改進(jìn)加強(qiáng)型鋼塑格柵創(chuàng)新研究

王子安

摘 要：對(duì)于改進(jìn)加強(qiáng)型鋼塑格柵的創(chuàng)新性技術(shù)研究，鋼塑帶在交接處分別將橫肋帶和縱肋帶凸起，成為上凸下凹的咬合方式，將原來的凸結(jié)點(diǎn)改為平層疊合。改進(jìn)加強(qiáng)型鋼塑格柵具有高抗拉強(qiáng)度，交接點(diǎn)連接強(qiáng)度高，不易分離的特點(diǎn)，極大地增加了格柵與巖土體結(jié)合的緊密性和整體穩(wěn)定性。該格柵具有良好的工程應(yīng)用價(jià)值與經(jīng)濟(jì)效益，尤其適用于錨網(wǎng)支護(hù)，邊坡和擋土墻防護(hù)工程。

關(guān)鍵詞：加強(qiáng)型；應(yīng)用價(jià)值；經(jīng)濟(jì)效益；穩(wěn)定

中圖分類號(hào)：U416 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，土建工程行業(yè)成為我國重要的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)行業(yè)，土工復(fù)合材料作為土木工程施工中一種常見的施工材料，也取得了迅速的發(fā)展，對(duì)我國土建工程的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，被廣泛應(yīng)用于各項(xiàng)土木工程施工中，受到了建筑業(yè)的一致好評(píng)。據(jù)中國產(chǎn)業(yè)調(diào)研網(wǎng)發(fā)布的中國土工復(fù)合材料行業(yè)現(xiàn)狀分析與發(fā)展前景研究報(bào)告（2015年版）顯示，現(xiàn)階段，我國玻璃鋼、土工復(fù)合材料行業(yè)面臨一個(gè)新的大發(fā)展時(shí)期，如城市化進(jìn)程中大規(guī)模的市政建設(shè)、新能源的利用和大規(guī)模開發(fā)、環(huán)境保護(hù)政策的出臺(tái)、汽車工業(yè)的發(fā)展、大規(guī)模的鐵路建設(shè)、大飛機(jī)項(xiàng)目等。在巨大的市場(chǎng)需求牽引下，土工復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將有很廣闊的發(fā)展空間。

鋼塑格柵作為土工復(fù)合材料的一種，已經(jīng)在現(xiàn)代高科技的發(fā)展起到無可比擬的作用，它的研究深度和應(yīng)用廣度及其生產(chǎn)發(fā)展的速度和規(guī)模，已成為衡量一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志之一。

傳統(tǒng)鋼塑格柵存在生產(chǎn)工藝過于復(fù)雜，成本較高等問題，很難大規(guī)模地運(yùn)用于實(shí)際工程中。而且傳統(tǒng)鋼塑格柵已不能完全滿足工程建設(shè)的需要，其缺點(diǎn)對(duì)工程安全造成了極大的隱患：傳統(tǒng)鋼塑格柵在經(jīng)緯向交接點(diǎn)處剝離力小（僅30N），焊點(diǎn)容易開裂，造成施工困難，防側(cè)移位的作用減小等問題；傳統(tǒng)鋼塑格柵采用橫向肋條在上、縱向肋條在下的鋪設(shè)方式，使得格柵在豎直放置時(shí)縱橫向貼合巖土面不在一個(gè)平面，從而導(dǎo)致巖土層和混凝土層水平方向的移動(dòng)所造成的單向網(wǎng)邊剝落；在實(shí)際狀況下，鋼塑格柵受到的拉力極有可能是來自不同于縱橫方向的斜拉力方向，導(dǎo)致格柵肋節(jié)點(diǎn)處的高分子聚乙烯層斷裂，使得鋼絲受支護(hù)體內(nèi)部水分的腐蝕而斷裂，這也是傳統(tǒng)鋼塑格柵普遍存在的問題。

而改進(jìn)加強(qiáng)型鋼塑格柵運(yùn)用了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，對(duì)傳統(tǒng)鋼塑格柵存在的一些問題做出了多方面的改進(jìn)，使其在原有的傳統(tǒng)性能基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，在經(jīng)濟(jì)、安全和社會(huì)效益方面有突破性進(jìn)展，既有利于生產(chǎn)線的批量生產(chǎn)，更便于施工實(shí)施。而且改進(jìn)加強(qiáng)型鋼塑格柵，只是在傳統(tǒng)鋼塑格柵的生產(chǎn)線上稍微做了一些變化，比如增加對(duì)鋼絲的壓載模具，以便對(duì)新型鋼塑格柵進(jìn)行上下咬合，在材料使用方面，其Φ0.7×12新型鋼塑格柵單條復(fù)合肋帶鋼絲用量增加約144mm/m，成本與傳統(tǒng)鋼塑格柵相差無幾。

