淺談玻璃纖維土工格柵在養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用

劉月金

(河北滄州交通運(yùn)輸局質(zhì)監(jiān)處)

1 選定路段

經(jīng)研討決定在國道307線獻(xiàn)縣段及省道正港線泊頭段進(jìn)行玻纖格柵的鋪設(shè)試驗(yàn)段。兩條線是我區(qū)東西運(yùn)輸和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要通道，由于有些運(yùn)輸戶受經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使使超重、超載車輛增多，此線又是運(yùn)輸砂石料和煤炭的重要渠道，使道路車轍、坑槽、裂縫非常嚴(yán)重，更讓我區(qū)養(yǎng)護(hù)資金的投入大大增加。為緩解這些病害的發(fā)生，延長道路的使用壽命和養(yǎng)護(hù)維修周期，我們采用在道路基層與面層之間加一層格柵織物，起到緩解和防止這些病害的作用。格柵的選用采用南通東南工程材料有限公司生產(chǎn)的GG2540A型玻璃纖維土工格柵。

2 玻纖土工格柵的特性

(1)高抗拉強(qiáng)度、低延伸率。(2)無長期蠕變。(3)較好的耐高溫耐低溫性能。(4)與瀝青混合料有很好的相容性、具有嵌鎖與限制作用。(5)優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和耐勞化性。

玻璃纖維應(yīng)用于瀝青道路時(shí)，可在以下幾方面發(fā)揮作用。

(1)抗疲勞開裂。瀝青路面必須具有一定的承載能力，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)不能發(fā)生疲勞破壞。瀝青路面在直接與車輪接觸的下面層受到壓力，在輪載邊緣以外的區(qū)域，面層受到拉力作用，由于兩處受力區(qū)域所受力性質(zhì)不同，而又彼此緊靠，因此在兩塊受力區(qū)域的交界處即力的突變處發(fā)生破壞，在長期荷載的作用下，發(fā)生疲勞開裂。

玻璃纖維土工格柵在瀝青面層中，能夠?qū)⑸鲜龅膲簯?yīng)力與拉應(yīng)力分散，在兩塊受力區(qū)域之間形成緩沖帶，減少了應(yīng)力突變對(duì)瀝青面層的破壞。同時(shí)玻璃纖維土工格柵的低延伸率減少了路面的彎沉量，保證了路面不會(huì)發(fā)生過度變形。

(2)耐高溫車轍。瀝青混凝土在高溫時(shí)具有流變性，在車輛荷載作用下，受力區(qū)域產(chǎn)生凹陷，車輛荷載撤除后，瀝青面層無法完全恢復(fù)原狀態(tài)，即產(chǎn)生了塑性變形，在車輛反復(fù)碾壓的作用下，塑性變形不斷積累，形成車轍。通過瀝青面層結(jié)構(gòu)分析可知，高溫下的瀝青混凝土在受到荷載的碾壓作用，形成了微量的波形流變，面層中沒有任何可以約束瀝青混凝土流變的骨架材料，造成瀝青面層流變的累積疊加，這是形成車轍的根本所在。

在瀝青面層中使用玻璃纖維土工格柵，其在瀝青面層中起到骨架作用，瀝青混凝土中集料貫穿于格柵間，形成復(fù)合力學(xué)嵌鎖體系，限制集料運(yùn)動(dòng)，增加了瀝青面層中的橫向約束力，瀝青面層中各部分彼此牽制，防止了瀝青面層的推移，從而起到抵抗車轍的作用。

(3)抗低溫縮裂。嚴(yán)寒時(shí)期，瀝青混凝土面層的溫度近于氣溫，瀝青混凝土遇冷收縮，產(chǎn)生拉應(yīng)力，在受到荷載反復(fù)作用下，拉應(yīng)力進(jìn)一步增加，當(dāng)拉應(yīng)力超過瀝青混凝土拉伸強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生裂紋，在裂紋兩端處，拉應(yīng)力更加集中，裂紋逐步形成裂縫，造成病害。

玻纖土工格柵置于瀝青中，使得瀝青混凝土的拉伸強(qiáng)度大大提高，足夠抵抗住較大的拉應(yīng)力而不致發(fā)生路面破壞，即使因?yàn)榫植繀^(qū)域產(chǎn)生微小裂紋，裂紋處的應(yīng)力集中，經(jīng)玻纖土工格柵的傳遞而消失，裂紋不會(huì)發(fā)展成裂縫。

