土工格柵在路基工程中的應用

崔建平

摘要：公路、鐵路建設隨著我國經濟的快速穩定發展，作為撐起國民經濟發展重要的交通運輸線，在工程質量和通車里程上都得到質的飛躍，對我國經濟的發展起到了舉足輕重的作用。公路、鐵路建設的重要基礎是路基，特別是在一些高需要高填方地段，以及特殊地質構造地段，如：滑坡地帶，對路基的要求就更高。本文對土工格柵在路基填方中的應用開展詳細的闡述，為我國公路、鐵路路基高難度、高技術的建設提供一些參考和幫助。

關鍵詞：土工格柵 路基 填筑施工

0 引言

路基是按照路線的平面和縱斷面要求和一定技術要求開挖或是填筑的土質或石質帶狀構造物，是道路的主要工程結構物。道路的結構形式和強度直接影響道路的使用品質。路基是道路工程的主體和基礎，它和路面共同作用承受行車荷載和自然因素的作用。而路基病害的類型多種多樣，產生原因也是錯綜復雜的，但是歸根結底都是由于路基整體穩定性和強度不足造成的。因此，路基工程中的中心問題是路基的整體穩定性和路基的抗變形能力，后者直接影響路面使用性能和壽命，前者是保證行車的首要條件。路基即是線路的主體也是路面的基礎，道路的使用品質受它質量好壞的直接影響。路基是暴露在大自然中，設置在地表，一般都要綿延百公里，甚至上千公里，而道路沿線水文、地質、地貌及氣候條件多變，給路基建設帶來了很大的挑戰，在建設過程中，大量的土石方工程，也改變了沿線的自然狀態，對道路通過區域生態平衡造成一定影響，因此要在施工中給予重視。

1 土工格柵

土工格柵（geogrid）是一種開孔的網格，這種網格通過定向拉伸而形成的平面網狀，其特征是強度較高。制作土工格柵的原料多為聚丙烯、高密度聚乙烯，以及一些高分子聚合物，在這些材料中加入抗紫外線的輔助劑，經過一系列的熱熔、擠出拉伸處理形成。在制造土工隔柵的過程中，通過定向拉伸，使聚合物分子沿拉伸方向排列，在一定程度上增強了分子間的聯結力。同其它土工合成材料相比，重量輕、抗拉強度高、變形小、延伸率低是土工格柵獨特的優點，并且土工格柵在耐堿、耐酸、耐腐蝕和抗老化等方面也獨具優勢。

2 土工格柵的功能及特點

2.1 加筋作用。由于土工格柵在抗拉強度和張拉模量方面獨具優勢，憑借自身的物理特性土工格柵能將荷載和應力進行均勻的擴散。對瀝青結構層來說，其徐變作用在一定程度上可以有效降低，進而防止瀝青面層開裂；對軟弱地基而言，可以大大減少作用于軟基上的荷載壓力。將土工格柵用于瀝青面層中，因土工格柵具有分散壓力的作用，在一定程度上減小面層的車轍深度。

2.2 土工格柵的抗拉強度在高摩阻力的作用下不斷增強，一定程度上增強了網面層在結構層材料的剪切強度以及整體性。

2.3 抗變形作用。當局部不均勻的外力作用于土工格柵時，導致網孔在不同程度上發生變形，土工格柵憑借自身的特性能夠將非均布荷載進行均勻傳遞。

2.4 壓實作用。在形狀方面，由于土工格柵約束層的網孔形狀是相同的，不會影響上下層顆粒之間剪切阻力，并且格柵的剛度、網孔的嵌鎖作用、抗拉強度三者之間相互作用，在一定程度上阻止了局部位移變形，鞏固和強化了顆粒材料間的壓實作用。

2.5 強度大，變形小、蠕變性小。這使得土工格柵能夠應用到多種土壤環境中去，并且還能夠滿足高大擋土墻、橋臺、陡坡的性能要求。

2.6 從土工格柵的鋪設到搭接再到定位、平整不需耗費大量的人力物力就能夠輕松完成。土工格柵不論是應用在道路工程還是鐵路工程中，它的施工過程非常方便，操作簡單，這就大大的縮短了工期，降低了費用成本。

2.7 土工格柵的力學性能非常高。雖然土工格柵重量很輕，但它的剛度和抗拉強度都很出色；而且它具有非常高的承載能力；在網孔與網孔之間存在嵌鎖作用、咬合作用保證它有良好的穩定性，能夠產生較大的摩擦力起到約束土壤側向移動的作用。

2.8 老化速度慢，壽命長，具有耐酸、堿性，耐腐蝕性。對于塑料土工格柵來說，它具有良好的耐高溫，耐低溫的性能也非常優越，并且耐老化；耐腐蝕性，能夠抵抗酸性、堿性物質的腐蝕。而玻璃格柵壽命在50-70年之間，具有熔點高的特性，并且整體性非常好。