通過抗拉強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)和撓度實(shí)驗(yàn)，分析研究的數(shù)據(jù)可以得到如下結(jié)論：在抗拉強(qiáng)度方面，改進(jìn)加強(qiáng)型鋼塑格柵的抗拉強(qiáng)度比同一規(guī)格穿透鋼塑格柵的抗拉強(qiáng)度大；在撓度變形方面，改進(jìn)加強(qiáng)型鋼塑格柵撓度大于傳統(tǒng)鋼塑格柵，變形性能好。所以對(duì)于比較破碎的和表面凹凸不平的巷道圍巖和巖體（土體）支護(hù)來說，改進(jìn)加強(qiáng)型鋼塑格柵的這種高抗拉強(qiáng)度和大撓度具有很好的固定圍巖和順應(yīng)圍巖變形的能力。因此，在巷道圍巖支護(hù)和巖體（土體）支護(hù)領(lǐng)域，改進(jìn)加強(qiáng)型鋼塑格柵代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼塑格柵具有可行性。

由此，在經(jīng)緯向交界處上下咬合方面對(duì)傳統(tǒng)鋼塑格柵進(jìn)行創(chuàng)新性改進(jìn)，使其性能在原有的傳統(tǒng)方式基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，在經(jīng)濟(jì)、安全方面有突破性進(jìn)展，有利于生產(chǎn)工藝改進(jìn)和批量生產(chǎn)。具體創(chuàng)新方式如下：經(jīng)緯帶交接點(diǎn)處咬合方式：改進(jìn)加強(qiáng)型鋼塑格柵在經(jīng)緯向的交接點(diǎn)處分別將橫肋帶和縱肋帶凸起，使之成為上凸下凹的咬合方式，如圖1所示。將原來的凸結(jié)點(diǎn)改為平層疊合，使得其拉力在節(jié)點(diǎn)處無法傳遞，從而改變受力結(jié)構(gòu)。同時(shí)在結(jié)點(diǎn)4個(gè)方向折痕處用加強(qiáng)膠粘劑，補(bǔ)平折痕，必要時(shí)可用具有防潮隔水功能的氯化聚氯乙烯涂層封閉彎折處，或在施工時(shí)在彎折處適當(dāng)噴涂聚氨酯密封膏或硅酮密封膏，避免彎折處受力拉伸后壓膠層開裂滲水銹蝕。這樣既可以使交接處平整、光滑，提高表觀質(zhì)量，又可以降低交接點(diǎn)處結(jié)合層厚度，使得鋼塑格柵的敷設(shè)要求低，與巖土層和混凝土層結(jié)合更緊密，從而鋼塑格柵的特性發(fā)揮到最大。

改進(jìn)加強(qiáng)型鋼塑格柵的拉力由經(jīng)緯編織的高強(qiáng)鋼絲承擔(dān)，在低應(yīng)變能力下產(chǎn)生極高的抗拉模量，縱橫向肋條協(xié)同作用，充分發(fā)揮改進(jìn)加強(qiáng)型鋼塑格柵對(duì)土體的嵌鎖作用。其縱橫向肋條的鋼絲經(jīng)緯編織成網(wǎng)，外包裹層一次成型，鋼絲與外包裹層能協(xié)調(diào)作用，破壞伸長(zhǎng)率很低（不大于3%）。改進(jìn)加強(qiáng)型鋼塑格柵的主要受力單元為鋼絲，蠕變量極低。格柵的幅寬可達(dá)6m，從而實(shí)現(xiàn)高效、經(jīng)濟(jì)的加筋效果。其采用的高密度聚乙烯可以確保在常溫下不會(huì)受到酸堿及鹽溶液，或油類的侵蝕；不會(huì)受到水溶解或微生物的侵害。同時(shí)，聚乙烯的高分子性能也足以抵抗紫外線輻射所造成的老化。格柵受力后縱橫肋條協(xié)同作用，不會(huì)產(chǎn)生結(jié)點(diǎn)的拉裂或破損。而實(shí)際工程中，在填料的壓實(shí)后，因此未受到紫外線光和氧的侵蝕，因此完全可以滿足永久性工程建設(shè)的要求。改進(jìn)加強(qiáng)型鋼塑格柵與傳統(tǒng)格柵相比更具有強(qiáng)度大、承載力強(qiáng)、抗腐蝕、防老化、摩擦系數(shù)大、孔眼均勻、施工方便、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。更適應(yīng)于深海作業(yè)、堤岸加固，從根本上解決了其他材料做石籠因長(zhǎng)期受海水沖蝕而造成的強(qiáng)度低、耐腐蝕性能差、使用壽命短等技術(shù)難題。改進(jìn)加強(qiáng)型鋼塑格柵能有效地避免在施工過程中被機(jī)具碾壓、破壞而造成的施工損傷。

