土工格柵加筋碎石墊層在公路軟基處理中的應用

趙 志 東

(山西路橋第六工程有限公司，山西 晉中 030600)

0 引言

軟土地基承載力低，必須進行加固處理后方可進行路基填筑施工，以防止產生沉降變形。軟土地基處治方法很多，但大多數施工工藝復雜，造價高。土工格柵加筋碎石墊層結構，一方面在碎石的嵌擠作用下可以形成穩定的嵌鎖結構，提高內摩擦力，一方面在土工格柵的加筋作用下可以形成穩定的復合結構，進一步提高墊層的強度，進而達到提高軟土地基承載力的目的。文章結合軟基處治項目，采用雙層碎石結構，中間布設土工格柵起到加筋作用。通過布設測點檢測地基承載力，進行沉降觀測，分析試驗結果確定地基加固效果。

1 土工格柵加筋碎石墊層軟基加固機理

土工格柵加筋碎石墊層的強度構成主要包括碎石之間的嵌擠作用所產生的內摩擦力和土工格柵的加筋補強作用。在土工格柵的加筋作用下，會提高碎石之間相互嵌擠作用所產生的嵌鎖、咬合摩擦力。碎石填充土工格柵的網格，在內摩擦力和土工格柵對碎石阻力的綜合作用下形成復合加固帶，制約碎石產生位移。另外，土工格柵還可以使碎石層產生剪脹現象，控制碎石土體的側向位移，增強土工格柵加筋碎石復合體強度和變形模量。另外，土工格柵加筋作用還可以提高碎石墊層的粘聚力，進一步提高墊層結構強度。總之，土工格柵加筋復合碎石墊層可有效提高內摩擦力、粘聚力，限制碎石結構產生隆起和側向位移，提高地基承載力，防止軟土地基產生水平位移和沉降變形。另外，加入土工格柵也有利于碎石層內部水分的排出，加快軟基固結速度。

2 依托項目概況

某高速公路路基施工范圍內分布有軟土地基，大部分軟土地基分布有淤泥質黏土，軟土地基深度為3 m～8 m，長度大約為529 m；少部分區域分布有褐紅色含礫石亞粘土，深度為2 m～6 m，長度大約為128 m。為了提高地基承載力，軟基采用水泥攪拌樁+土工格柵加筋碎石墊層復合地基結構進行加固處理。為了進一步提高軟土地基的地基承載力，防止地基變形，在采用水泥攪拌樁處治的基礎上，增設土工格柵加筋碎石墊層組成復合地基。水泥攪拌樁設計樁徑0.5 m，樁距為1 m，樁長根據軟土地基深度確定。土工格柵加筋碎石墊層總厚度為50 cm，碎石規格有30 mm～50 mm和50 mm～70 mm兩種，按7∶3比例進行配置，土工格柵抗拉強度不低于100 kN/m。碎石分上下兩層施工，下層碎石厚度為30 cm，上層厚度為20 cm。

3 土工格柵加筋碎石墊層施工工藝

3.1 施工準備

施工前根據施工需要進行施工機械選配，組織施工人員進場，并做好技術交底。對水泥攪拌樁施工質量進行檢查驗收，合格后方可進行土工格柵加筋碎石墊層施工。對進場施工材料進行監測，嚴格控制碎石粒徑，針片狀含量不得超過15%，含泥量不得超過5%。土工格柵選用鋼塑格柵網，網格尺寸為149 mm×149 mm。格柵縱橫向抗拉強度不小于40 kN/m，節點抗拉強度不小于100 kN/m。采用18 t以上靜力式壓路機碾壓下承層，確保平整密實無松散。

3.2 測量放樣

碾壓合格后進行測量放樣，對控制樁和高程點進行復測，并適當進行加密。使用全站儀放樣，測定各中樁和邊樁高程，計算填層厚度，并撒灰線標記。

3.3 第一層碎石攤鋪

碎石檢測合格后，即可進行第一層碎石攤鋪。碎石攤鋪采用自卸汽車運輸，推土機整平，并作出路拱。碎石層選用平地機進行精平，確保表面平整無凹凸，橫坡與路基保證一致。本項目碎石墊層松鋪系數為1.14，第一層碎石松鋪厚度不低于34 cm，以滿足碾壓后30 cm的厚度要求。碎石層碾壓選用兩臺壓路機進行靜碾壓實，該段碾壓預留5 m～8 m不碾壓，與下一段一起碾壓。壓路機碾壓遵循先慢后快、直線段先邊后中、曲線段由低到高的原則，控制碾壓速度在2 km/h～2.5 km/h，碾壓重疊不小于1/3輪跡。壓路機不得在碾壓層上急停、急轉彎、掉頭，防止破壞墊層頂面。

