基具有高的剛度和強(qiáng)度，以承受較大的荷載應(yīng)力;對于多年凍土地區(qū)，為防止由于發(fā)生翻漿而導(dǎo)致路堤發(fā)生過量沉降。土工格柵特有的立面加筋效應(yīng)和有效的落實(shí)整體側(cè)限性，可以確保在凍土地區(qū)的最小填土高度，并使填土具有高品質(zhì)的強(qiáng)度和剛度;對于濕陷性黃土路基，也可用土工格柵按照承載力要求對路基進(jìn)行處理;對于鹽漬土和膨脹土修筑的高速公路和一級公路，路肩及邊坡均采用加固措施，格柵的立面加固效果是所有加固材料中最優(yōu)異的一種，同時(shí)它又具有良好的耐腐蝕性，完全可以滿足在鹽漬土和膨脹土修筑高等公路的要求。

3)臺背路基填土加筋。采用土工格柵可以實(shí)現(xiàn)臺背加筋的目的，其與填料間可以產(chǎn)生足夠的摩擦力，有效減少路基與構(gòu)造物間的不均勻沉降，最終有效緩解“橋臺跳車”病害對橋面的早期沖擊破壞。

2.2 施工步驟

施工流程見圖 3。土工格柵要在壓實(shí)平整，無尖刺凸起物的場地上鋪設(shè)，鋪設(shè)時(shí)格柵的主要受力方向(縱向)應(yīng)與路堤軸線方向垂直，鋪設(shè)要平整，無褶皺、扭曲或坑洼，盡量拉緊。土工格柵沿縱向拼接采用搭接法，搭接寬度不小于20 cm。

鋪好土工格柵后，人工鋪設(shè)上層填料，填料應(yīng)按設(shè)計(jì)要求選取，除凍結(jié)土、沼澤土、生活垃圾、白堊土、硅藻土外均可用作填料。但礫類土和砂類土力學(xué)性能穩(wěn)定，受含水量影響很小，宜優(yōu)先選用。及時(shí)完成碾壓，避免長期暴曬。

杜絕一切施工車輛和施工機(jī)械行駛或停放在已鋪好的土工格柵上，施工中隨時(shí)檢查土工格柵的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)有折損、刺破和撕裂等損壞時(shí)，據(jù)其破損程度修補(bǔ)或更換。

3 土工格柵在路面工程中的應(yīng)用

3.1 用于水泥混凝土路面改建復(fù)合式路面

近年來，隨著公路交通量和汽車載重量的增大，對路面結(jié)構(gòu)的破壞日趨嚴(yán)重，越來越多的舊混凝土路面面臨著修復(fù)工作。與瀝青路面相比，水泥混凝土路面的修復(fù)較困難，常采用的有效措施是在舊混凝土路面上加鋪瀝青罩面層，但在瀝青加鋪層中出現(xiàn)反射裂縫的問題至今仍無法解決[2]。

經(jīng)過大量試驗(yàn)研究，最后決定在舊水泥混凝土路面上布置玻纖格柵加筋層，其上再鋪筑瀝青混凝土面層。玻纖格柵具有高抗拉強(qiáng)度、低延伸率、無蠕變，與瀝青混合料的相容性好、物理化學(xué)性能穩(wěn)定、耐高溫、嵌鎖與限制作用強(qiáng)等特點(diǎn)，其主要作用為均勻傳遞軸載，并將反射裂縫應(yīng)力由垂直方向轉(zhuǎn)為水平方向。

3.2 玻璃纖維土工格柵用于瀝青混凝土路面

瀝青路面面層在輪載范圍內(nèi)受到壓力，在輪載邊緣以外的區(qū)域受到拉力作用，因兩處受力區(qū)受力性質(zhì)不同又彼此緊靠，故在長期荷載作用下，在兩塊受力區(qū)域的交界處極易產(chǎn)生疲勞開裂。將玻璃纖維土工格柵置于道路結(jié)構(gòu)層中，可使得上述的拉應(yīng)力與壓應(yīng)力分散，減小了路面的彎沉量，保證了路面不會(huì)發(fā)生過度變形[3];在高溫條件下，瀝青混凝土流動(dòng)性增加，經(jīng)車輛的反復(fù)碾壓便形成了車轍，在路面結(jié)構(gòu)層中放置玻璃纖維土工格柵起到了骨架作用，增加了結(jié)構(gòu)層橫向約束力，防止了塑性推移，從而減緩了車轍的產(chǎn)生;在嚴(yán)寒條件下，瀝青混凝土面層遇冷收縮產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)該力超過瀝青混凝土拉伸強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂紋，在裂紋集中的地方產(chǎn)生裂縫。玻璃纖維土工格柵可抵抗較大的拉應(yīng)力，從而防止或減緩裂縫的產(chǎn)生[3]。

[1] 郭 勇.土工格柵的分類及其適用范圍[J].今日科苑，2009 (6):10-11.

[2] 玻璃纖維格柵在防治反射裂縫中的應(yīng)用[EB/OL].2010-11-01.

[3] 李壁有.淺談玻璃纖維土工格柵在瀝青路面工程中的應(yīng)用[J].西部探礦工程，2007(2):168-169.