土工格柵在公路路基施工中的應(yīng)用及分析

許俊明 周久賀

摘 要：土工格柵是一種新型施工材料，其具有較高抗拉強度及模量，在公路工程施工中得到了廣泛應(yīng)用。筆者結(jié)合自身多年施工應(yīng)用經(jīng)驗，對土工格柵的作用機理、施工工藝等內(nèi)容進行了分析與探究。

關(guān)鍵詞：土工格柵；公路工程；路基施工；作用機理

隨著國民經(jīng)濟的快速增長，我國的交通運輸事業(yè)，特別是高等級公路建設(shè)正處在空前的高速增長時期，路基整體質(zhì)量也有了顯著提高。為了減小路基病害程度、提高承載力，國內(nèi)外均采取了不同的處理措施，如合理設(shè)計、控制施工質(zhì)量等等。使用土工合成材料作為加筋材料，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢和良好的經(jīng)濟效益。從國內(nèi)外的研究成果來看，土工格柵對路基性能的改善體現(xiàn)在降低差異沉降、防治縱橫裂縫、延長公路使用壽命等方面。

1 土工格柵的作用機理

格柵是用聚丙烯、聚氯乙烯等高分子聚合物經(jīng)熱塑或模壓而成的二維網(wǎng)格狀或具有一定高度的三維立體網(wǎng)格屏柵，當作為土木工程使用時，稱為土工格柵。作為一種獨特的土工合成材料，相比其他土工合成材料，土工格柵具有相應(yīng)的優(yōu)勢。在公路路基施工中，土工格柵往往作為加筋土結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料的筋材料，一般分為4類：塑料土工格柵、鋼塑土工格柵、玻璃纖維土工格柵和玻纖聚酯土工格柵。土工格柵是在高分子聚合物拉伸后形成的方形格柵板材。劃分標準不同，土工格柵可以分為不同的類型，如按照材質(zhì)進行劃分，主要包括2種：塑料土工格柵與玻璃纖維格柵。按照加工方式進行劃分，分為單、雙向土工格柵。土工格柵主要適用于路堤、擋墻、軟基等方面，這種技術(shù)的應(yīng)用可以對路基等結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與承載力進行有效提升。

作為柔性材料，土工格柵能夠承受極大的拉應(yīng)力。在土體的拉伸變形區(qū)域進行土工格柵的設(shè)置，可以有效傳遞土的拉應(yīng)力，促使鋼筋成為抗拉構(gòu)件。在荷載作用下，土工格柵與土體之間的摩擦力對土體側(cè)向變形將起到制約作用。因土工格柵與土體之間粘結(jié)力較高，進而提高了抗拉性及剪應(yīng)力。并對路堤橫斷面、新老路基結(jié)合部的沉降情況進行有效改善，避免縱、橫向裂縫的情況的出現(xiàn)。

2 工程概況

某公路項目所處位置湖塘眾多，洪水泛濫，此地被沖積成平原區(qū)，有大量軟土，以沉積淤泥質(zhì)亞黏土為主。在含有大量黏土、粉砂土的飽水細粒土或大孔隙有機質(zhì)土、泥炭土、松砂等軟土地段，可使用土工格柵處理軟土地基。在土的含水量大、壓縮性高、承載力低、抗剪強度弱等情況下，可采用土工格柵和其他軟基處理措施相結(jié)合方式。

3 軟基處理設(shè)計

1、設(shè)計要求

針對表層為軟弱土一般控制段，采用砂墊層+土工格柵+超載預(yù)壓處理方式；針對下部軟弱土體含水量較高的一般控制段，采用砂墊層+土工格柵+塑料排水板+超載預(yù)壓處理方式；針對樁基礎(chǔ)兩側(cè)及箱形基礎(chǔ)下部及兩側(cè)沉降的主控制段及次控制段，采用土工格柵+深層水泥土攪拌樁處理方式。

2、材料性能和要求

材料應(yīng)采用含泥量不得大于5%的潔凈中、粗砂形成的60cm厚砂墊層，并且將其中植物、雜質(zhì)除盡。也可采用天然級配砂礫料，但其最大粒徑不應(yīng)大于5cm。攤鋪后適當灑水，分層壓實，壓實厚度宜為15-20cm。由于土工格柵具有整體連續(xù)性好、抗拉強度高、耐腐蝕和抗微生物好、施工方便等優(yōu)點，根據(jù)出廠單位提供的幅寬、質(zhì)量、厚度、抗拉強度、頂破強度和滲透系數(shù)等測試數(shù)據(jù)，選用滿足設(shè)計要求的土工格柵：第一，雙向玻纖土工格柵GG2540Ⅰ，單位面積質(zhì)量大于300g/m2，幅寬4m，每卷長50m，縱、橫向拉伸屈服力30-50kN/m，縱向屈服伸長率小于4%；第二，雙向玻纖土工格柵GG2540Ⅱ，單位面積質(zhì)量大于450g/m2，幅寬4m，每卷長50m，縱、橫向拉伸屈服力60-100kN/m，縱（橫）向屈服伸長率小于4%。玻纖格柵鋪設(shè)的層數(shù)根據(jù)穩(wěn)定性計算結(jié)果設(shè)置1-2層。

