淺談土工格柵在市政道路設計中的應用

摘要：介紹市政道路工程中常用的土工格柵材料，淺談土工格柵在市政工程中所起的作用及土工格柵使用范圍，以及設計采用土工格柵的目的。

關鍵詞：土工格柵；設計；不均勻沉降；反射裂縫

土工格柵是彩用聚丙烯聚氯乙烯等高分子聚合物經熱塑而成，具有二維網格狀的一種材料。土工格柵的生產是屬于塑料材料的再生產利用過程，將廢棄舊原材料進行加工，添加塑化劑后進行模壓，然后再通過拉伸高分子材料形成定向線性狀態并形成分布均勻、節點強度高的網狀整體性結構，這種結構具有很高的拉伸強度和模量，是工程建設中廣泛采用的一種加固材料。土工格柵比起其他的土工合成材料，具備有強度高、抗老化能力強等特點。

市政工程中主要采用的土工格柵按材質分為塑料類和玻璃纖維類，使用范圍廣泛。塑料類土工格柵制造時根據不同方向的拉伸，又分為單向拉伸和雙向拉伸兩種，單向土工格柵只延一個方向進行拉伸，其強度僅體現在拉伸方向，而雙向土工格柵由于通過兩個方向的拉伸制作，其強度在縱橫向均能達到較高的強度及韌性。玻璃纖維類土工格柵以高強度玻璃纖維材質為原料，有的還通過表面浸瀝青處理，使產品的耐腐蝕性能更強。土工格柵最終成型孔的形狀，大小根據最終制成的產品規格而定。

土工格柵材料在蘇州市政工程建設中應用廣泛，歸納起來大致應用于軟土路基搭接處理、老路加寬路基搭接、橋頭臺后回填以及路面結構加鋪這幾個方面。

1、軟土路基搭接處理

由于地理位置緣故，蘇州地區在道路工程建設中路基范圍內經常魚塘、暗塘、軟土等不良填土區域，設計中經常需要采取一些常規的軟土路基處理方式，比如換填處理、水泥攪拌樁處理等，不同的路基處理段落產生的工后沉降也不一樣，為了保持道路路基縱橫向沉降均勻，設計中將土工格柵材料埋設在搭接位置的回填土中，依靠他們來平衡土壓力，以此提高土體的抗減強度，達到防止產生不均勻沉降的目的。

此類處理在蘇州市華元路西延二期工程中應用比較凸出，相城區華元路西延二期工程位于蘇州市相城區黃橋街道三角嘴地區，西起規劃蘇虞張公路，西至規劃永方路，全長約2.5km。道路沿線主要為成片魚塘、老河道以及部分農田、住宅，現狀部分老河道已開始回填，路基設計中分淺層路基處理、換填路基處理、河塘段路基處理、水泥攪拌樁路基這幾種路基處理方式，設計中在換填路基處理及水泥攪拌樁路基處理交界位置頂部采用鋪設雙向塑料土工格柵達到防止不均勻沉降的目的。土工格柵兩側搭接范圍為10m，每層鋪設縱向間距為20cm，共鋪設有5層，土工格柵采用TGSG3030聚丙烯雙向土工格柵，土工格柵應滿足：縱橫向拉伸強度大于30KN/m，縱橫向標稱伸長率小于13%。從目前施工的情況來看效果良好。

2、老路路基加寬搭接

老路路基加寬是市政道路設計中常遇到的技術難點，不管是新建道路還是舊路改造，利用能滿足設計標準的老路路基是節約工程造價措施之一。老路路基由于建設時間長沉降已經穩定，而新近回填路基的工后沉降需要靠時間減弱，尤其是在道路新建初期，在新建路基拼寬位置處理不好往往會產生縱向或橫向由于不均勻沉降產生的反射裂縫。所以在市政道路設計中針對這類情況采用加入土工格柵作為加筋路基，同時在新老路基搭接出鋪設土工格柵材料，可以不同程度的改善土體的強度與變形要求，使新老路基受力均勻，同時抑制不均勻沉降的產生。

在蘇州市相城區黃橋街道興元路市政工程中，靠近永方路段，已經修建有通入污水處理廠的道路，而該路正處于設計興元路路幅范圍內，為節省工程造價，避免重復投資，該段道路路基予以利用，在新老路基交界位置開挖臺階每級臺階寬度200cm，高度為80cm，并傾斜5%，每級臺階頂面滿鋪土工格柵通過鋪設土工格柵，土工格柵采用TGSG3030聚丙烯雙拉塑料格柵。土工格柵應滿足：縱橫向拉伸強度大于30KN/m，縱橫向標稱伸長率小于13%。當土工格柵鋪設好后，碾壓時機械不能直接與土工格柵接觸，也不允許車輛在上面行駛，以免錯位。

