高速公路加筋土結構應用綜述

劉 陽

(河北衡水衡德高速公路管理處)

高速公路加筋土結構應用綜述

劉 陽

(河北衡水衡德高速公路管理處)

闡述了加筋土結構的概念、主要筋體材料及結構特點，研究了我國高速公路加筋土結構的應用現狀及存在問題，提出了參考性意見。

高速公路;加筋土結構;應用

1 加筋土結構概念

加筋土的概念和設計理念最早由法國工程師Herri Vidal在1963年提出，加筋土是一種在土中加入加筋材料而形成的復合土。加筋土結構是在土體中鋪設適量的拉筋材料，通過界面摩擦將筋材的抗拉特性與土體的抗壓特性結合起來，提高結構的整體穩定性。因此，凡在土中加入加筋材料而使整個土工系統的力學性能得到改善和提高的土工加固方法均稱為土工加筋技術，形成的結構亦稱之為加筋土技術。

自1982年英國netlon公司的拉伸塑料土工格柵生產以來，加筋土技術憑借其結構簡單、施工方便、應用范圍廣泛等優點已被世界各國高速公路廣范應用并取得了較好的效果。相對而言，我國加筋土技術的應用較為滯后，三種加筋土結構的應用不平衡。加筋路基和加筋地基應用較廣，加筋土擋墻(陡坡)領域應用推廣力度小。

2 高速公路加筋土結構主要筋體材料及其特點

目前，用于加筋土技術的筋體材料大致可分為兩類，一類是剛度較小的柔性筋材，如各種土工織物及土工格柵;另一類是剛度較大的剛性筋材，如各種鋼筋質的條帶。從目前應用來看，以柔性筋材居多。

2.1 三向格柵

三角形、菱形結構的三向土工格柵是在塑料單向拉伸土工格柵和塑料雙向拉伸土工格柵的基礎上，研發和改進的新產品，材料是用高分子聚合物(聚丙烯)通過擠壓、拉伸、成板、沖孔過程，后再縱向、橫向拉伸，和Z方向拉伸，該產品在三維方向上增加一個方向拉伸，提供了多向約束力和抗拉能力，提升了產品的抗拉、抗剪能力。其特點如下:(1)荷載分布更均勻有效;節點整體性更好;結點有效性更強。(2)三向肋條厚度的增加和節點有效性，極大提高了格柵對粒料的約束和嵌鎖，從而提高了力學穩定層的結構性能。三向土工格柵通過穩定的三角形結構使得其在360度的方向上都具有了很高的剛度，由于三向土工格柵獨特的工藝使得其節點剛度和強度更高，節點有效性得到充分的發揮。

2.2 立體式土工格柵

立體式土工格柵是以結構力學的方式用高分子聚酯肋帶經過立體紡織而成的，是一種具有特殊性能的專利格柵。其特點如下:(1)增加了格柵對土體的被動阻抗，提高了網孔對土體無法有效嵌鎖。(2)立體格柵縱橫向肋帶很窄，結點圓柱體具有很強的支持強度，在施工過程中能有效提高土體密度，固土能力大大提高，承載能力顯著提高。(3)可以適用于軟土地基處理和加筋土擋墻墻及加筋土邊坡工程。(4)能均勻荷載分布，具有較高的雙向拉伸模量和抗拉強度以及較高的抗施工破壞能力。(5)能有效使縱向受力改變成橫向受力，具有較強的過載能力。

2.3 PET雙向焊接格柵

PET帶焊接格柵具有較好的抗蠕變性能，應用于長期承載環境中。其特點是采用振動摩擦焊接模式，具有焊點強度高、無需更換模具、節能環保的優點。

3 我國高速公路加筋土結構的應用及存在問題

3.1 高速公路加筋土結構的應用

加筋土技術應用于工程結構中形成加筋土結構，目前在工程中應用較多的是加筋土地基(軟基處理)加筋土路堤邊坡、加筋土擋墻。

(1)高速公路加筋土地基應用

加筋地基用于邊坡基底，可以起到提高承載力和減小變形的作用(土工格柵或土工格室);用于淺層換填后的基底，可以起到提高穩定性、減小不均勻沉降變形作用(土工格柵或土工格室)。

