曹宏偉

（華邦建投集團(tuán)股份有限公司，甘肅 蘭州 730000）

1 概述

由于高填路堤自身的特點(diǎn)，對路堤強(qiáng)度、穩(wěn)定性和沉降都有較高的要求，這就要求我們除做好正常的填筑工作外，還需在填筑層之間添加土工格柵使其各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足要求。土工格柵能增加路堤板體作用，從而提高高填路堤的穩(wěn)定性，減少路堤沉降，在高填路堤中應(yīng)用非常廣泛。

2 加筋土對高填路堤的影響

從理論上來講，高路堤填筑時(shí)添加土工格柵能大幅提高路堤穩(wěn)定性。其工作主要原理有以下三點(diǎn)：

①土工格柵表面與填料之間存在一定的摩擦力，從而能阻止土體側(cè)向位移。

②土工格柵由于存在孔洞，其與填料之間存在一定的鎖定作用，可進(jìn)一步阻止土體側(cè)向位移。

③土工格柵縱向及橫向的肋條存在被動(dòng)阻抗作用，從而大大增加了土體的穩(wěn)定性。

為驗(yàn)證土工格柵對高填路堤穩(wěn)定性的影響，借鑒前人總結(jié)的計(jì)算公式對加筋前后的路堤穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算[1]，本次驗(yàn)算主要采用瑞典條分法。

2.1 荷載換算

參數(shù)的選取。通過剪切試驗(yàn)確定填料的內(nèi)摩擦角、粘聚力等抗剪強(qiáng)度的指標(biāo)。除此之外還需要確定土工格柵的極限、長期及對應(yīng)一定延伸率的抗拉強(qiáng)度。路堤所受荷載有自身重力作用和行車荷載，行車荷載將對路堤及其邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。所以，在計(jì)算路堤穩(wěn)定性時(shí)，應(yīng)按照行車荷載的最不利原則考慮，可以通過下式將行車荷載換算成當(dāng)量高度h1[2]：

式中，b 代表車輛同一排輪胎最外側(cè)之間的距離（m）；d 代表相鄰車輛外側(cè)輪胎之間的距離。

2.2 不加筋時(shí)路堤穩(wěn)定性計(jì)算

主要采用瑞典條分法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算簡圖如圖1 所示。計(jì)算時(shí)，應(yīng)先做出幾個(gè)假定：

圖1 不加筋時(shí)瑞典條分法路堤穩(wěn)定性計(jì)算示意圖

①填料均質(zhì)。

②滑動(dòng)面必定通過坡腳。

③忽略路堤土體內(nèi)部之間的作用產(chǎn)生的影響。

式中，L 代表弧MN 的弧長（m）；f 代表摩擦系數(shù)，且f=tanφ；c 代表填料的粘聚力（kPa），其余符號(hào)如圖1。

2.3 加筋時(shí)路堤穩(wěn)定性計(jì)算

考慮路堤土體加筋時(shí)，只是在未加筋情況下考慮加筋作用。此時(shí)路堤穩(wěn)定性計(jì)算公式如下：

式中，Ti代表第i 個(gè)筋條的抗拉強(qiáng)度，其余符號(hào)如圖2。

圖2 加筋時(shí)瑞典條分法路堤穩(wěn)定性計(jì)算示意圖

2.4 不同工況時(shí)路堤穩(wěn)定性計(jì)算

根據(jù)前述加筋和不加筋時(shí)的路堤穩(wěn)定性的計(jì)算公式，選取某路堤分別進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。選用的路堤荷載等級(jí)為汽-20 級(jí)。其當(dāng)量高度換算如表1 所示，高填路堤各層的相關(guān)參數(shù)如表2 所示。

表1 不同工況時(shí)當(dāng)量高度換算表

表2 高填路堤各層相關(guān)參數(shù)表

注：表中h 代表路堤填筑高度（m）；h1代表行車荷載作用下的當(dāng)量高度（m）；H 代表h+h1；c1代表填料粘聚力（kPa）；c2代表地基粘聚力（kPa）；□1代表填料內(nèi)摩擦角；□2代表地基內(nèi)摩擦角；γ1代表填料容重（kN/m3）；γ2代表地基容重（kN/m3）。

將各參數(shù)分別代入（3）、（4）計(jì)算，不同工況的路堤穩(wěn)定系數(shù)如表3 所示。

表3 不同工況路堤穩(wěn)定性計(jì)算表

由上述結(jié)果可知，路堤在加筋情況下顯然比不加筋的穩(wěn)定系數(shù)高，且選取的路堤填筑高度僅為8.3m，如果將土工格柵用于高填路堤，穩(wěn)定系數(shù)的增幅將會(huì)大幅增加。通過計(jì)算結(jié)果可以充分證明土工格柵在高填路堤中發(fā)揮著巨大的作用。在工程實(shí)際應(yīng)用中，在高路堤填料中加入土工格柵的路堤的穩(wěn)定性往往也比沒有添加土工格柵的高，路堤病害往往也比沒有添加土工格柵的低。無論從理論還是工程實(shí)際來說，土工格柵對高路堤的工程質(zhì)量都起到了巨大的作用，尤其是在半填半挖路段、填挖交界路段、陡坡路堤段等特殊地段，土工格柵的作用尤為明顯。

3 土工格柵施工技術(shù)（以雙向土工格柵為例）

3.1 材料檢驗(yàn)

