土工格柵在陡坡路堤施工中的應用

鄭 小 峰

(山西路橋第一工程有限責任公司，山西 太原 030006)

土工格柵在陡坡路堤施工中的應用

鄭 小 峰

(山西路橋第一工程有限責任公司，山西 太原 030006)

從土工格柵加筋土的性能和機理出發，詳細介紹了土工格柵加筋土結構的設計要點及其施工工藝和流程，指出將土工格柵應用于陡坡路堤施工，有利于降低土地占用，提高工程效益。

土工格柵，陡坡路堤，加筋土，施工

土工合成材料是應用于巖土工程和土木工程中合成材料的總稱。土工格柵是一種路用性能優越的土工合成材料，由聚丙烯、聚氯乙烯等高分子聚合物經熱塑或模壓而成的二維網格狀或具有一定高度的三維立體網格屏柵，具有較高的抗拉強度及耐蠕變等特性，較強的耐酸、耐堿、耐腐蝕和抗老化性能，用途廣泛，可用于路基加固、擋墻堤壩、飛行跑道等。將土工格柵加筋土結構應用于陡坡路堤，不僅降低工程成本，還可以將斜坡加固回到自然的狀態，對環境影響很小。

1 土工格柵加筋土

幾個世紀前，人類發展了加筋土的概念，就是在土中植入一些“加筋材”，以達到改善其技術特性的目的。例如建于2000多年前的長城，在許多地方用柳枝作粘土和礫石的“加筋材”。但原始的用于加筋的自然材料具有壽命有限，技術特性差異大且不容易控制的問題，隨著材料技術的發展，20世紀60年代Henri Vidal提出現代加筋土理論后該技術得到了快速發展，加筋土也被評價為繼鋼筋混凝土之后又一造福人類的復合材料。20世紀80年代初塑料拉伸土工格柵引入加筋土工程之后，加筋效果更加明顯，將其作為加筋土坡(墻)使用，比用自然材料更為可靠、安全、快速和經濟。土工格柵加筋結構常用于永久性工程中，故了解土工格柵加筋土的性能是至關重要的。土工格柵加筋土是由抗壓和抗剪切的土及抗拉的加筋材土工格柵組成的復合體，類似混凝土和鋼筋組成的鋼筋混凝土。公路和鐵路路堤通常是高大的土工結構，需要大量的填土和占地，一般需要很陡的坡，造成填料及其運輸費和土地占用費過高，使用混凝土結構的造價很高，又不利于環境。因此，利用土工格柵加筋土技術，把路堤坡度設計更陡或利用低品質的填料等方法大大降低工程造價，同時滿足各種表面荷載，動荷載，地震荷載，利用幾乎所有類型的原地土作為填料，大大節省工程費和時間，與傳統未加筋的結構相比，可以節省50%的填料和50%甚至更大的占地面積，對環境影響很小。

在陡坡路堤施工中使用土工格柵加筋土(墻)不需要特殊地基處理；在加筋土結構的加筋土范圍內進行，不需要使用專用的施工機械，可以減少施工場地占用，避免影響交通和干擾其他的活動。經過國內外工程實踐證明，在陡坡路堤使用土工格柵加筋結構具有耐久、可靠、造價低、抗地震和動荷等特點。

2 土工格柵加筋土結構的機理

土工格柵加筋土的加筋效果與土體受力變形條件密切相關，只有當界面發生不均勻變形(沉降)，格柵與土結合面產生相對位移時，加筋才能發揮作用。土工格柵加筋土結構是基于土工格柵的網孔結構對土的嵌固與咬合作用(見圖1)。在垂直荷載的作用下，土工格柵在產生拉伸應力的同時，對土體產生一種側向約束力，使復合土體具有較高的抗剪強度和變形模量。同時，高彈性的土工格柵在受力后將產生垂直應力，抵消部分荷載，另外，在垂直荷載的作用下地面的沉降引起兩側土體的隆起后側移，使土工格柵產生拉應力，阻止土體的隆起或側移。在這種結構下，土工格柵加筋土對控制不均勻沉降的效果就十分明顯。

3 在陡坡路堤施工中的應用

由于受場地限制，在陡坡路堤施工中，可沿堤身在坡體內或整個土堤內成層鋪設土工格柵加筋層(見圖2)，形成加筋土堤(坡)。土工格柵加筋土結構用于永久性工程中，設計壽命甚至超過100年。因此，合理的設計和嚴格的施工要求是至關重要的。