(4)延緩反射裂縫。裂縫產(chǎn)生的反射有兩種，一種是面層產(chǎn)生裂縫后，裂縫向下反射，破壞下層結(jié)構(gòu)，降低路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在雨水時(shí)節(jié)，水進(jìn)入裂縫中，在交通荷載(輪胎壓力)的反復(fù)抵壓，水在裂縫中產(chǎn)生水壓，水不斷的沖擊瀝青混合料，導(dǎo)致裂縫擴(kuò)大。另一種是舊面層原有裂縫，路基層或下層路基層產(chǎn)生的裂縫向上反射，新罩路面無法承受因底層移動(dòng)而產(chǎn)生的剪切應(yīng)力和抗伸應(yīng)力，導(dǎo)致路面面層裂縫。

在瀝青罩面層中加鋪玻璃纖維土工格柵夾層，抑制應(yīng)力，釋放應(yīng)變，增強(qiáng)瀝青混凝土整體強(qiáng)度，達(dá)到防止裂縫向上或向下反射的目的。

根據(jù)玻璃纖維土工格柵的優(yōu)良特性和特殊的表面處理，其作用有3種：(1)在石灰土基層表面鋪設(shè)玻璃纖維土工格柵，增強(qiáng)基層的整體強(qiáng)度。再噴灑一層重油熱瀝青(或粘層油)起防水作用，它能有效阻止雨水對(duì)石灰土基層面的侵蝕，從而延長石灰土基層的使用壽命。(2)玻璃纖維土工格柵能有效阻止石灰土基層因疲勞開裂、低溫收縮開裂等引起的裂縫向上對(duì)瀝青路面產(chǎn)生反射裂縫。(3)玻璃纖維土工格柵能增強(qiáng)瀝青混凝土，其增強(qiáng)作用就象鋼筋增強(qiáng)水泥一樣，能將路面的荷載應(yīng)力均勻擴(kuò)散，防止反射裂縫的產(chǎn)生，從而延長瀝青路面的使用壽命。

3 玻璃纖維土工格柵在路面維修中的應(yīng)用

按路面結(jié)構(gòu)形式分類，有瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面;按路面維修形式分類，有路面開裂等病害的維修和路面拓寬;按路面等級(jí)形式分類，有高速公路路面維修，一級(jí)公路路面維修，二級(jí)公路路面維修，市政路面維修。

瀝青混凝土是使用最廣泛的一種材料，用來保養(yǎng)或修復(fù)損壞的路面以及高等級(jí)瀝青混凝土路面反射裂縫的預(yù)防，即使從結(jié)構(gòu)上看是良好的路面，然而，一個(gè)主要的問題是，重新翻修路面后以及新建使用不久后路面常常開裂，這種開裂反映了道路原有結(jié)構(gòu)中的缺陷，降低了路面的使用壽命，道路設(shè)計(jì)及施工部門已經(jīng)采取了各種不同的措施來試圖減輕消除反射性開裂的問題，但效果都不理想而玻璃纖維土工格柵的高抗拉強(qiáng)度，高彈性模量和低延伸率等特性，為消除反射裂縫提供了可靠的技術(shù)保證。對(duì)舊瀝青混凝土路面維修，可采用錨固法或自粘法，在原路面上鋪設(shè)玻璃纖維土工格柵。如原路面損壞嚴(yán)重，可在原路面上做30～40mm的細(xì)料瀝青混合料找平層，再鋪設(shè)玻璃纖維土工格柵，對(duì)舊水泥混凝土路面維修，采用自粘法、鋪設(shè)玻璃纖維土工格柵。

4 經(jīng)濟(jì)效益

(1)面層中使用一層玻璃纖維土工格柵，可減少車轍現(xiàn)象50%，裂縫長度占面積百分比由0．39%減少到0．09%。延長路面使用壽命10～15年。

(2)基礎(chǔ)層中使用一層玻璃纖維土工格柵，可節(jié)約結(jié)合料60%。

(3)路基層中使用一層玻璃纖維土工格柵，能提高路基承載力17%～43%。

(4)相同中面使用壽命使用一層玻璃纖維土工格柵，可節(jié)省瀝青混合料30%。

(5)在公路工程中應(yīng)用玻璃纖維土工格柵相當(dāng)于投入工程造價(jià)1% ～2%的資金，可獲得40%的經(jīng)濟(jì)效益。

5 施工方法

5．1 對(duì)原路面的要求

用玻纖土工格柵加筋瀝青路面時(shí)，加鋪格柵層以下的原路面應(yīng)符合如下要求。

(1)加鋪前對(duì)路面承載能力、縱向平整度、橫向路拱的坡度與平順性進(jìn)行評(píng)定，若達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)在加鋪前作處理。

(2)如原有路面及基層有局部松散、坑槽、沉陷及擴(kuò)散型裂縫，應(yīng)事先修補(bǔ)，以保持表面狀況良好。對(duì)車轍、沉陷路面需做30～40mm厚調(diào)平層。