3、橋頭臺后回填處理

蘇州屬于魚米之鄉，河流湖泊較多，道路設計過程中遇到跨越規劃河道位置，一般均采用新建橋梁。而根據內河河道通航標準要求，內河河底標高為-1.88m（黃海高程），內河橋梁梁底標高為3.32m（黃海高程），橋梁位置路面標高一般均在4.5m左右（黃海高程），這樣新建橋梁橋臺臺后回填高度達到6m，有的甚至更高，過高的填土會導致較大的工后沉降，從而導致橋頭位置出現跳車現象。為了解決橋頭跳車這個技術難題，近年來設計單位相繼采用加筋土技術來處理。處理原理與其他應用大同小易，在混凝土剛性橋臺臺背回填過程中加入雙向土工格柵，利用土工格柵筋材的抗拔作用及拉應力改變土體的受力狀態，減少路基頂面的沉降及沉降差從而減少橋頭錯臺，達到避免橋頭跳車的目的。

土工格柵鋪設豎向間距一般按照60cm一層進行，橋梁橋臺背側砼結構中預埋掛鉤，預埋件間距與土工格柵鋪設間距一致，土工格柵鋪設過程中通過預埋件與橋臺固定，然后往遠離橋臺方向鋪展。土工格柵鋪設應平整，不能起褶皺，要求盡量張緊，采用U形鉚釘固定，土工格柵鋪設過程中嚴禁高空拋物避免砸壞已張拉的土工格柵。

4、路面結構加鋪

隨著經濟發展，道路交通量劇增，許多早期建設的道路路面出現不同程度的病害，部分道路出現嚴重的破損，城市道路的改建工程量逐年增加。在道路改造中洗刨重新加鋪瀝青砼路面，改善路面使用性能是種比較廣泛的方案，但加鋪的瀝青砼路面處理不好就會產生反射裂縫，隨著地表水的下滲，進而導致新攤鋪的面層使用較短時間又出現病害，達不到改建目的。而在新建面層和老路基層之間或罩面層底部鋪設玻璃纖維格柵，利用玻璃纖維格柵的張拉作用，與結構層之間的摩擦作用，以及裂縫在瀝青面層中擴散時玻纖格柵的橋聯作用，減少下部裂縫應力集中程度，降低裂縫往上擴散的速度與范圍，延長改建道路的使用壽命。這在本地很多工程中得到成功的應用。

干將路綜合整治工程及南環路地面道路改造工程中，玻璃纖維格柵的鋪設取得了成功，相交道路洗刨罩面范圍以及交通轉換后前后施工路面結構搭接位置均采用了玻纖格柵鋪設。由于干將路和南環路地面道路改造均在不中斷交通的情況下施工，加上局部管線埋設較多為保證交通通暢，部分路段位置路面結構基層直接采用現澆砼后再攤鋪瀝青面層，為防止剛性基層上的裂縫反射至瀝青砼面層，同樣在剛性砼基層上滿雙向鋪玻纖格柵。玻璃纖維格柵應滿足：孔徑≤25x25mm，縱橫向拉伸強度≥50KN/m，縱橫向標稱伸長率≤4%，通過目前通車使用情況來看，效果明顯避免了反射裂縫的路面病害。

總之，通過對土工格柵的使用，能夠在較少的建設資金投入前提下取得較為顯著的效果，加之施工工藝容易掌握，社會效益明顯，具有很廣的應用價值。但同時也應注意到土工格柵使用的一些前提條件，主要是施工前對路基、路面基層質量的控制，若土路基壓實度達不到要求，新舊路基結合部位就會逐漸下沉開裂，土工格柵也起不到多大作用，同樣舊路改造中洗刨后松散的基層若不清除，鋪設的玻纖格柵也起不到防止反射裂縫的作用。設計參數應盡量符合實際施工情況，施工也應達到工程質量要求，這些都是加筋土工格柵工程成敗的關鍵。

參考文獻：

[1]國家標準《土工合成材料-塑料土工格柵》（GBT17689-2008）。

[1]國家規范《公路土工合成材料應用技術規范》（JTG/T D32-2012）