文/江西贛粵高速公路工程有限責(zé)任公司 李曉朔
江西科力咨詢監(jiān)理有限公司 黃敬云
關(guān)鍵字:高速公路;路基;土工格柵;施工技術(shù)
土工格柵是常見的土工合成材料,在加筋土結(jié)構(gòu)及復(fù)合材料筋材中較為常用,土工格柵制作材料主要包括塑料、鋼塑、玻璃纖維及玻璃聚酯,其中以塑料土工格柵最為常見,性能也最為優(yōu)良。塑料土工格柵主要通過拉伸方式形成矩形或方形聚合物網(wǎng)材,其拉伸方式主要包括單向拉伸和雙向拉伸兩種。在經(jīng)擠壓所制作出的聚合物板上通過塑料土工格柵沖孔,并對(duì)其加熱便可完成定向拉伸,具體而言,包括其沿聚合物板縱向拉伸而成的土工格柵以及其沿聚合物板橫縱向拉伸而成的土工格柵。單向拉伸能促進(jìn)土工格柵材料拉伸模量和拉伸強(qiáng)度的提升,雙向拉伸則能使其在永久性承載基礎(chǔ)土壤內(nèi)形成連鎖性系統(tǒng),增強(qiáng)其承擔(dān)力的擴(kuò)散作用的能力[1]。
某高速公路K3+243 ~K4.356 段和K4+000 ~K5+125段為陡坡段,按照設(shè)計(jì)要求,在陡坡段施工中應(yīng)采用土工格柵技術(shù)進(jìn)行路基加固,軟弱路基中淤泥沉積厚度為5.5 ~6.5m,陡坡段路基填筑高度最高達(dá)23.5m,屬于軟土地基之上高陡坡、高填方路堤。為此,必須采取有效的提升地基承載力的施工措施,以降低路基工后沉降的發(fā)生,經(jīng)過多方研究,本高速公路陡坡段采用單向拉伸高密度聚乙烯土工格柵進(jìn)行路基加固處理,并在路基填筑厚度分別達(dá)8m、15m 和19m 時(shí)分別設(shè)置,以保證路基穩(wěn)定性與承載力的有效提升。
2.2.1 材料的選擇
本工程K3+243 ~K4.356 和K4+000 ~K5+125 陡坡段加固施工所使用土工格柵材料極限抗拉強(qiáng)度應(yīng)不小于100kN/m,斷裂延伸率應(yīng)不大于5%,接點(diǎn)強(qiáng)度硬至少為結(jié)構(gòu)抗拉強(qiáng)度的80%,設(shè)計(jì)尺寸為(長*寬)100*4m,在格柵材料鋪設(shè)前應(yīng)進(jìn)行外觀檢查及性能檢測(cè),對(duì)于褶皺必須整平。為確保土工格柵加固性能的充分發(fā)揮,回填料透水性必須符合設(shè)計(jì)要求,且其摩擦角應(yīng)不超過30°,填料內(nèi)可能破壞塑料土工筋帶的尖銳棱角成分含量應(yīng)控制在回填料總量的15%以內(nèi),填料最大粒徑應(yīng)小于100mm。雙向土工格柵10cm 范圍內(nèi)的回填料粒徑應(yīng)小于6cm,結(jié)合槽及過渡區(qū)部位應(yīng)使用級(jí)配良好、最大粒徑10cm 且壓實(shí)度不小于96%的砂礫石土。土工格柵鋪設(shè)施工前必須整平路基表層,徹底清除塊石、碎石等雜物,并對(duì)特殊路堤進(jìn)行填筑處理,以防止路基發(fā)生工后不均勻沉降。
本工程地基良好且高填方路堤與地面橫坡不小于1:2.5,邊坡高度大于8m 的填方路堤段,應(yīng)在路基處鋪設(shè)三層土工格柵;橫坡大于1:5 的縱橫向填挖結(jié)合部位必須按照不小于3m 的寬度錯(cuò)臺(tái)開挖,以形成內(nèi)傾向結(jié)構(gòu)橫坡;原地面橫坡大于1:2.5 且邊坡高度不小于8m 的填挖結(jié)合部位,回填后形成過渡區(qū),在其路面底鋪設(shè)三層土工格柵。
2.2.2 錨固鋼筋布設(shè)
本工程按梅花形進(jìn)行錨固鋼筋布設(shè),結(jié)合處理段橫向填挖部分縱橫向間距分別為3.0m 和1.0cm,設(shè)置4 排;結(jié)合處理段縱向填挖部分縱橫向間距分別為1.0m 和3.0m,設(shè)置4 排。各層土工格柵搭接長度按0.5m 設(shè)計(jì),并使相鄰層格柵錯(cuò)開2.5m 布置,并用鐵絲將搭接點(diǎn)固定牢固。雙向土工格柵布設(shè)時(shí)必須平順,并在挖方側(cè)采用Ф10mm 圓鋼筋錨固,土質(zhì)挖方段和石方挖方段錨固鋼筋長度分別為0.3m 和0.25m。
2.2.3 基底開挖
按照一般基床開挖次序及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行基底開挖,并加強(qiáng)基坑防排水,基床開挖至設(shè)計(jì)深度后將基坑底部整平壓實(shí),并在其上鋪設(shè)300mm 厚的砂礫石墊層,找平處理后加強(qiáng)高差控制,將高差允許值控制在100mm 范圍內(nèi)。
2.2.4 土拱格柵鋪設(shè)