(3)在攤鋪前24h，進(jìn)行路面清理清除塵土、松散顆粒及雜物，并進(jìn)行交通管制嚴(yán)格控制車輛和行人在加鋪格柵的作業(yè)面上通行。

(4)禁止在潮濕的路面上鋪設(shè)。

(5)路表溫度應(yīng)在5～60℃，應(yīng)干燥無塵。

5．2 澆灑粘層瀝青

(1)各種粘層瀝青用量應(yīng)根椐工程的具體情況通過試灑決定，一般用量為 0．4 ～0．6kg/m2。

(2)在灑布粘層瀝青后，開始進(jìn)行玻纖土工格柵的鋪設(shè)。鋪設(shè)完玻纖土工格柵后，可用輕型膠輪壓路機(jī)在其上作適度碾壓，以確保玻纖土工格柵與原路面有良好的粘接。

(3)如果情況特殊，也可先鋪設(shè)玻纖土工格柵，再澆灑粘層瀝青，然后在土工格柵適量均勻地撒一些細(xì)粒石屑，在用輕型膠輪壓路機(jī)在其上作適度碾壓。

5．3 玻纖土工格柵的鋪設(shè)

(1)鋪設(shè)玻纖土工格柵時(shí)，應(yīng)保證鋪設(shè)平順并使縱橫向張緊，然后用鋼釘或射釘把格珊固定，固定材料一般用Φ30×0．3mm鐵皮和2英寸鋼釘或射釘。

(2)鋪設(shè)格珊的搭接，縱向接頭搭接距離不小于15cm，橫向接頭搭接距離不小于10cm。縱向搭接應(yīng)根據(jù)瀝青攤鋪方向?qū)⑶耙环糜诤笠环稀?/p>

(3)固定土工格珊時(shí)，不能將釘子釘于玻纖上，也不能用錘子直接敲擊玻纖。固定后如發(fā)現(xiàn)釘子斷裂或鐵皮松動(dòng)，則需予以重新固定。

(4)土工格珊鋪設(shè)完畢后，應(yīng)嚴(yán)格控制車輛在其上行駛，嚴(yán)禁車輛在其上急轉(zhuǎn)向、急剎車和傾倒混合腳料，以防止對(duì)玻纖土工格柵造成損傷或破壞。

5．4 瀝青混合料的攤鋪

(1)瀝青混合料的攤鋪必須在確認(rèn)土工格珊鋪設(shè)良好并能滿足瀝青混合料攤鋪進(jìn)度后方可進(jìn)行。

(2)在土工格珊上鋪設(shè)混合料時(shí)，瀝青層最小厚度為4cm。

(3)瀝青混合料攤鋪時(shí)應(yīng)防止攤鋪機(jī)的找平小車等金屬構(gòu)件損壞已鋪設(shè)的玻纖土工格柵。

6 注意事項(xiàng)

(1)工人必須帶手套。

(2)遇到需留出位置的障礙物，須用刀切段防礙，此位置的土工格珊。

(3)鋪設(shè)時(shí)不允許起褶，因此，在鋪設(shè)時(shí)必須有充足的拉力。

(4)土工格珊鋪設(shè)并碾壓后，只允許施工車輛或緊急車輛在其上行走，但應(yīng)保證不因車輛的轉(zhuǎn)彎或剎車對(duì)格珊造成損壞。

(5)已鋪設(shè)玻纖土工格柵的路面，必須在當(dāng)日完成面層瀝青攤鋪工作。

(6)將整卷格珊放在卡車后，注意其粘性面向下。

(7)確保放卷軸已鎖定，布卷不致自由松動(dòng)。

7 結(jié)束語

通過鋪設(shè)格柵一年的分析，效果是很明顯的。我們?cè)谛⌒薅魏椭行薅畏謩e鋪設(shè)格柵均未出現(xiàn)明顯的病害，在未鋪設(shè)格柵的小修挖補(bǔ)段和加鋪格柵的小修段有明顯的區(qū)別，有的挖補(bǔ)已出現(xiàn)裂縫甚至基礎(chǔ)有問題又沒有好的方法處理的已進(jìn)行了重復(fù)挖補(bǔ)，已給養(yǎng)護(hù)資金的投入增加了很高的費(fèi)用，但加鋪格柵段通過一年的通車考驗(yàn)均未出現(xiàn)任何病害。從經(jīng)濟(jì)費(fèi)用核算每平米格柵增加費(fèi)用10元，但解決和緩解了水穩(wěn)碎石、二灰碎石基礎(chǔ)不易挖補(bǔ)給小修帶來的困難，如出現(xiàn)重復(fù)挖補(bǔ)又能節(jié)約30%的費(fèi)用。今后可大力推廣使用。