(2)高速公路加筋土路堤應用

公路部門試驗研究表明，使用加筋土路堤結構來處理橋臺跳車有兩大作用:一是能大大減小橋背路堤的沉降，二是能將橋背路堤與橋臺交界處的臺階式跳躍沉降變成連續斜坡式沉降。因此，通過調整加筋材料的布置間距和位置，可方便地達到路橋間線路平順過渡的目的。

(3)高速公路加筋土擋墻應用

加筋土擋土墻指的是由填土、拉帶和鑲面砌塊組成的加筋土承受土體側壓力的擋土墻。加筋土擋土墻是在土中加入拉筋，利用拉筋與土之間的摩擦作用，改善土體的變形條件和提高土體的工程特性，從而達到穩定土體的目的。加筋土擋土墻由填料、在填料中布置的拉筋以及墻面板三部分組成。一般應用于地形較為平坦且寬敞的填方路段上，在挖方路段或地形陡峭的山坡，由于不利于布置拉筋，一般不宜使用。

加筋土是柔性結構物，能夠適應地基輕微的變形，填土引起的地基變形對加筋土擋土墻的穩定性影響比對其他結構物小，地基的處理也較簡便;它是一種很好的抗震結構物;節約占地，造型美觀;造價比較低，具有良好的經濟效益。河北省保(定)滄(州)高速公路土工格柵加筋土擋墻工程位于河北省保定市清苑縣境內，里程為K14+530.57～K15+629，該段落穿越路南側村莊，線路北側為河道，設置了預制塊式土工格柵加筋土擋土墻，墻高3.8～8.9 m，既減少征地拆遷同時又不壓縮河道的斷面。

3.2 高速公路加筋土路基在應用中存在的問題

(1)行業規范不完善問題

路基對于地基處理樁網墊層結構中有關變形和受力計算方法、加筋土陡坡和加筋土擋墻的有關抗震性能、變形和受力計算方法、加筋長度、材料選擇、性能指標要求的計算分析還缺乏統一、明確的規定。

(2)材料問題

土工合成材料在產品的多樣化和多元化方面取得了長足進步，但種類繁多、競爭無序、良莠不齊，加筋材料選擇和性能指標要求還缺乏統一、明確的規定。使得設計趨于謹慎，缺乏一定力度的行業監管管理。

(3)施工問題

①個別施工單位追求利潤最大化，材料招標過程中只以低價中標為標準，導致所采購的材料的質量和標準很難達到設計要求，給路基運營的安全性留下隱患。

②對于材料的檢驗和核查，部分監理單位監管不到位，施工不按設計要求進行鋪設或者用低強度格柵代替高強度格柵，監管不到位，造成實際采購量遠少于設計量。

③施工工藝相對復雜，精細化、標準化管理程度高，而加筋土結構工程施工隊伍技術、管理水平偏低。

4 解決思路

(1)加強產學研聯合科研攻關，結合工程項目開展有關設計理論、工作機理、材料耐久性等方面的課題研究，強化理論支撐，為結構設計提供支持。

(2)編制規范或土工合成材料加筋土結構設計與施工指南，完善設計方法、提高可操作性，為推廣應用奠定基礎。

(3)建議制定詳細的產品標準，制定生產、合格商認證程序，規范競爭機制，建立市場準入制度。

5 結語

加筋土結構解決了許多土木工程中的技術難題，取得了良好的社會和經濟效益，但實際操作過程中還存在一定的問題，隨著研究和實踐的進一步深入，該技術必將得以蓬勃發展。

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［4］ 馬玉靜.加筋土擋墻的應用與發展［J］.山西建筑，2009，(1):54－55.

U416.1

C

1008－3383(2014)04－0042－01

2013－11－08

劉陽(1985－)，女，助理工程師，研究方向:公路養護。