土工格柵在高速公路路基施工中的應(yīng)用

侯德寶

（河北交投路橋建設(shè)開發(fā)有限公司，石家莊 050011）

1 引言

在高速公路建設(shè)項(xiàng)目中，路基工程尤為重要，路基的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、 承載能力以及穩(wěn)定性直接決定著高速公路的運(yùn)營安全和經(jīng)濟(jì)效益，因此，在高速公路路基的施工和使用期間，均需要進(jìn)行必要的質(zhì)量控制[1]。 高速公路地基中常分布有軟土，若不處理就進(jìn)行施工容易產(chǎn)生不同程度的沉降變形， 進(jìn)而導(dǎo)致公路病害的產(chǎn)生，影響公路行車的舒適性和安全性。 目前，處理軟土地基的施工技術(shù)較多， 常見的有強(qiáng)夯法、 水泥攪拌樁法、換填法、使用土工格柵等。 土工格柵為一種新式的土工合成材料， 過熱熔擠壓再拉伸后形成高分子土工聚合物加筋材料[2]，可有效用于高速公路軟土路基加固。 將土工格柵應(yīng)用于軟土路基加固施工，可提高路基的整體承載力。 本文對土工格柵的工程特性及其施工技術(shù)進(jìn)行研究。

2 工程概況

某高速公路建設(shè)項(xiàng)目全線南北走向，橋隧比約61.7%，公路設(shè)計(jì)荷載等級為-Ⅰ，屬于高等級公路。 由前期的地質(zhì)勘探結(jié)果可知，該高速公路第三土建分部所在路線處存在軟土，采樣后發(fā)現(xiàn)土質(zhì)主要為淤泥質(zhì)亞黏土，埋深最大達(dá)到15.2 m，且軟黏土居多，存在嚴(yán)重的沉降變形隱患。 為解決軟土地基承載力低的問題，達(dá)到良好的加固效果，擬采用土工格柵進(jìn)行軟基整體加固處理。 建設(shè)單位需提前組織監(jiān)理單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位進(jìn)行技術(shù)交底， 制訂專項(xiàng)的土工格柵軟土路基處理施工方案。

3 土工格柵技術(shù)工程特性分析

研究表明，土工格柵為一種新式的土工合成材料，可有效用于公路軟土路基加固。以CE131 型土工格柵為例，主要是通過熱熔擠壓再拉伸后形成了高分子土工聚合物加筋材料，將土工格柵應(yīng)用于軟土地基加固施工中， 使地基的整體承載力大幅提高[3]。 另外，土工格柵和地基土體結(jié)合后具有足夠的抗張拉應(yīng)力來承受土體的水平豎向應(yīng)力作用， 避免因土體應(yīng)力集中而產(chǎn)生坍塌變形， 有效地將軟土地基內(nèi)部的荷載和應(yīng)力進(jìn)行分散，預(yù)防不均勻沉降問題，同時，減小土體側(cè)向變形和擠壓。

在高速公路軟土地基加固應(yīng)用中，采用的土工格柵主要可分為兩種：雙向土工格柵Ⅰ、雙向玻纖土工格柵Ⅱ，兩者的單位面積質(zhì)量不同，分別為300 g/m2以上、450 g/m2以上，因此，每卷土工格柵的幅寬和長度也不一致，材料的拉伸屈服力和伸長率也不同。 本項(xiàng)目主要選用雙向土工格柵Ⅰ進(jìn)行施工。

4 土工格柵施工技術(shù)要點(diǎn)分析

4.1 復(fù)合土工布鋪設(shè)

正式鋪設(shè)土工布之前， 現(xiàn)場技術(shù)人員首先應(yīng)對土工布的最佳鋪設(shè)區(qū)域面積進(jìn)行規(guī)劃，采用白灰或竹樁進(jìn)行標(biāo)注，再結(jié)合實(shí)際情況確定出復(fù)合土工布的具體尺寸并適當(dāng)裁剪。 接著進(jìn)行試鋪工作，各方面無誤后，技術(shù)人員選用人工滾鋪的方式平鋪整個下承層，下承層的平整度和整潔度需嚴(yán)格控制，不得存在任何雜物、垃圾，以免破壞土工布，影響路基的加固效果[4]。本項(xiàng)目采用自然搭接的方式進(jìn)行土工布施工作業(yè)， 控制土工布的搭接寬度在30～60 cm 為宜。 鋪設(shè)完土工布后立即進(jìn)行質(zhì)量檢查，若存在不平或破損問題，應(yīng)及時選用同類型土工布進(jìn)行焊補(bǔ)，并將土工布補(bǔ)丁部分外延30 cm 距離。 鋪設(shè)并檢測合格后的土工布不得長時間暴曬，需在48 h 之內(nèi)進(jìn)行上部分的加鋪。

4.2 土工格柵鋪設(shè)及級配砂礫墊層壓實(shí)

準(zhǔn)確標(biāo)識出土工格柵鋪設(shè)區(qū)域范圍， 對弈已鋪土工布的下承層進(jìn)行全寬攤鋪施工， 在路基范圍內(nèi)確保與兩側(cè)寬度保持一致。 值得注意的是，鋪設(shè)土工格柵的過程中保持連續(xù)性和平整性，進(jìn)行全過程監(jiān)控，不得存在任何的重疊或扭曲現(xiàn)象，必要時需及時采取人工拉緊的方式處理， 加大下承層和土工格柵之間的緊密程度[5]。 各土工格柵相鄰處采用高強(qiáng)聚丙烯進(jìn)行焊接加固，搭接寬度為5 cm，土工格柵上端級配砂礫采用人工攤鋪的方式進(jìn)行施作， 選用的級配砂礫最大粒徑不得高于10 cm。