土工格柵進(jìn)場后，首先應(yīng)對其進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)項(xiàng)目包括尺寸偏差、顏色及外觀、炭黑含量、力學(xué)性能、蠕變性能等[3]，其檢驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)滿足設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求。檢驗(yàn)時(shí)，取樣應(yīng)滿足要求。同一生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的相同工藝、相同配方及相同原料的相同批次為一個(gè)批次，每個(gè)批次的量不得超過500 卷，若生產(chǎn)7 天且不足500 卷的，按7 天的產(chǎn)量為一個(gè)批次。在進(jìn)場的材料中，按檢驗(yàn)批的要求隨機(jī)選取3 卷土工格柵，首先進(jìn)行尺寸和外觀質(zhì)量檢查，在檢查合格的材料中隨機(jī)選取1 卷，去除最外層的土工格柵（50cm 為宜），按土工格柵的全寬截取1m 進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，然后再按全寬截取5m 進(jìn)行定型檢驗(yàn)。上述檢驗(yàn)步驟中，若其中一個(gè)檢驗(yàn)項(xiàng)目不合格，則按取樣要求進(jìn)行雙倍抽檢，抽檢仍不合格，則該批材料不合格。檢驗(yàn)過程應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范的規(guī)定。雙向土工格柵檢驗(yàn)試樣如圖3 所示，檢驗(yàn)項(xiàng)目如表4 所示。

圖3 雙向土工格柵檢驗(yàn)試樣示意圖

表4 雙向土工格柵質(zhì)量檢驗(yàn)表

3.2 施工工藝

土工格柵鋪設(shè)施工工藝流程：測量放樣→基底清理→按設(shè)計(jì)要求的搭接寬度和層數(shù)鋪設(shè)土工格柵→路堤填筑→壓實(shí)→重復(fù)鋪設(shè)土工格柵。（施工工藝流程圖如圖4 所示）

圖4 土工格柵鋪設(shè)施工工藝流程圖

3.2.1 鋪設(shè)土工格柵

基底應(yīng)保持平整，無明顯坑穴，無積水。土工格柵的主肋應(yīng)垂直于路線中線。由于土工格柵包裝及運(yùn)輸為卷狀，因此在鋪設(shè)時(shí)，必須將其張緊，確保鋪設(shè)時(shí)保持平整，沒有明顯彎曲、折皺等。鋪設(shè)完成后，應(yīng)及時(shí)采用插釘或用壓重的方式予以固定。垂直于路線中線的格柵應(yīng)盡量保持通長狀態(tài)，以確保其力學(xué)性能。兩幅之間可采用搭接，搭接寬度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范的要求。若設(shè)計(jì)為雙層土工格柵，則層間應(yīng)錯(cuò)縫鋪設(shè)。填筑填料前，應(yīng)再次張緊，但張力應(yīng)均勻且大小適中，避免破壞已鋪設(shè)好的土工格柵[4]。

3.2.2 高路堤填料的選用

可按項(xiàng)目所在地符合路堤填筑的填料中選取，由于砂類土以及礫類土的力學(xué)性能相對穩(wěn)定，且這兩種材料透水性好，受水影響較小，應(yīng)優(yōu)先選擇。填料的粒徑不應(yīng)超過150mm，同時(shí)應(yīng)把控好填料的級(jí)配[5]。

3.2.3 攤鋪及碾壓

土工格柵鋪設(shè)完成后，應(yīng)及時(shí)攤鋪填料，土工格柵外露時(shí)間不得超過2 天。最好是采取一邊鋪設(shè)一邊填筑的流水作業(yè)。做法是先在基底梁段攤鋪填料并固定，然后從兩端向中間逐步推進(jìn)。碾壓時(shí)，應(yīng)采取先碾壓兩側(cè)，后碾壓中間方式進(jìn)行。碾壓時(shí)，壓路機(jī)不得直接與土工格柵接觸，還未完成碾壓的部分不得允許施工車輛及其他設(shè)備碾壓。路堤壓實(shí)厚度宜控制在200～300mm，并保證路堤壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

3.3 施工注意事項(xiàng)

3.3.1 應(yīng)確保土工格柵的主肋與受力方向（垂直于路線中線方向）保持一致。

3.3.2 碾壓完成前，嚴(yán)禁載重車輛在已攤鋪好土工格柵的道路上行駛。

3.3.3 需注意盡量減少土工格柵的接縫數(shù)量，盡可能保證整體性。

3.3.4 搭接寬度應(yīng)滿足要求，不得隨意減少。

3.3.5 天氣寒冷時(shí)，土工格柵硬度較高，作業(yè)人員應(yīng)佩戴防護(hù)手套，避免受傷。

3.4 質(zhì)量檢驗(yàn)

土工格柵鋪設(shè)完成后，應(yīng)進(jìn)行鋪設(shè)質(zhì)量檢驗(yàn)，檢驗(yàn)完成后方可進(jìn)行路堤填筑施工。土工格柵鋪設(shè)質(zhì)量的主要檢驗(yàn)項(xiàng)目包括搭接寬度、鋪設(shè)范圍、豎向間距、上下層接縫錯(cuò)開距離、回折長度等。具體檢驗(yàn)項(xiàng)目及允許偏差如表5 所示。

4 結(jié)論

由于土工格柵具有價(jià)格低廉、施工簡單、效果好等特點(diǎn)，因此已廣泛應(yīng)用于公路以及鐵路等工程中，并取得了相當(dāng)重要的成果。本研究介紹了土工格柵對高填路堤的影響以及在高填路堤中的施工技術(shù)，望為從業(yè)者提供類似工程的參考。