張鴻博

(山西路橋第四工程有限公司，山西 大同 037005)

1 土工格柵的應(yīng)用原理和特點(diǎn)

1.1 原 理

土工格柵在道路建設(shè)中的作用是加固、防滲漏、排水和防護(hù)。可以大大節(jié)省原材料，降低成本，簡(jiǎn)化后期維護(hù)程序并增加道路工程使用率，實(shí)現(xiàn)具有成本效益的目標(biāo)。土工格柵具有高抗拉強(qiáng)度、低蠕變、低伸長(zhǎng)率(小于3)，并直接作用于軟土基礎(chǔ)上，以減少土壤的橫向運(yùn)動(dòng)和不均勻的土壤沉降，可以有效地提高基礎(chǔ)的承載力和整體性能。對(duì)于雙向增強(qiáng)復(fù)合材料格柵，拉力主要通過(guò)交叉強(qiáng)度鋼絲傳遞，其形成了高拉伸模量，垂直和水平鋼桿一起工作以充分反映網(wǎng)格的土壤互鎖特性。在生產(chǎn)格柵時(shí)，要嚴(yán)格處理以在材料表面上形成粗糙的圖案，增加格柵與土壤之間的摩擦系數(shù)。格柵由垂直和水平鋼組成，當(dāng)被拉入網(wǎng)中時(shí)，外部包裹層也同時(shí)形成。通過(guò)鋼絲和外包裝的相互作用，格柵的斷裂和伸長(zhǎng)率降低到3%以?xún)?nèi)，土工格柵包含高密度聚乙烯，因此，格柵抗酸、堿、鹽、油能力強(qiáng)且防水能力強(qiáng)，能有效防止腐蝕。

1.2 特 點(diǎn)

土工格柵是一種用聚合物材料加熱和模壓而成的格柵篩。根據(jù)原材料的種類(lèi)，土工格柵可以分為塑料、玻璃纖維聚酯和玻璃纖維格柵。其中，塑料土工格柵制作較簡(jiǎn)單，并且可以拉伸聚合物網(wǎng)格來(lái)形成。根據(jù)拉伸方向，制造過(guò)程可以分為單向拉伸和雙向拉伸，并且這兩個(gè)創(chuàng)建土工格柵的過(guò)程性能有很大不同。土工格柵的單向拉伸是指沿聚合物的長(zhǎng)度方向拉伸，能有效地提高了網(wǎng)格的拉伸強(qiáng)度和拉伸彈性模量，而雙軸拉伸是指沿著聚合物的長(zhǎng)度和寬度同時(shí)拉伸，通過(guò)該過(guò)程產(chǎn)生的土工格柵可以形成鏈系統(tǒng)并且可以有效地承受外部載荷。土工格柵要先加熱，然后才能拉伸，并且在加熱過(guò)程中要注意聚合物的取向和排列，這樣才能提高承載能力和強(qiáng)度。

2 土工格柵技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 減少反射裂縫

在公路路基的各種質(zhì)量缺陷中，反射裂縫更為常見(jiàn)，其原因包括基層收縮，基礎(chǔ)沉降不均勻和瀝青覆蓋應(yīng)力集中。此外，當(dāng)環(huán)境溫度和濕度因交通負(fù)荷而發(fā)生變化或垂直剪切位移時(shí)，高速公路路基上也會(huì)出現(xiàn)裂縫。土工格柵的系數(shù)比較大，可以同時(shí)抑制應(yīng)力和釋放變形，可以有效提高覆面結(jié)構(gòu)的抗拉和抗剪強(qiáng)度，可以有效地提高路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減少反射開(kāi)裂。

2.2 提高道路疲勞強(qiáng)度

調(diào)查研究，當(dāng)土工格柵不用于高速公路路面施工時(shí)，地面結(jié)構(gòu)的承載力相對(duì)較低，疲勞強(qiáng)度較低。對(duì)此，在高速公路路基的施工中，可以采用土工格柵技術(shù)來(lái)提高路基結(jié)構(gòu)的承載力，提高路基的抗疲勞性，從而承受較大的交通負(fù)荷并防止疲勞裂紋的發(fā)生。

2.3 確保路基的穩(wěn)定性和可靠性

通過(guò)在高速公路的路基施工中應(yīng)用土工格柵技術(shù)，可有效提高路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性，減少路基不均勻沉降和變形的發(fā)生，并提高行車(chē)安全性。

3 工程應(yīng)用特性

近年來(lái)，塑料土工格柵已廣泛應(yīng)用于道路、鐵路、水壩、礦渣場(chǎng)等軟土地基的加固，擋土墻和路面抗裂工程。其明顯的工程特征如下：①高強(qiáng)度、低蠕變，適應(yīng)各種環(huán)境土壤，完全可以滿(mǎn)足高端高速公路上高擋土墻的使用；②具有加強(qiáng)的承重面，提高地基的承載力，抑制土體的側(cè)向位移，提高了地基的穩(wěn)定性；③強(qiáng)度大，具有較強(qiáng)的承載力、耐腐蝕性能，電阻和腐蝕保護(hù)、摩擦系數(shù)大，孔眼均勻，施工方便，使用壽命長(zhǎng)；④更適合深海工程和路堤加固，從根本上解決了其他材料強(qiáng)度低，由于水長(zhǎng)期腐蝕，缺乏耐腐蝕性，壽命縮短和其他技術(shù)問(wèn)題；⑤能有效避免施工過(guò)程中因機(jī)器破損而造成的施工損壞。