3.4 鋪設土工格柵

對進場土工格柵進行抽檢，確定各項指標滿足要求后方可進行鋪設。檢查清理墊層表面的凸出硬物，防止損壞土工格柵。土工格柵鋪設按垂直于道路中線方向布置，使用U型釘采用梅花形固定，間距為1 m。土工格柵搭接長度不少于30 cm，單側錨固長度不少于1.5 m。土工格柵布設應保證平整，避免產生重疊、彎折，且保證與碎石層表面緊貼。

3.5 第二層碎石攤鋪

土工格柵鋪設完成后，為了避免長時間陽光暴曬，應盡快進行第二層碎石攤鋪，間隔時間不宜超過48 h。土工格柵每布設30 m～50 m，驗收合格后隨即進行碎石層攤鋪。攤鋪過程中使用自卸汽車自路基兩側卸料，以便于形成運料通道，也可將土工格柵張緊。碎石填料不能直接卸在土工格柵上，必須卸在攤鋪完成的路基上，且堆料高不得超過1 m，以防止造成地基局部變形。卸料后使用推土機攤鋪出一條通道，再由兩側向道路中心對稱攤鋪，整個施工過程中保持填料施工面呈“U”字形。

3.6 土工格柵反包裹

第二層碎石層施工質量驗收合格后，為了防止路基兩側土工格柵外漏風化，翻折鋪在碾壓完工的碎石層上，拉緊土工格柵并固定完成反包裹。使用U 型釘進行固定，固定間距為1 m。通過反包裹，可對路基邊坡部分進行加筋處理，提高邊坡土體的穩定性。

4 軟基加固效果分析

4.1 地基承載力檢測

本項目地基承載力試驗方法為淺層平板荷載試驗法，分別選取天然地基、水泥攪拌樁處治后的地基(方案一)和水泥攪拌樁+土工格柵加筋碎石墊層處治后的地基(方案二)作為試驗對象。地基處治面積為3 m×15 m，每種情況取三個點。承載板選面積為1.0 m2的方形鋼板，使用油壓千斤頂緩慢加壓。地基承載力試驗檢測結果如表1所示。

表1 地基承載力試驗檢測結果

分析表1數據，得出天然地基承載力較低，僅為93 kPa，水泥攪拌樁處治后的地基承載力明顯提高，達到122 kPa，但仍不能滿足設計要求；在水泥攪拌樁處治后的地基上加鋪土工格柵加筋碎石墊層，地基承載力有了大幅度提升，達到了136 kPa，超過規范要求的130 kPa。另外，采用土工格柵加筋碎石墊層處治后的地基，沉降量明顯減小，說明處治后地基承載力明顯提高。

4.2 沉降觀測分析

在土工格柵加筋碎石墊層施工過程中布設沉降觀測板，進行沉降觀測。每個監測斷面布置3個測點，分別位于路基中線和邊線上，每兩個監測斷面間隔50 m。使用精密水準儀，在路基填筑施工和預壓階段進行沉降觀測。路基

填筑過程中每填筑一層觀測一次，軟基沉降速度應控制在10 mm/d以內。為了檢測土工格柵加筋碎石墊層軟基加固效果，路基填筑完成后進行預壓堆載，并在預壓期進行沉降觀測，當月沉降量小于3 mm時，可進行下一步施工。文章選取某監測斷面路基沉降觀測結果作為研究對象，記錄數據如表2所示，繪制路基監測斷面累計沉降量變化曲線如圖1所示。

表2 路基沉降觀測結果 mm

分析表2數據和圖1曲線變化情況可知，施工階段每天路基沉降量均低于10 mm，符合規范要求。預壓階段路基沉降量在初期變化較大，后期逐步趨于穩定，71 d后變形量基本趨于穩定，月沉降量小于3 mm，可進行下一步路面基層施工。

5 結語

土工格柵加筋碎石墊層強度高、穩定性好，可有效提高軟土地基承載力。通過分析土工格柵加筋碎石墊層軟基加固機理，全面闡述施工技術要點，并通過試驗檢測地基承載力和沉降情況，分析后得出以下結論：

1)對比分析3種情況地基承載力檢測結果，經土工格柵加筋碎石墊層處治后的地基承載力明顯提高，滿足規范要求。

2)沉降觀測結果表明：路基填筑施工階段日沉降量低于10 mm，預壓階段路基沉降量在71 d后基本穩定，說明采用土工格柵加筋碎石墊層處治后地基承載力明顯提高，施工質量合格。