4.3 格賓網(wǎng)的鋪設(shè)及填人頭石

選用格賓網(wǎng)在作業(yè)面進(jìn)行平整、緊密的鋪設(shè)施工，再將石料以面對面、背對背的方式進(jìn)行擺放，確保石料可完美填充，且蓋板可巧妙絞合。 相鄰格賓網(wǎng)邊緣處選用鍍鋅鐵絲進(jìn)行綁扎牢固，格賓網(wǎng)內(nèi)填充的石料選用人頭石，粒徑需高于10 cm，整個投料的過程需分批展開，保證連續(xù)、均勻，人工效率不高時可選用機(jī)械投放的方式進(jìn)行施作[6]。 要求所用的人頭石表明應(yīng)光滑，粗糙度不高，按照干砌片石的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行擺放處理，投放一次后進(jìn)行均勻的振搗攪拌，增大密實(shí)度和填充度。 人頭石擺放完畢后再加鋪一層碎石墊層， 將填石內(nèi)部的空隙再次填滿，高度在格賓網(wǎng)高程以上8 cm 為準(zhǔn)，最后進(jìn)行均勻連續(xù)的夯實(shí)碾壓，確保密實(shí)度高于95%。土工格柵軟土路基處理應(yīng)用中格賓網(wǎng)為主要的核心結(jié)構(gòu)層，因此， 需嚴(yán)格控制整個土工格柵的施工質(zhì)量，嚴(yán)禁出現(xiàn)缺工趕工現(xiàn)象，同時不得進(jìn)行任何的偷工減料問題。 土工格柵攤鋪現(xiàn)場如圖1 所示。

圖1 土工格柵攤鋪

4.4 施工注意事項(xiàng)分析

1）本項(xiàng)目采用土工格柵進(jìn)行軟土地基加固處理后，對路基兩側(cè)的坡腳位置設(shè)置排水構(gòu)造物時， 需要對施工完畢的砂礫墊層和土工格柵則進(jìn)行妥善保護(hù)， 避免排水構(gòu)造物施工過程中對墊層和土工格柵的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性造成影響，同時，防止土工格柵受到不必要的破壞， 降低軟土地基加固處治質(zhì)量效果。

2）土工格柵加鋪施工完畢后，接下來的砂礫墊層攤鋪施工環(huán)節(jié)中，嚴(yán)禁任何車輛、行人于土工格柵上直接通行，以免在作用力影響下，鋪設(shè)完成的土工格柵產(chǎn)生推移，影響其加固效果，同時防止土工格柵受到摩擦作用后變形、皺褶[7]。因此，土工格柵加鋪完畢后， 在砂礫墊層攤鋪前需告知相關(guān)施工車輛人員，必要時還應(yīng)在特殊位置加設(shè)指示牌，派專人監(jiān)管交通。

3）本項(xiàng)目對于填方路段的邊坡處理應(yīng)用，可優(yōu)先采用分層鋪筑的方式進(jìn)行土工格柵鋪設(shè)施工， 這樣可更好地提高路基邊坡的整體穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)安全。

4）結(jié)合本項(xiàng)目中軟土的特性，以及其具體的破壞機(jī)理，通過地質(zhì)勘探以及數(shù)值模擬分析可知， 該軟土路基的縱向失穩(wěn)程度和概率要低于橫向失穩(wěn)，所以，本項(xiàng)目要因地制宜地選擇土工格柵。

4.5 施工質(zhì)量檢測

為更好地評價(jià)土工格柵加鋪后軟土地基的沉降變化情況，施工之前預(yù)先在適當(dāng)位置預(yù)埋沉降板，通過高程觀測變化情況評價(jià)質(zhì)量效果。 該工序需在土工格柵施工之前完成，結(jié)合公路路基施工規(guī)范要求分別進(jìn)行沉降板埋設(shè)、 基點(diǎn)樁設(shè)置以及樁基觀測。 在土工格柵的鋪設(shè)過程中，每一層鋪設(shè)完畢后進(jìn)行一次沉降觀測，確保每3 d 完成1 次，預(yù)壓期間則是每3 d觀察1 次，再每7 d 進(jìn)行1 次觀察，最后再每15 d 進(jìn)行1 次觀察，直到土工格柵全部鋪設(shè)完畢。 本項(xiàng)目以第三土建分部內(nèi)的K35+500～K35+700 段為質(zhì)量檢測路段， 軟基沉降觀測結(jié)果見表1。

表1 沉降觀測結(jié)果

檢測結(jié)果表明，整體過程中無明顯失穩(wěn)現(xiàn)象，總體沉降差異較小，基本趨于穩(wěn)定狀態(tài)，表明采用土工格柵技術(shù)施工后軟基處理良好。

5 結(jié)語

現(xiàn)階段處理高速公路軟土路基的施工技術(shù)較多， 常見的有強(qiáng)夯法、水泥攪拌樁法、換填法、土工格柵技術(shù)等。 本文結(jié)合實(shí)際高速公路路基工程，圍繞土工格柵技術(shù)工程特性、施工技術(shù)要點(diǎn)等進(jìn)行展開，通過預(yù)先預(yù)埋沉降板，結(jié)合高程觀測變化情況來評價(jià)質(zhì)量效果，研究結(jié)果表明，采用土工格柵技術(shù)可以有效改善軟土路基不均勻沉降變形問題， 提高路基的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和承載能力，進(jìn)而延長公路使用壽命。