土工格柵在路基工程中的應用及效果分析

王敏強 肖全 楊雨 李國軍

(中國建筑第六工程局有限公司,天津 300000)

土工格柵在路基工程中的應用及效果分析

王敏強 肖全 楊雨 李國軍

(中國建筑第六工程局有限公司,天津 300000)

土工格柵應用于公路工程中,能充分提高了路基的抗剪強度。本文從其加固土機理出發,結合土工格柵在高填方、挖填交界路基中的實踐應用,闡述土工格柵在路基工程中的施工方法及受力分析,為同類工程施工提供借鑒。

土工格柵 抗剪強度 加固 高填方 挖填交界

1 引言

土工格柵具有抗拉強度高、變形模量大、耐腐蝕、抗老化、與土顆粒之間的摩擦系數大的特點，將其設置于土體之中，可改善土體的整體受力條件，提高路基整體穩定性，改善地基承載能力，延長路基的使用壽命，在公路路基施工中得到了廣泛的應用。

2 項目概況

河南省三門峽至淅川高速公路盧氏至西坪段工程LXTJ-7標，起訖樁號K30+880～K36+950，全長6.079Km，設計時速80km/h，為雙向4車道高速公路。其中分離式路基1485m、整體式路基1956m。本項目處于山區地帶，地形復雜，坡度較陡，最大填方高度39m，最大挖方深度67m，總填挖方量達600萬m。

3 土工格柵分類及作用機理

土工格柵是一種土工合成材料，按合成原材料不同，可分為塑料土工格柵、鋼塑土工格柵、玻璃纖維土工格柵和玻纖聚酯土工格柵四大類。

在路基施工中，路基填挖交界處埋設土工格柵，可增強過渡段的整體性，提高路基整體穩定。土工格柵作用機理可歸納為以下三種受情形。

3.1 分散壓力

土工格柵為柔性材料，能承受較大的拉應力，利用其抗拉性能，將其布置在土體的拉伸變形區，就相當于鋼筋混凝土中的鋼筋，在局部受力后它能產生一種拉應力，極大地提高了路基土承受剪切應力的能力，一定程度上改善了路堤橫斷面上的沉降狀況，防止路面出現縱、橫向裂縫。

3.2 加筋補強

由于土工格柵的抗拉強度大、格柵呈網片狀，土體能夠良好的嵌入網格內，土體充分包裹格柵，限制了土體各向位移，再加上土體與格柵表面摩擦和對格柵肋條及節點的被動阻抗作用，使多層網片與土體形成多層復合地基。

3.3 隔層瀝水

土工格柵在土體中分層埋置，格柵網片與土體作為不同的介質，能夠在一定程度上隔斷土體毛細孔，減少毛細現象引起的滲透吸水現象。防止地下水對路基土體的浸蝕，對路基翻漿冒泥有一定的預防作用。

圖1

圖2 路基沉降觀測折線圖

4 土工格柵施工流程

4.1 施工準備

按照設計要求選購優質格柵，并按規范要求進行試驗檢測，嚴格控制進場材料的質量。

4.2 地表清理

路基填筑前對其表面進行清理，清理路基填筑范圍內的雜草、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，并按照路基施工原則利用振動壓路機或是夯實機進行碾壓夯實，保證基層碾壓密實度在93%以上。

4.3 開挖臺階

當原地面坡度陡于1：5時，應對坡面開挖臺階處理，臺階寬度不小于2米，并設置2%～4%內傾斜橫坡，臺階根部采用小型夯實機進行夯實。

4.4 鋪設土工格柵

鋪設土工格柵前，應保證鋪設面平整度≤15mm，表面嚴禁有碎石、塊石等堅硬凸出物。在平整好的下承層上全斷面鋪設土工格柵，用木樁標示出土工格柵鋪設的范圍。格柵攤鋪時應拉直、平順，緊貼下承層。相鄰兩幅土工格柵搭接長度宜為300～600mm，雙層土工格柵上、下層接縫應錯開，錯開長度應＞50cm，并用U型釘錨固。U型釘呈梅花形布置，間距≤1米。另外格柵靠路堤邊緣每邊各留1.5m，回折覆裹在已壓實的填筑層面上，折回外露部分應用土覆蓋。施工中應采取措施防止土工合成材料受損，出現破損時應及時修補或更換。

4.5 填料的攤鋪和壓實

土工格柵鋪設完成后，應在48小時內填土碾壓密實，避免土工格柵在陽光下直接暴曬。在路基邊線每20m設置一根標桿，并標定出每層松鋪厚度，以便控制施工時的填土厚度。為了避免運輸車輛的重復碾壓，采用倒車卸料并配合小馬力推土機攤平。路基碾壓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，要避免漏壓。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”的原則保證碾壓質量合格。

4.6 質量驗收

嚴格按照公路工程施工質量檢驗評定標準對施工完成的段落進行驗收，不滿足施工規范要求時，嚴禁進入下道工序施工。

5 土工格柵應用效果分析

結合我標段項目特點，土工格柵主要用于高填方路基和填挖交接施工中，主要就以上兩方面介紹土工格柵的應用效果。

5.1 土工格柵在填挖交界路基中的應用

在路基填挖交界處，一側為填方路基，一側為挖方路基，承載力和地基沉降存在差異，必然會產生一定的沉降差異，特別是填方路基沉降量較大，而挖方路基沉降量較小，這樣不可避免地在路基填挖交界處產生一個沉降差值突變點，成為道路產生裂縫的主要原因。土工格柵作為柔性材料，能承受較大的拉應力。其抗拉強度≥50KN／m，拉斷時應變≤3%。將其布置在填挖交界處，使其材成為抗拉構件與土體間咬合鑲嵌的摩擦阻力制約了土體的側向變形，一定程度上改善了正常路堤橫斷面上的沉降狀況，使得橫斷面上的沉降趨于均勻，因此能減小填挖交界處的差異沉降，防止填挖交界處路面出現縱、橫向裂縫。(如圖1）

5.2 作用效果分析

路基回填前埋置水準沉降點，通過沉降觀測，可以及時掌握路基沉降的變化情況。前30天的實測數據統計整理如下，由圖可見：30天后的沉降量為0.5mm，區域穩定，極大的減少了高填方路基不均勻沉降和填挖交界的縱橫向裂縫。土工格柵運用在路基施工中，其方便快捷、周期短、成本低：鋼塑土工格柵鋪設、搭接、定位容易、平整，避免了重疊交叉，可有效的縮短工程周期，節約工程造價的10%～50%。（如圖2）

6 結語

以上工程實踐表明，土工格柵應用于公路工程，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，效果明顯。且施工工藝容易掌握，對于公路建設具有很高的推廣價值。我們相信，隨著土工格柵的不斷開發及工程實踐的積累，其應用范圍將更加廣泛，從而提高工程的實用性及耐久性。

[1]《公路路基施工技術規范》(JTGF10-2006).

[2]《公路工程質量檢驗評定標準》(JTG F80/1-2004).

[3]李云杰.土工格柵在長深高速公路中的應用[J].公路交通科技,2011,(3)：67-68.

[4]余巍偉,劉優平.土工格柵在竹城公路施工中的應用研究[J].鐵道建筑,2009,(2)：77-79.

[5]高紅軍.土工格柵在公路工程施工中的應用[J].科技資訊,2008,(7)：36-37.