除此之外，其經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益較為突出，具體體現(xiàn)在以下方面：

（1）格柵結(jié)點(diǎn)改進(jìn)設(shè)計(jì)：增強(qiáng)了結(jié)點(diǎn)連接強(qiáng)度，確保結(jié)點(diǎn)在正常受力條件下不脫離、不破斷。改進(jìn)的連接方式對(duì)原格柵條本身不造成傷害，彎折式設(shè)計(jì)由支護(hù)剛性抵抗變?yōu)槿嵝缘挚梗w現(xiàn)了支護(hù)體受力的彈性變形，迎合了支護(hù)體的初期變形要求，避免了剛性破壞，提高了材料耐久性。彎折處加注硅酮膠，避免了格柵條彈性拉伸時(shí)包裹層破壞，導(dǎo)致鋼絲外露而引起銹蝕斷裂，從而提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)效果和壽命。

（2）斜式單向和雙向拉環(huán)布置便于施工和布置格柵。一方面，增加了格柵布設(shè)與巖體（土體）的結(jié)合緊密性，便于噴層或澆筑，避免了噴層或混凝土的浪費(fèi)，使得支護(hù)結(jié)構(gòu)均勻一致；另一方面，由于可用短鋼筋進(jìn)行固定，減少了支護(hù)土釘或錨桿用量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高作業(yè)效率，改善支護(hù)效果。

（3）十字交叉式結(jié)點(diǎn)加強(qiáng)設(shè)計(jì)，有效地解決了巖體（土體）不規(guī)則導(dǎo)致格柵不規(guī)則受力和偏向受力時(shí)結(jié)點(diǎn)拉裂和格柵條護(hù)層破裂等問題，提高了使用效果和支護(hù)體的壽命。

改進(jìn)加強(qiáng)型鋼塑格柵作為新型土工材料在調(diào)整巷道圍巖應(yīng)力，協(xié)調(diào)圍巖變形方面相對(duì)于傳統(tǒng)金屬網(wǎng)支護(hù)具有較強(qiáng)的適用性，特別是鋼塑格柵節(jié)點(diǎn)處的注塑連接方式，更是保證了鋼塑格柵整體支護(hù)穩(wěn)定性。因此改進(jìn)加強(qiáng)型鋼塑格柵具有良好的發(fā)展前景，是近年來發(fā)展最快最具代表性的土工材料，不管是在國內(nèi)還是在國外它的產(chǎn)品性能及應(yīng)用受到一致的好評(píng)。對(duì)比而言，用了鋼塑土工格柵的路面要比沒用鋼塑土工格柵的路面壽命要長(zhǎng)十幾年，如此的效果被廣泛地應(yīng)用，鋼塑格柵將廣泛應(yīng)用于地上及地下的支護(hù)工程。改進(jìn)加強(qiáng)型鋼塑格柵具有價(jià)格低廉，使用壽命長(zhǎng)，地基改善良好等優(yōu)點(diǎn)，全方面地解決了現(xiàn)如今傳統(tǒng)土工格柵的不足。我國建筑業(yè)快速發(fā)展的現(xiàn)在，急需這種改進(jìn)加強(qiáng)型鋼塑格柵來彌補(bǔ)傳統(tǒng)土工格柵的不足。因此，改進(jìn)加強(qiáng)型鋼塑格柵具備良好的市場(chǎng)前景與發(fā)展空間，全國的房地產(chǎn)開發(fā)商，大型國有建筑公司都是改進(jìn)加強(qiáng)型鋼塑格柵的潛在客戶。

參考文獻(xiàn)

[1]楊海濤.懸臂式鋼筋混凝土擋土墻加設(shè)鋼塑土工格柵加筋帶的探討[J].水利建設(shè)與管理，2014，14（5）：26-36.

指導(dǎo)教師：賈宏俊