由于土工格柵具備上述優勢，被廣泛應用于建筑工程、水利工程等領域，通常情況下，土工格柵作為加筋土結構中的筋材或土工復合材料的筋材等。

3 土工格柵的分類

3.1 根據原材料將土工格柵分為玻璃纖維類、塑料類以及滌綸纖維土工格柵等。

3.2 根據成型過程將土工格柵分為單向拉伸土工格柵和雙向拉伸的土工格柵兩種。經過縱向拉伸而形成的格柵構成單向土工格柵，對于單向土工格柵來說其單向抗拉強度較強；經過縱橫兩個方向拉伸而形成的格柵成為雙向土工格柵，土工格柵的抗拉強度在兩個方向都比較高，對于雙向土工格柵來說，其網孔形狀有矩形、菱形、六邊形等，其強度也有所不同，網格尺寸也存在差異。

4 土工格柵在路基施工中的應用

土工格柵應用在路基中首先要確定設置土工格柵的部位，層數等。在設計時主要依據的思路是，先確定設置土工格柵的層面，之后根據土工格柵的力學性能確定設置的層數。例如在廣元至巴中高速公路新建工程中，施工地形水田居多，內河網眾多，很不利于路基的穩定。在利用土工格柵施工時，施工方將鋼塑復合帶格柵鋪設在路基頂面以下20cm處，此時，土工格柵的設計結構和聯合力以每延米橫斷裂荷載為20KN/m、以每延米縱斷裂荷載為60KN/m為控制荷載進行設計。在設計土工格柵時要保證其具有足夠的強度，對材料的頂破強度、握持抗拉強度、延伸率、刺破強度、撕裂強度等性能進行核算。

施工土工格柵的具體流程為：檢測、清理下承層→人工鋪設土工格柵→搭接、綁扎、固定→攤鋪上層路基土→碾壓→檢測。著重做好以下幾方面的工作：

4.1 認真做好施工前的準備工作，首先就是要保證施工放樣的準確無誤。精確的施工放樣有利于之后對路基寬度的控制以及保證合格的松鋪厚度。為了施工放樣的精準，可以利用標桿法沿縱、橫方向每20m設置一根立桿。施工放樣之后要對路基表面進行清理，清理路基范圍內的雜草、樹根、雜物、腐殖土、松軟土等雜質，清理完畢之后對整個場地進行平整。在對基底土清理平整之后還要按照路基施工原則利用振動壓路機或是重型輪胎壓路機進行碾壓夯實，要防止出現漏壓的現象，并且保證碾壓的質量達到合格，按照碾壓原則“先輕后重，先靜后振，先低后高，先慢后快，輪跡重疊”進行。

4.2 進行土工格柵的鋪筑。在鋪設土工格柵時要保證土工格柵平整、連續，不要出現凹凸不平、起皺折疊、扭曲不順的情況。當碾壓效果達到標準后，就能夠進行下一步的土工格柵鋪設了，鋪筑土工格柵時主要有下列幾步施工工序：首先是進行清理整平，之后進行鋪筑施工，對鋪筑了的土工格柵進行整平并進行固定，最后的工序就是要進行回填攤平的操作，再一次進行壓實處理保證壓實效果符合要求。除此之外還要注意鋪設時搭接長度要嚴格遵守相關要求和規范中的規定，鋪設是保證土工格柵的連續性，最少不小于20cm。當填方高度20cm以上時，每80cm就要鋪設一層土工格柵；當填方高度在20m以下時，每40～50cm就要鋪設一層土工格柵。鋪設好一層土工格柵之后就要及時進行填土碾壓，不要讓土工格柵長期暴露在陽光下或是其他有腐蝕性環境下，這樣會降低其使用性能。

4.3 對鋪設好的土工格柵進行錨固。可以利用U型釘對鋪設好了的土工格柵進行錨固處理，錨固時先錨固土工格柵的一端，再用橫梁將土工格柵人工拉緊，不讓其出現起皺現象。在斜坡上的土工格柵錨固時要留有一定的松弛度，防止石塊引起土工格柵的變形過大。

5 結束語

將土工格柵應用于新建路面結構中，在一定程度上起到降低基層或面層的厚度、預防反射裂縫以及減少車轍的作用。將土工格柵設置在下部可以預防反射裂縫；將土工格柵鋪設在瀝青路面下面層上部可以降低溫度裂縫；將土工格柵鋪設在基層底部能夠增加半剛性材料的整體的抗彎能力，延長基層的疲勞壽命。將土工格柵應用在道路改建過程中，可以提高路面的承載能力、減薄路面結構層的厚度、減小基層底面拉應力。在一定程度上，土工格柵能夠有效抑制舊路裂縫的擴展、延長公路的使用壽命。但是，土工格柵在施工中鋪設的方式，使用方式，以及土工格柵性能的檢測方式等是新建路面、改建路面過程中需要解決的問題。

參考文獻：

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