3.1 土工格柵結構設計

土工格柵加筋土結構能適應地基的變形，加筋土結構具有的彈性使其對地基的承載力要求不高，則重力或底部的固定作用不再只受推力，由于土工格柵和泥土之間的摩擦阻力作用，使得面板能承受很大的動態和靜態負荷。國內外工程實例表明，使用土工格柵加筋土技術，坡表面可以植被，從而減少后期維護費用；土工格柵較高的抗拉強度和連續的板狀開口結構，使其可以固定面板并均勻的加固泥土內部，坡度可以大于80°，可更少的占用土地。綜合來說，比不使用加筋可降低30%的造價。

土工格柵加筋土應用于陡坡路堤，主要有以下幾種：

1)護面墻(見圖3)，由于環境或者安全的要求，要求面墻能夠蓋住陡峭的巖石或懸崖。一般來講，這種墻受到的回填土的水平壓力很小或為零，但必須能夠承受被支擋物對墻的推力。

2)護坡墻(見圖4)，必須支撐頂部斜坡的永久荷載，所承受的土壓力通常比護面墻要大得多。

3)擋土墻(見圖5)，要承受靜態和動態荷載。

在設計護面墻、護坡墻及擋土墻時，需要考慮選用的填土和施工場地及進度、美觀和造價等問題，土工格柵加筋結構設計和施工可以滿足大多數結構設計要求以及表面裝飾的需要。墻表面可以植被，也可以用混凝土磚或其他的剛性墻面，或者滿足表面裝飾和施工方法以及所有附加設計細節要求的方案。

3.2 土工格柵加筋土施工

以典型的土工格柵加筋土結構為例(見圖2)，說明土工格柵加筋結構在陡坡路堤中的施工工藝及流程。

1)施工準備。即將地基平整壓實及時找平。當地面縱橫向坡度陡于1∶5時，則需要開挖橫坡臺階，寬度不小于1 m，內傾斜2%～4%。同時，按工程要求剪切土工格柵，準備一定形狀的模板、騎馬釘和捆綁線。2)鋪攤墊層。地基開挖平整壓實后鋪設30 cm厚的砂礫墊層并應及時找平，表面局部允許高度差不得大于10 cm。同時，把鋼絲模板聯結在一起。3)鋪攤格柵。水平鋪設土工格柵加筋層，垂直于坡面，用U形騎馬釘固定在模板的內側，留下在模板外側的土工格柵。留下的土工格柵長度應為設計的反包長度。4)鋪墊草席。根據工程設計坡角，在模板上固定金屬釘，放置草席在土工格柵內坡面一端表面。5)填土壓實。在土

工格柵上攤鋪填土，每300 mm分層壓實，碾壓設備沿路堤縱向行駛，由兩端向路中心碾壓，嚴禁出現反向順序和橫向行駛碾壓；嚴格按設計規定、《公路路基施工技術規范》《公路土工合成材料應用技術規范》保證碾壓遍數，使路基有較好的壓實度(壓實度為95%的標準葡氏度)?？拷逼碌奈恢茫褂檬謩幽胱踊蛘呷斯ず粚崱?)回折格柵。把預先留在模板上的土工格柵回折包裹，用U形騎馬釘固定。7)鋪筑下一層。鋪攤下層時，把模板取下，重復以上2)～6)階段作業，直到完成作業為止。需注意在進行下一層鋪筑前，上一碾壓層必須進行壓實度檢查，直到合格為止。8)完工結束。為更好的壓實和保護表面侵蝕，格柵必須與混凝土磚面結合在一起。同時，噴水撒播坡面最后一層草席，以保證草籽種子的正常生長。

4 結語

合理的設計及嚴格的施工質量是保證加筋陡坡路堤成功的關鍵。將土工格柵應用于陡坡路堤施工，利用土工格柵整體結構性強、節點強度高、高抗拉強度及耐蠕變性能好的優勢，對于減少占用的施工場地，節省工時，避免影響交通和干擾人們其他的活動，提高工程綜合效益具有重要意義。

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Application of geogrid in steep embankment construction

Zheng Xiaofeng

(ShanxiHighwayBridge1stEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

Starting from geogrid reinforced earth performance and mechanism, the paper introduces the design key points and construction craft, procedures of geogrid reinforced earth structure, and finally points out its application advantages, such as reducing land utilization and improving engineering benefits.

geogrid, steep embankment, reinforced earth, construction

1009-6825(2015)02-0138-02

2014-07-03

鄭小峰(1977- )，男，工程師

U416.12

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