公路改擴建路基加寬錨樁—格柵體系加固技術的分析

周艷琴

摘 要：伴隨經濟社會的快速發展及交通量的日益增多，道路已無法滿足當前交通事業發展需求，如何加寬改造公路已經成為人們普遍關注的問題。公路改造工程涉及到新路路基搭接問題，一般采取臺階開挖+土工格柵的方式，實現新舊路基相互結合的目的。但這種方式差異沉降較大。為實現高填方路基加寬效果的有效提升，本文提出了“錨樁-格柵體系加固法”。該方式的合理應用，可提升公路工程施工質量。

關鍵詞：公路工程；改擴建施工；路基加寬；錨固加筋技術

中圖分類號：U416 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）12-0110-02

自改革開放以后，我國公路建設規模逐步擴大。高填方路基作為公路工程施工的重要內容，加寬施工中，因堤身存在壓密變形及地基沉降等因素，導致新加寬路基沉降變形情況較為嚴重，在基本完成老路沉降后，新舊路基之間側差異沉降將大大增加。因原路基臺階開挖寬度受到制約，且原路基鋪設土工格柵時，其錨固長度不足，無法增加筋土界面摩擦力，同時因差異沉降較大，導致原路基臺階上土工格柵極易出現滑動問題，進而影響土工格柵加筋效果的充分發揮，致使新路基順著新舊路基接觸面不斷移動，最終出現新路基失穩現象。為實現高填方路基加寬效果，筆者認為可選取路基錨樁-格柵體系法進行施工。該技術的應用能夠有效防止原路基臺階上土工格柵出現滑動現象，還能將其加筋效果充分發揮出現，穩定新舊路基，并對新舊路基的不均勻沉降加以嚴控。

1 作用機理

當前，加筋錨固技術應用較為廣泛，因錨固位置、材質不同，加固方式也所有不同，主要包含錨樁加固、錨索加固、土工格柵等。原路基邊坡開挖施工后，加固時可選取土工格柵施工，同時，向原路基內部設置錨樁，進行錨樁-格柵加固體系的建立，保證原路基能夠充分連接土工格柵，確保該結構具有良好整體性、穩定性及抗變形能力。錨樁和土工格柵之間相互作用、相互影響，才能將土工格柵的加筋效果充分發揮出現，才能對新舊路基不均勻沉降加以嚴格控制。

2 錨樁-格柵加固體系施工工藝

（1）清表。要求將坡面雜物清理干凈，如腐殖土、表皮土等。（2）臺階開挖。按照工程實際情況，對臺階寬度及高度加以準確確定。（3）預制錨樁。鋼筋混凝土錨樁的直徑為20cm、長度為2m。根據施工設計要求，需將一定子彈頭形狀設置到端頭位置，為打樁施工提供便利。（4）錨樁布置。錨樁布設時，其間距需控制在2m左右，需將一定鋼筋頭設置到樁上端，為土工格柵固定提供便利。（5）打樁。錨樁與臺階開挖轉角位置距離10cm位置設置，隨后進行錘擊施工，待錘擊動力作用下，保證其向原路基土體內進入。（6）格柵布設。待填筑加寬路基高度等同于臺階高度后，即可進行土工格柵鋪設。且將橫向肋條和錨樁外露鋼筋斗或向樁身套入待其連接后，即可將格柵拉緊、固定。（7）填土碾壓。完成上述作業后，即可碾壓土工格柵上的填土，隨后填筑下一層。

3 錨樁-格柵加固體系數值分析

3.1 參數設置與基本假定

為對錨樁-格柵加固體系進行充分了解，應通過PLAXIS軟件進行路基加寬模型的建立。該結構模型的依據為摩爾-庫倫理論，所有土層計算參數如表1所示。8m為公路路基高度，1：1.5為邊坡坡度，26m為原路基寬度。模型內8m為兩側加寬的寬度，30m為地基設計深度，按照表1遵循從上到下的順序實現土層分布。80m為計算寬度值，20kpa為路面自重和車輛荷載產生的附加應力值。因土工格柵無抗彎剛度，因能受拉，選取該軟件模擬格柵單元時，可以線彈性體作為各個單元，荷載影響下，土工格柵僅能產生一維變形，達到抗拉功能。選取點對點模擬錨樁，加固錨樁可選取高強度格柵模擬，土工格柵的剛度參數為500kN.m-1；錨樁剛度參數為10000kN.m-1。