根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行底層加筋土工格柵裁剪,并按照設(shè)計(jì)位置將其鋪設(shè)于砂礫石墊層之上,并按要求在坡面處預(yù)留一定長度用于土工格柵材料的翻卷反包。土工格柵材料鋪設(shè)的過程中,必須確保格柵材料縱軸向與高速公路軟土路堤橫斷面的一致性,并將路堤橫斷面設(shè)定為格柵鋪設(shè)施工主要受力方向,而且,為確保格柵加固施工質(zhì)量,在其主受力方向嚴(yán)禁設(shè)置接頭縫。
在格柵鋪設(shè)前,還應(yīng)檢查下墊層砂礫石土級(jí)配及含泥量,含泥量應(yīng)不超出3%,并嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)定將其壓實(shí)厚度控制在15 ~20cm。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙所確定的長度、位置及方向進(jìn)行土工格柵鋪設(shè)施工,且鋪設(shè)過程中格柵材料應(yīng)始終保持緊繃狀態(tài),相鄰格柵段搭接長度應(yīng)不短于100mm,縱向搭接寬度至少20cm,接頭縫設(shè)置于非主受力方向[3],并用低延伸率尼龍繩按1m 間距扎接接縫,路基兩側(cè)格柵材料應(yīng)回折2.5m,再鋪設(shè)砂礫石墊層。
2.2.5 回填施工
完成土工格柵鋪設(shè)及檢查后應(yīng)及時(shí)回填,防止格柵材料暴曬后性能下降及老化。土工格柵回填材料粒徑應(yīng)不超過碾壓層間的1/2,先進(jìn)行格柵兩端回填,并形成縱向交通道后向內(nèi)逐步擴(kuò)大回填范圍。為防止回填施工過程中卸料、施工機(jī)械等造成格柵材料破損,要求材料必須卸料在已鋪設(shè)完成的土體表面,且卸料高度不能超過1m,全部施工機(jī)械嚴(yán)禁在格柵層行走。
回填碾壓技術(shù)后,應(yīng)通過人工或機(jī)械方式找平處理,局部高差不得超出5cm 范圍。碾壓施工嚴(yán)格按照由兩端向路中心的次序進(jìn)行,不得反向碾壓,壓路機(jī)也應(yīng)當(dāng)順路堤縱向行進(jìn)。碾壓結(jié)束后,應(yīng)立即進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè),確保土工格柵施工層壓實(shí)度達(dá)到一般路堤水平[4]。
2.2.6 土工格柵翻卷
碾壓過程中首層填土厚度達(dá)預(yù)設(shè)值且碾壓密實(shí)度達(dá)設(shè)計(jì)值后進(jìn)行格柵材料2m長度的翻卷反包,并與前層格柵材料牢固綁扎、修整錨固,在翻卷外側(cè)設(shè)置1m 厚的培土以保護(hù)格柵層。
在正式施工前必須嚴(yán)格按照《土工合成材料塑料土工格柵》(GB/T17689-2008)的相關(guān)規(guī)定及設(shè)計(jì)方案進(jìn)行土工格柵材料性能檢驗(yàn)[5],并確保路基頂面平整清潔,所使用路堤填料粒徑以及路基橫縱坡、寬度、壓實(shí)度、標(biāo)高等必須符合設(shè)計(jì)要求。
土工格柵材料在鋪設(shè)前應(yīng)通過人工方式張拉使之緊繃,材料表面張力應(yīng)控制在60kN/m*5%=3kN/m 以內(nèi),以保證格柵材料表面平整且與下承層均勻緊貼,并沿路基向整幅鋪設(shè),縱橫向搭接嚴(yán)密牢固。固定格柵的U 形釘應(yīng)按三角形布設(shè),間距應(yīng)在80cm 以內(nèi),格柵接頭搭接處通過鋼絲以Z 字形穿織,間距控制在30cm。
本工程土工格柵回填通過鏟車進(jìn)行,再通過平地機(jī)將填土找平處理,回填施工過程中應(yīng)確保機(jī)械施工方向同格柵材料搭接順茬向的一致性,以防止鋪設(shè)好的格柵材料被施工機(jī)械迎茬卷起而返工?;靥钍┕で斑€應(yīng)檢測(cè)填土含水量,防止因土料過于潮濕而降低格柵材料性能。格柵鋪設(shè)后應(yīng)及時(shí)回填,間隔時(shí)間應(yīng)控制在48h 以內(nèi),以最大程度保證格柵材料使用性能的發(fā)揮。
格柵材料鋪設(shè)完畢,應(yīng)進(jìn)行頂層填料全斷面填筑,將人工填料整平后靜壓2 ~3 遍,再振壓,直至設(shè)計(jì)密實(shí)度后結(jié)束碾壓。
本高速公路路基加固施工中土工格柵技術(shù)的應(yīng)用表明,土工合成材料在公路工程路面路基、防護(hù)及排水結(jié)構(gòu)中確保路基穩(wěn)定性、防止工后不均勻沉降等方面的應(yīng)用越來越廣泛,且公路工程竣工后運(yùn)行1 年多的結(jié)果顯示,路基質(zhì)量穩(wěn)定,且并未出現(xiàn)明顯的工后沉降,土工格柵施工技術(shù)在提升地基承載力,增強(qiáng)地基穩(wěn)定性能,預(yù)防土體側(cè)向位移等方面性能十分顯著。