4 土工格柵施工技術(shù)

4.1 土工格柵材料

在鋪設(shè)格柵之前，應(yīng)仔細(xì)檢查格柵材料，如果發(fā)現(xiàn)褶皺，則應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧?，并且?yīng)通過(guò)機(jī)械方式或手動(dòng)將格柵水平?；靥钜獫M(mǎn)足：①滲水率要好，填料的棱角應(yīng)不超過(guò)25%，如有條件，可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行土工格柵的回填測(cè)試，以確保滿(mǎn)足要求；②填充材料符合諸如尖銳邊緣材料之類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)，以確保塑料土工增強(qiáng)帶的內(nèi)容物不被損壞，通常，其含量不超過(guò)填料總量的16%；③填料的最大粒徑要滿(mǎn)足95 mm以下的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于具有1∶4或更大的交叉地面坡度的部分，要首先清潔表面的土壤，然后開(kāi)挖；在土壤部分的控制寬度超過(guò)1.8 m，在石頭部分的控制寬度超過(guò)0.9 m。開(kāi)挖組合式溝渠時(shí)，土層和石質(zhì)部分的開(kāi)挖深度分別為0.75、0.6 m。在雙向土工格柵的15 cm半徑范圍內(nèi)，填充材料的粒徑不超過(guò)5 cm。在過(guò)渡區(qū)和結(jié)合槽中，填充物的最大粒徑尺寸為10 cm，分級(jí)的砂和礫石土為95%。在雙向土工格柵鋪設(shè)的初始階段，要將表層調(diào)平，以防止碎石、巖石和其他突起物。另外，為防止因路基沉降不均勻而導(dǎo)致道路開(kāi)裂，在施工過(guò)程中要填筑專(zhuān)用路堤。

對(duì)于全面的工程實(shí)踐項(xiàng)目，對(duì)于高填方路堤和高于1∶4的原始交叉地面坡度以及路基條件良好的路堤，對(duì)于邊坡高度為7 m或更高的情況，應(yīng)鋪設(shè)3層土工格柵。對(duì)于在縱向，橫向填充與開(kāi)挖的交點(diǎn)處，如果橫向大于1∶4，則需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕诲e(cuò)開(kāi)挖，以控制2.5 m交錯(cuò)平臺(tái)的寬度，以形成內(nèi)部坡度為2%～5%的交叉斜坡形式。若斜坡的高度超過(guò)8 m，原始地面的交叉坡度高于1∶3，要在填充和挖掘的交界處重新填充坡度更好的沙土，以形成過(guò)渡。然后在巷道下放置1個(gè)3層土工格柵，以控制格柵對(duì)開(kāi)挖現(xiàn)場(chǎng)的滲透。深度為3～4 m。如果路口的填方路堤有3層土工格柵，則可以將其完全放置。在沒(méi)有土工格柵的情況下，它會(huì)以填充段穿透16 m。如果開(kāi)挖交界處是土方開(kāi)挖，則要開(kāi)挖并更換土路基，并且在垂直過(guò)渡時(shí)將其鋪在水平砂礫穿透槽的交叉處。

4.2 固定鋼筋的布置

固定鋼筋以梅花形的布置，對(duì)于水平剝離切割接頭的處理：固定鋼筋的水平和垂直距離分別為100～300 cm。對(duì)于垂直剝皮接縫，固定鋼筋的水平和垂直間距分別控制為：300、100 cm，每層共4行。每層長(zhǎng)度為50 cm，搭接點(diǎn)上下格柵應(yīng)錯(cuò)開(kāi)2～3 m，安裝雙向土工格柵時(shí)，要嚴(yán)格保證平整度和無(wú)折痕，如彎曲并固定的圓形鋼筋形成錨固加固，開(kāi)挖，要在工作面上進(jìn)行有效的緊固處理。鋼筋樣品如圖1所示。超過(guò)25 cm，并且在某些陡峭的路段上，可以略微增加格子層的數(shù)量，并且固定長(zhǎng)度要至少為1 m。

圖1 鋼筋錨固大樣圖(單位：mm)

4.3 基礎(chǔ)的開(kāi)挖與施工

基坑開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范嚴(yán)格設(shè)計(jì)基坑開(kāi)挖和施工，并相應(yīng)地完成基坑的防排水處理和其他要求?；娱_(kāi)挖后，對(duì)基坑底部進(jìn)行壓實(shí)和平整，然后在基坑底部鋪設(shè)厚度為3 m的礫石層。鋪設(shè)后，應(yīng)對(duì)表面平整度進(jìn)行重新處理，嚴(yán)格控制表面高差，不得超過(guò)1 m。