4 公路路基施工中土工格柵技術(shù)的應(yīng)用

1、整平場地

清除尖石、雜物等，把路基中水引至排水溝，保持基底干硬，并且土工格柵上下面填料不得有能刺破土工格柵的碎、塊石等堅硬凸出物。

2、鋪設(shè)第一層土工格柵

土工格柵應(yīng)在平整下承層上全斷面鋪設(shè)，鋪網(wǎng)時從處理地段一端開始，垂直路線鋪設(shè)。鋪設(shè)時必須緊繃，拉挺平順，緊貼下承層，不得有褶皺、扭曲或坑洼。在斜坡上鋪設(shè)時應(yīng)保持一定松緊度。鋪設(shè)土工格柵時應(yīng)在路堤兩邊各留足夠錨固長度，回折覆裹在壓實填料面上，平整順適，外側(cè)用土覆蓋，以免人為破壞。回折錨固長度為2m以保證土工格柵整體性。采用搭接法連接時，搭接長度為30-90cm；采用縫接法時縫接寬度不小于5cm；采用黏接法時黏接寬度不小于5cm，黏接強度不應(yīng)低于合成材料的抗拉強度。

3、填料施工

填料應(yīng)分層攤鋪、分層碾壓，所選填料及其壓實度應(yīng)符合設(shè)計或規(guī)范相關(guān)要求。填筑時從兩邊向中間施工，碾壓時應(yīng)自中間向兩邊施工。土工格柵上第一層填料攤鋪宜采用輕型推土機或前置式裝載機，當填筑壓實填料厚度大于60cm時采用重型壓實機械壓實。

4、再次鋪設(shè)土工格柵

雙層土工格柵的上、下層接縫應(yīng)交替錯開，錯開長度不小于50cm。5）對于要求做沉降觀測路段，施工時注意地表沉降儀的埋設(shè)，控制路堤填料速率并加強沉降和側(cè)向位移觀測，防止路堤失穩(wěn)。

5、質(zhì)量控制

土工格柵攤鋪以后要及時填筑填料，避免受陽光長時間直接暴曬，致使性能劣化。一般情況下間隔時間不應(yīng)超過48h。必須延長間歇時表面必須覆土保護，厚度不小于20cm；禁止一切施工車輛和施工機械直接行駛或堆放在已鋪好的土工格柵上；施工期間發(fā)現(xiàn)土工格柵有破損時必須立即修補好或更換以保證工程質(zhì)量。

5 沉降、穩(wěn)定性觀測分析

1、穩(wěn)定性觀測

穩(wěn)定性觀測結(jié)果是通過觀測地表位移邊樁，水平位移和地表隆起量而獲知的。一般路段沿縱向每隔100-200m設(shè)置1個觀測斷面；橋頭路段應(yīng)設(shè)置2個觀測斷面；橋頭縱向坡腳、沿河等特殊路段均應(yīng)酌情增設(shè)觀測點。位移觀測邊樁的制作、埋設(shè)，工作基點樁、校準基點樁的設(shè)置以及測量儀器、測量方法均應(yīng)滿足軟土路堤施工規(guī)范的要求。

2、沉降觀測

施工期間地表沉降觀測的方法是在原地面埋設(shè)沉降板進行高程觀測。沉降板的埋設(shè)、基樁的觀測、校準基點樁的設(shè)置以及測量儀器、測量方法均應(yīng)滿足軟土路堤施工規(guī)范的要求。

根據(jù)中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所檢測的數(shù)據(jù)可以看出最大沉降速率為1.19mm/d，最小沉降速率為0mm/d。根據(jù)填土―沉降―時間的關(guān)系來看，隨著填土高度的增加，沉降不再增加，斷面沉降趨勢平緩；路中和路肩差異沉降總體較小，處于穩(wěn)定狀態(tài)，未發(fā)現(xiàn)路堤失穩(wěn)的跡象。采取處理措施的軟基地段，路基沉降速率與一般路基沒有明顯差異，并且被控制在指標值內(nèi)。

6 結(jié)束語

綜上所述，從國民經(jīng)濟長遠發(fā)展的角度來看，在公路建設(shè)中路基工程對其事業(yè)發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。為此，施工單位必須充分了解施工相關(guān)規(guī)定的前提下，進行科學(xué)有效施工，只有這樣才能實現(xiàn)公路工程的預(yù)期目標。由交通部頒發(fā)的《公路合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》中指出，土工格柵在路基施工中的應(yīng)用，可減少或延緩裂紋反射的數(shù)量，減少瀝青路面的車轍，可適當提高半剛性基層的疲勞壽命。為此，施工單位應(yīng)重視土工格柵技術(shù)在公路路基施工中應(yīng)用，以此實現(xiàn)預(yù)期建設(shè)目標。

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