3.2 建立模型

因模型選取有限元軟件分析具備對稱性，因此，可按照工程現場具體狀況，研究對象以結構50%為主，對稱面為原路基中心線。設置模型位移邊界條件如下：

左右側豎直邊界水平位移加以約束；

底部邊界豎向、水平位移加以約束；

除地表邊界透水，其他都設為不透水邊界。

3.3 路基變形效果分析

基底位置進行一層土工格柵鋪設，1.5m為新舊路基結合位置的長度，土工格柵可鋪設到新路基2m高、4m高及6m高位置，1m為結合長度，6m為新路基內部鋪設的土工格柵。錨樁和水平方向之間的夾角為90°，即垂直狀態，2m為長度。

據相關試驗分析，路基沉降控制時，僅使用格柵加固施工效果不佳，8.33%為沉降量減少量。而選取錨樁-格柵加固體系后，沉降控制效果良好，沉降減少了26.67%左右。也就是說，一定程度上，錨樁-格柵加固體系能夠對路基內部應力進行擴散，進而達到地表附加沉降量有效控制的目的。如圖1所示。

3.4 受力情況分析

與其他位置相比，結合部周圍土工格柵的受拉程度較高，與連接位置相距1.5m部位具有最大拉力，每米10.5kN為拉應力最大值。該數值與土工格柵設計強度不符，也就是說土工格柵抗拉性能并沒有充分發揮出來。如僅選取土工格柵加筋處理新舊路基，土工格柵拉力情況上下層也存有差異性，如位于上層的土工格柵要遠遠低于下層抗拉性能的發揮，與地表相距6m的部位，每米拉應力最大值僅為4.2kN。而與地表位置相距2m、4m的格柵最大拉應力分別為每米9.8kN、9.6kN，差異較小且具有變化規律基本一致。伴隨臺階端部與土工格柵間距的拉大，其拉應力也會有所變化，變化過程為前期快速增加—后期緩慢降低—最后為“0”。

選取錨樁-格柵加固體系加固新舊路基后，土工格柵具地表距離不同，拉應力也隨之改變。具體分析如下：與地表距離2m時，土工格柵受拉應力最大，可達到每米42.4 kN，臺階位置為拉應力最大值部位，也就是錨樁連接土工格柵的位置。與地表距離4m時，土工格柵每米最大拉應力為28.6kN，同樣結合部位置為最大拉應力值部位。與地表距離6m時，拉應力較小，但相比僅選用土工格柵加固方案，其拉應力依然較大。通過上述分析，可以看出選取錨樁-格柵加固體系加固新舊路基后，能夠將其抗拉性能全面發揮出來。

3.5 整體穩定性評價

路基加寬模型選取PLAXIS軟件建立，與工程具體情況相結合，數值分析時選取有限元強度折減原理進行研究，利用數值模擬分析的方式，將三種處理方案的安全系數準確計算出來，分別為未加固的安全系數為2.408、僅使用土工格柵的安全系數為2.562、錨樁-格柵加固體系3.047。

由此可見，選取錨樁-格柵加固體系施工，可保證土工格柵密切連接原路基，保證兩者形成的結構體具有良好整體性。可減少原路基土工格柵在鋪設位置出現滑移破壞，能夠將土工格柵抗拉性能充分發揮出來，以此達到新舊路基穩定性的全面提升。

4 結語

綜上所述，路基作為公路工程建設的重要組成部分，能夠有效的保證公路的承載能力和使用年限，在公路工程擴建的過程中，對于加寬路基的的質量也有著更高的要求，它直接影響著公路工程改擴建之后的穩定性能和使用壽命。因此在加寬路基施工過程中，應采取有效的措施減少沉降，如錨樁-格柵體系加固施工技術，其施工技術水平的高低直接影響到了工程建設質量，通過規范施工工藝，可提高公路工程的通行能力。

參考文獻

[1]尉紅彬.高速公路改擴建路基加寬錨固加筋技術研究[J].公路交通科技（應用技術版），2013（02）.