4.4 土工格柵的布置

按照設(shè)計(jì)方案的要求制作底部鋼筋網(wǎng)。然后將完成的土工格柵放在指定位置的碎石上。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在斜坡上保留一定長(zhǎng)度的格柵，以利于以后的滾動(dòng)施工。在鋪設(shè)土工格柵的過(guò)程中，要嚴(yán)格檢查土工格柵的垂直軸是否與路堤斷面的方向一致，并且路堤斷面的方向是整個(gè)路堤的主要方向。通常，嚴(yán)格禁止沿土工格柵主力方向的接縫。在土工格柵包裝的初始階段，要嚴(yán)格檢查包裝材料的規(guī)格和性能，以確保其符合設(shè)計(jì)要求。砂的等級(jí)應(yīng)控制好，泥漿含量應(yīng)控制在3%以?xún)?nèi)，并且不應(yīng)被有機(jī)物、垃圾和其他物質(zhì)污染。沙墊應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格分層，壓實(shí)厚度應(yīng)控制在15～20 cm。在鋪設(shè)土工格柵的過(guò)程中，重要的是要確保土工格柵始終繃緊和伸展而不會(huì)產(chǎn)生褶皺或損壞。寬度應(yīng)為5 m，嚴(yán)格對(duì)齊，垂直重疊的寬度應(yīng)不少于20 cm。搭接處的伸長(zhǎng)率應(yīng)較低，連接尼龍繩，然后鋪設(shè)沙墊或礫石墊。在鋪設(shè)、填充和覆蓋路面之前，要將路基的兩側(cè)向后折疊2.5 m。具體的網(wǎng)格重疊如圖2所示。

圖2 土工格柵搭接圖(單位：mm)

4.5 填充施工

網(wǎng)格鋪設(shè)施工完成后，要立即進(jìn)行填充施工。填土順序是對(duì)稱(chēng)的“先兩面，然后是中間”，嚴(yán)禁回填路堤中端。灌裝時(shí)，嚴(yán)禁將物料直接排入土工格柵，要將物料排至鋪裝的土壤表面，排料高度應(yīng)控制在1 m以?xún)?nèi)。防止車(chē)輛直接在鋪砌的土工格柵上行駛，并避免沿路堤行駛。對(duì)照土壤網(wǎng)格層的頂部和底部之間的距離應(yīng)在回填顆粒尺寸的9 cm以?xún)?nèi)，其他填料不得超過(guò)5 cm。

4.6 注意事項(xiàng)

在整個(gè)土工格柵施工過(guò)程中，應(yīng)特別注意防水和排水處理。壓實(shí)施工過(guò)程應(yīng)確保壓實(shí)表面的平整度，并及時(shí)清潔。安裝土工格柵時(shí)，應(yīng)執(zhí)行以下操作：開(kāi)始沿主要結(jié)構(gòu)力的方向鋪設(shè)并檢查鋪設(shè)的平整度；要重新擰緊土工格柵，以確保在滾動(dòng)施工之前始終對(duì)其進(jìn)行拉伸和加壓；施工完成后，完成土工格柵后，需要再次擰緊土工格柵；立即執(zhí)行回填施工，從施工順序開(kāi)始在兩側(cè)進(jìn)行回填，然后直到中間。在軋制過(guò)程中，嚴(yán)格禁止車(chē)輛通過(guò)。

5 施工要點(diǎn)總結(jié)

1)施工需要壓實(shí)，整平并去除尖刺和突起。在填充和壓實(shí)土壤層之前，要手動(dòng)或機(jī)械地重新拉緊格柵，以使格柵在土壤中拉伸和受力。

2)根據(jù)本項(xiàng)目及其他項(xiàng)目的實(shí)踐證明，除凍土、濕地土壤、生活垃圾、白堊土和硅藻土以外的物質(zhì)都可以用作填充料。但是，礫石和砂土的機(jī)械性能是穩(wěn)定的，不受水分含量的影響，因此應(yīng)作為首選。

3)在加筋土的施工中，應(yīng)在井壁內(nèi)外做好排水處理，應(yīng)提供足夠防護(hù)措施以防侵蝕，并在土篩上安裝過(guò)濾和排水措施，必要時(shí)應(yīng)安裝土工布和滲透管。

6 結(jié) 語(yǔ)

近年，交通運(yùn)輸?shù)慕?jīng)營(yíng)環(huán)境正在逐步發(fā)生變化。許多高速公路路面和鋪裝道路受到不同程度的破壞，對(duì)行車(chē)安全和道路性能產(chǎn)生負(fù)面影響。對(duì)此，在高速公路路基的建設(shè)中，為了提高路基的質(zhì)量，要針對(duì)實(shí)際情況選擇合適的技術(shù)。土工格柵是一種具有高強(qiáng)度、優(yōu)異韌性、高耐腐蝕性和低伸長(zhǎng)率的土木工程材料，能在加強(qiáng)公路路基方面起到很好的作用。

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